Monitoringprogramm zur Lichtverschmutzung

Motivation

Informationen über das Ausmaß der Lichtverschmutzung sind insbesondere für Astronomen wichtig, weil sie für optische Beobachtungen einen klaren und dunklen Himmel benötigen. Aber nicht nur für Himmelsbeobachtungen, sondern auch für das ökologische Umfeld ist die Kenntnis der Lichtverschmutzung sehr wichtig – viele Insekten gehen zugrunde, Artenvielfalt geht verloren, Vögel verlieren in lichtverschmutzten Gegenden ihre Orientierung und sterben. Unser Ziel ist es, den Nachthimmel zu schonen und schützen – dafür müssen wir mehr über die Entwicklung der Lichtverschmutzung lernen.
Wie ist die derzeitige Situation in Österreich?
Was sind die wichtigsten Auswirkungen?

Quantifizierung der Lichtverschmutzung

Wir messen die zenitale Himmelshelligkeit in mag/arcsec² mit dem Sky Quality Meter von Unihedron. Die Messungen werden an folgenden Standorten durchgeführt:
IFA: Institut für Astrophysik der Universität Wien, 1180 Wien
FOA: Leopold-Figl-Observatorium für Astrophysik, Mitterschöpfl, Niederösterreich
BA1: Potsdam-Babelsberg, Leibniz-Institut für Astrophysik
GRZ: Graz-Lustbühel, Observatorium der Universität Graz
STO: Stockholm, Institut für Astronomie, AlbaNova Universitätszentrum, Universität Stockholm, Schweden
Unsere Roh-Daten haben eine Zeitauflösung von 7 Sekunden. Aufgrund der Streuung der Messwerte, die manchmal bei dieser hohen Zeitauflösung auftritt, können unsere Daten auch mit einer niedrigeren Zeitauflösung von 1 Minute dargestellt werden (Option "geglättete Daten"). Die SQM-Daten vom Standort Graz-Lustbühel haben eine Zeitauflösung von rund 90 Sekunden.

NEU: High level Datenprodukte

Basierend auf unseren Messungen sowie jenen unseres Oberösterreichischen Partnernetzwerks, welches 23 SQM Stationen betreibt (Stand März 2018), konnten high level Datenprodukte erzeugt werden, die ab nun unter http://www.univie.ac.at/nightsky eingesehen werden können.

Ort und Zeitauswahl (Bedeutung der Standort-Codes siehe oben)

SQM-LE kalibrierte Rohdaten

Wir betreiben alle unsere SQMs so, wie sie vom Hersteller geliefert werden. Alle Plots und Werte auf dieser Website sind bereits korrigiert - daher ist keine weitere Kalibrierung notwendig. Wert für die Kalibrierung (bereits berücksichtigt): -0.110 mag/arcsec²
Kalibrierungsänderung im Datensatz: Nein

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*) Die Himmelshelligkeit in cd/m² kann aus dem Wert in mag/arcsec² mittels der Formel auf der Unihedron-Website umgerechnet werden.

**) Die Lichtintensität in lux kann aus der Helligkeit in cd/m² mittels des Lambertschen Kosinus-Gesetzes errechnet werden.
Obwohl die Oberfläche der Himmelshemisphäre 2*Pi ist, müssen wir in Betracht ziehen, dass die Intensität mit dem Einfallswinkel abnimmt, wohingegen die Helligkeit in cd/m², aufgrund geometrischer Aspekte, isotrop ist. Daraus ergibt sich, dass die Lichtintensität in lux durch Multiplikation des cd/m²-Wertes mit Pi (statt 2*Pi) als Faktor berechnet werden kann.

***) Das ist die Sonnenhöhe unter dem Horizont (in Grad), die unter natürlichen Bedingungen der gemessenen Nacht-Helligkeit entsprechen würde.
Die zugrundeliegenden Werte bei unterschiedlichen Sonnenständen über dem Horizont sind auf der Website von Paul Schlyter, Stockholm, zu finden.

****) CSF: siehe unten

Naked eye limiting magnitudes (NELM) und Clear Sky Factor (CSF)

Das folgende Diagramm zeigt die NELM (rot) und den CSF (blau). NELM ist ein berechneter Wert, welcher den lichtschwächsten, mit bloßem Auge erkennbaren, Stern, wiedergibt. Der CSF ist eine Zahl welche den Grad der Bewölkung wiedergibt. Da bemerkt wurde, dass Wolken die Licht-Fluktuation erhöht, gibt CSF die Summe der absoluten Differenzen zwischen 10 Messungen, aufgenommen mit einem Abstand von je einer Minute, wieder. Dies ist ein guter Indikator für einen klaren Himmel. (0 = klar, über 1 = bewölkt).

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Die CSF-Berechnungen wurden mithilfe von Unihedron's "Clear Sky Detection Experiment". durchgeführt.
Die Berechnungen des NELM-Werts basieren auf den von Bradley E. Schaefer, 1990 veröffentlichten Formeln. Die Ergebnisse der foot-candles ist durch Multiplikation mit 10.76 in lux konvertierbar. Letztlich wird die Umformung von lux zu mag mit Hilfe der Kenntnis der Lichtintensität eines A0V-Sterns in lux durchgeführt. Hier geht es zum Link für den Download eines Mathematica Notebook files (version 6).

Berechnungen zu Sonne und Mond für das gegebene Datum

	Koordinaten des SQM-LE Standorts @ IFA
	Breite	Länge
	48°13'54.0"N	16°20'3.0"E

	sunset 09.01.2023 ME(S)Z	sunset MJD	sunrise 10.01.2023 ME(S)Z	sunrise MJD
* Civilian Twilight	16:54:33	59953.70455	07:08:13	59954.29737
* Nautical Twilight	17:33:51	59953.73184	06:28:57	59954.27010
* Astronomical Twilight	18:11:30	59953.75799	05:51:20	59954.24398

Monddaten für 10.01.2023 00:00:00 ME(S)Z
	moon age	illuminated fraction	diameter [Bogenmin.]	distance [km]
**	17.4	0.92	29.58	403948.51
	moon rise 09.01.2023 ME(S)Z	moon rise MJD	moon set 10.01.2023 ME(S)Z	moon set MJD
***	09.01.2023 18:38:00	59953.77639	10.01.2023 09:59:00	59954.41597

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*) Berechnungen der Dämmerung basieren auf dem vom Nautical Almanac Office, United States Naval Observatory, Washington DC 20392, 1990 veröffentlichten Buch Almanac for Computers.

**) Berechnungen der Mondphase und des Mondabstandes basieren auf den CPAN Astro::MoonPhase module 0.60, welches sich wiederrum auf die Algorithmen von Peter Duffett-Smiths Buch Practical Astronomy With Your Calculator, zweite Aufl., Cambride University Press, 1981, übersetzt in PHP von Stephen A. Zarkos, 2007, bezieht. Der angegebene Durchmesser und die Distanz beziehen sich auf den Erdmittelpunkt.

***) Berechnungen des Mondaufgangs und -untergangs sind zu finden in dem von Oliver Monterbruck und Thomas Pfleger 1994 veröffentlichen Buch Astronomy on the Personal Computer, dritte Aufl., ISBN 3-540-63521-1
PHP-port von Matt "dxporg" Hackmann
bugfixed von Johannes Puschnig, 2011

Hilfreiche Online-Berechnungen können auf Astronomical Applications Department of the U.S. Naval Observatory, gefunden werden.

Für Anfragen wenden Sie sich bitte an Johannes Puschnig oder Web