Was bedeuten diese Daten ?
Die Grafik zeigt den Verlauf der Himmelshelligkeit in einem Diagramm. Auf der X-Achse sind Datum und Uhrzeit zu erkennen, auf der Y-Achse die Helligkeit des Himmels in einer für Astronomen bekannten Einheit (vgl. die Erläuterungen unten). Einfach gesagt: Je höher der Y-Wert ansteigt, desto dunkler ist der Nachthimmel.
Die Helligkeit des Himmels wird beeinflusst durch Wolken, Luftfeuchtigkeit, die Höhe der Sonne (in der Zeit der Dämmerung) und natürlich unseren Mond. Je höher der Mond steht und je größer seine Mondphase ist (ausgedrückt in % in der oberen rechten Ecke der Grafik), umso mehr wird der Himmel durch ihn aufgehellt. Damit sind mondlose Nachtphasen natürlich immer dunkler und werden bei der Auswertung gezielt bevorzugt. Stand der Mond am Himmel, so wird die Grafik mit einem rötlichen Hintergrund angezeigt.
Der typische Verlauf der Kurve ist also ungefähr so: Nach Sonnenuntergang steigt die Kurve an, da die Dämmerung mehr und mehr in eine dunkle Nacht übergeht. Steht der Mond am Himmel (rote Hintergrundfläche in der Grafik), ist der Y-Wert geringer als bei vollkommen dunkler Nacht. Gegen Morgen, wenn die Dämmerung beginnt, so fällt die gemessene Dunkelheit natürlich wieder ab.
Im Juni bis ca. Mitte Juli eines Jahres kann unsere Station leider keine SQM-Werte messen und anzeigen. Grund: Die Sonne ist einige Zeit vor und nach der sog. “Sommersonnenwende” um den 20./21. Juni nicht tief genug unter dem Horizont, so dass es aus astronomischen Gründen nicht ganz dunkel werden kann und Messungen daher keinen Sinn ergeben.
Alle Messwerte werden in einer Datenbank hinterlegt und für Langzeit-Auswertungen gespeichert. Die Messstation kann leider nicht erkennen, ob der Himmel bewölkt war, allerdings ist dies inzwischen aus den großen Datenmengen statistisch gut zu erkennen.
Noch kann die SQM-Messstation nicht zw. klarem Himmel oder Bewölkunge unterscheiden. Da arbeiten wir allerdings bereits mit unserer neuen AllSky-Camera daran.
Für Details zu den Messwerten :
„Magnitude“:
Der Begriff „Magnitude“ (Einheit “mag” oder “m”) kommt aus dem Lateinischen und bedeutet „Größe“. Ursprünglich entwarf der griechische Astronom Hipparcos ein System zur Darstellung der Sternhelligkeit in 6 Stufen. Die hellsten Sterne waren „Größe 1“, die mit dem Auge gerade noch erkennbaren Sterne waren „Größe 6“. Das System basierte also auf dem Empfinden des menschlichen Auges und wurde über viele Jahrhunderte so aufrecht erhalten. Sternhelligkeiten werden auch heute noch mit „m“ („Magnitude“) gekennzeichnet, also „1m“ für die hellen Sterne und „6m“ für die Sterne, die man mit dem Auge gerade noch sehen kann (wenn es dunkel ist). In der Neuzeit gab es aufgrund des technologischen Fortschritts Messgeräte, die eine objektive Messung ermöglichten. So zeigte sich, dass das menschliche Empfinden logarithmisch funktioniert und daher der physikalische Helligkeitsunterschied zwischen Sternen der Helligkeit 1m und der Helligkeit 6m genau den Faktor 100 beträgt. Das bedeutet: Ein Stern der Helligkeit 6m ist genau 100x schwächer als ein Stern mit 1m! Durch Teleskope und Kameras erweiterte sich das Helligkeitsspektrum gewaltig. So können moderne Teleskope Sterne der Helligkeit erfassen, deren Magnitude weit über 22m liegt.
Himmelshelligkeit:
Da der Himmel eine Fläche darstellt und Sterne punktförmig sind, wurde die Helligkeit des Himmels auf eine Flächeneinheit projiziert. Dies ist i.d.R. eine Quadratbogensekunde, also ein „Rechteck“ der Größe (1/3600° x 1/3600°) am Himmel. Die Himmelshelligkeit wird also in „Magnituden pro Quadratbogensekunde“ gemessen. Die Helligkeit des Himmels wird mit Hilfe eines „Sky Quality Meters“ gemessen und der Einfachheit halber dann als „SQM-Wert“ bezeichnet.
Es gilt die Regel: Je höher der SQM-Wert, desto dunkler der Nachthimmel
Übliche Helligkeitswerte des Himmels sind z.B. :
|
Himmels-helligkeit m/”² |
Hellste erkennbare Sterne (m) |
Eindruck |
|---|---|---|
|
> 21.5 |
6,5 |
Sehr dunkler Himmel ohne künstliche Beleuchtung in großem Umkreis. Bevorzugte Standorte professioneller Sternwarten, z.B. in der Atacama Wüse in Chile. In Europa kaum noch zu finden. |
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21,5 |
6,3 |
Sehr dunkler Himmel, ´Landhimmel´. Sommermilchstraße ist gut strukturiert und bis zum Horizont sichtbar. Wintermilchstraße ist ebenfalls gut sichtbar. |
|
20,5 |
5,5 |
Halbwegs dunkler Himmel, ´Dorfhimmel´. Die hellen Bereiche in der Sommermilchstraße sind noch zu sehen, Wintermilchstraße unsichtbar oder nur schwer erkennbar. |
|
19,5 |
5,0 |
Aufgehellter Himmel, ´Kleinstadthimmel´. Die Sommermilchstraße ist nur noch im Zenit zu sehen, dort aber nur sehr unscheinbar. |
|
18,5 |
4,5 |
Stark aufgehellter Himmel, ´Stadthimmel´. Die Sommermilchstraße ist nicht mehr zu sehen, sehr armer Sternhimmel. Typisch für die meisten Innenstädte. |
|
17,5 |
4,0 |
Starke Lichtverschmutzung, ´Großstadtrandhimmel´. Nur wenige Sterne sind zu sehen. Typisch für die meisten Ballungszentren. |
|
16,5 |
3,5 |
Extreme Lichtverschmutzung, ´Großstadthimmel´. Nur die hellsten Sterne sind noch zu sehen. Der Himmel leuchtet blass grau-orange und ist so hell, dass man ohne Probleme Zeitung lesen kann. Typisch für die Großstadtmitte. |
Die Grenzhelligkeit kann auch durch Schleierwolken, Luftfeuchtigkeit und Luftverschmutzung erheblich reduziert werden.
Verhältnis von Magnitude zu einem Intensitätsfaktor.
Will man nun Faktor (i.S. der physikalischen Strahlungsleistung) ermitteln, „um wieviel heller bzw. dunkler“ zwei gemessene Vergleichswerte sind, so kann man folgende Formel verwenden (m1 und m2 sind die jeweils gemessenen Werte) :
Faktor = 10 0.4*(|m1-m2|)
Beispiel :
Der Himmel über Homburg (Saar) hat eine Helligkeit von 17.8 m/arcsec^2. Auf der Sternwarte Peterberg kann er 21.2 m/arcsec^2 erreichen. Also ist der Himmel am Peterberg ca. 22,9x dunkler (!!!), da
10 0.4*(|21.2-17.8|) = 101.36 = ca. 22,9
Umgekehrt formuliert gilt natürlich auch, dass der Himmel über Homburg fast 23x so hell ist wie am Peterberg.