Naturalna jasność nocnego nieba

Na górze Obserwatorium Roque de los Muchachos (La Palma, Wyspy Kanaryjskie) wykonane w lutym 2020 r. Dolna część przedstawia niebo na półkuli południowej z Obserwatorium La Silla (ESO, Chile) w kwietniu 2016 r. Autorzy: Juan Carlos Casado i Petr Horálek

Przeprowadzone niedawno badanie pozwoliło na analizę danych zebranych w 44 najciemniejszych miejscach na świecie, w tym w obserwatoriach Wysp Kanaryjskich, w celu opracowania pierwszej kompletnej metody referencyjnej, mierzącej jasność nocnego nieba za pomocą tanich fotometrów. Spośród 44 fotometrów objętych badaniem obserwatorium Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Wyspy Kanaryjskie) wyróżnia się najciemniejszym niebem ze wszystkich analizowanych.

Nocne niebo nie jest całkowicie ciemne; nawet w teoretycznie najciemniejszych miejscach na świecie, pojawia się poświata wytwarzana przez naturalne czynniki, zarówno ziemskie, jak i pozaziemskie. Chociaż główne źródła światła, takie jak Księżyc, Droga Mleczna czy światło zodiakalne, są łatwo rozpoznawalne, istnieje blask, który dominuje w jasności nieba w najciemniejsze noce, wytwarzany w górnych warstwach atmosfery i którego siła zależy od złożonych czynników, takich jak pora roku, położenie geograficzne i cykl słoneczny. Cykle słoneczne są uporządkowane w okresach aktywności trwających 11 lat. O maksimum słonecznym mówimy w czasie największej aktywności Słońca, gdy na jego powierzchni pojawiają się plamy słoneczne, rośnie emisja promieniowania, co wpływa na cząsteczki w ziemskiej atmosferze, powodując wzrost jasności nocnego nieba. 

W 2018 roku, 24 cykl słoneczny (od 1755 roku, kiedy to rozpoczęło się szeroko zakrojone rejestrowanie aktywności plam słonecznych) wszedł własnie tę fazę i od tego czasu seria fotometrów TESS, rozmieszczonych na całym świecie, zebrała 11 milionów pomiarów, które posłużyły do ​​określenia odniesienia do badań naturalnej ciemności nieba za pomocą tego rodzaju sprzętu. Wśród wyników artykułu, który wkrótce zostanie opublikowany w The Astronomical Journal, „znajdują się systematyczne, wykonane za pomocą tanich fotometrów obserwacje krótkotrwałych zmian (rzędu kilkudziesięciu minut lub godzin) w jasności nieba, niezależnie od miejsca, pory roku, pory nocy lub aktywności słonecznej, które są związane z reakcjami w górnych warstwach mezosfery, to znaczy z tzw „poświatą niebieską („airglow”) – wyjaśnia Miguel R. Alarcón, badacz z Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) i główny autor artykułu.

„Ta praca wykazała wysoką skuteczność tanich fotometrów, jeśli są połączone w większą sieć. Analiza pełnego zestawu fotometrów TESS dotyczy również przeciwblasku – słabej poświaty na nocnym niebie, widocznej wokół ekliptyki, tej samej płaszczyzny, na której widzimy światło zodiakalne i planety ”- wyjaśnia Miquel Serra-Ricart, astronom z IAC i współautor artykułu. „Sieć fotometrów po raz kolejny pokazała, że ​​obserwatoria kanaryjskie są w I lidze” – dodaje.

Na podstawie danych otrzymanych z 44 fotometrów, które działały m.in. w Hiszpanii, Namibii, Australii, Meksyku, Argentynie i Stanach Zjednoczonych, udało się ustalić, że niebo nad Obserwatorium Roque de los Muchachos (ORM, Garafía, La Palma, Wyspy Kanaryjskie) jest najciemniejsze ze wszystkich. Jak można przeczytać w artykule, ciemność na ORM jest bardzo zbliżona do naturalnej ciemności, sztuczne światło dodaje tylko 2% do tła nieba. Z sieci fotometrów zainstalowanych na Półwyspie Hiszpańskim, powinniśmy zwrócić uwagę na doskonałą ciemność nieba we Wspólnocie Estremadura, w regionie Montsec (Lleida), Javalambre (Teruel), Sierra Nevadzie i Pirenejach w Nawarrze.

Gegenschein (Przeciwblask) na nocnym niebie, znajdujący się w kierunku przeciwnym do Słońca na ekliptyce. Przeciwblask można zobaczyć tylko w miejscach o bardzo niskim poziomie zanieczyszczenia światłem. Zdjęcie zostało wykonane 11 marca 2021 roku z Obserwatorium na Teide (IAC, Teneryfa). Autor: Juan Carlos Casado

Badanie zanieczyszczenia światłem

Blask wytwarzany przez rozpraszanie sztucznego światła przez składniki atmosfery (cząsteczki gazu, aerozole, chmury) jest znany jako sztuczna poświata (artificial skyglow). Szacunki sugerują, że ponad 10% powierzchni Ziemi jest dotknięta tym problemem i że liczba ta wzrasta do 23%, jeśli uwzględnimy atmosferyczną poświatę. Około 80% populacji ludzkiej żyje w miejscach zanieczyszczonych światłem, a około jedna trzecia z nich nie widzi Drogi Mlecznej. Niewiele zostało na świecie miejsc, w których można docenić, obserwować i mierzyć naturalną ciemność.

Niepokojące konsekwencje zanieczyszczenia światłem spowodowanego działalnością człowieka, dla przyrody, naszego zdrowia i astronomii, wzbudziły zainteresowanie naukowców tym rodzajem zanieczyszczenia atmosfery. W ciągu ostatnich dziesięcioleci opracowano i wprowadzono na rynek różne, coraz dokładniejsze urządzenia do pomiaru ciemności w nocy. Fotometry TESS projektu STARS4ALL, które umożliwiły to badanie, są oparte na tym samym czujniku co fotometr Sky Quality Meter (SQM).

EELabs: zrównoważone wykorzystanie sztucznego oświetlenia

Obecnie widzimy rozwój kolejnych projektów wykorzystujących nowe technologie, aby dalej badać to zagrożenie. W artykule proponuje się połączenie pomiarów światła rozproszonego miejskich aglomeracji, wykonanych z kosmosu (głównie z satelitów) z mapami odległych od zanieczyszczenia śwatłem obszarów, wykonanymi przez zainstalowanie sieci samoczynnych fotometrów, aby zmierzyć zasięg zanieczyszczenia świetlnego. To jeden z głównych celów projektu Energy Efficiency Laboratories. EELabs jest koordynowane przez Instituto de Astrofísica de Canarias, przy udziale Portugalskiego Towarzystwa Badań nad Ptakami (SPEA), Uniwersytetu Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) i Technologicznego Instytutu Energii Odnawialnej (ITER).

https://phys.org/news/natural-brightness-night-sky