Яркость ночного неба.
По материалам экспедиции в ГАС ГАО 3 - 10 марта 2007 г

Цимеринов Е. Meteoweb

Облачность и световое загрязнение (засветка) ночного неба – две главнейшие беды наблюдательной астрономии. Облачность – первое зло, относится к естественным неприятностям, осложняющим жизнь, как любителей астрономии, так и профессионалов.
Световое загрязнение ночного неба – продукт совершенно искусственный.
На протяжении 20 в. большинство людей лишилось захватывающего вида Вселенной, которым могли наслаждаться их предки в любую ясную ночь. Распространение электрического освещения и рост городского населения стали причиной быстрого роста яркости неба над городами. Немногие из современных людей видели темное первозданное небо. Уровень светового загрязнения – в крупном городе, весьма высок. Здесь на центральных улицах ночью с трудом можно отыскать звезды 1^m. Небо, при этом приобретает отчетливый красноватый оттенок.
По мере удаления от центра города уровень засветки понижается и в окраинных районах на неизменно светлом небе уже можно найти звезды до 3^m.
На расстоянии 30 км от городской черты небо приобретает приемлемый вид – появляется бледный призрак млечного пути, предельная звездная величина достигает 5^m.
Только на удалении от города на 100 и более километров, небо становиться темным, млечный путь становиться по настоящему яркой небесной рекой.
Недоступность темного неба вынуждает любителей астрономии отправляться в далекие поездки – на Кавказ или в Астраханскую степь.
За последний год, автор принимал участие в ряде любительских экспедициях:

«Каспийские звезды – 2006» (август 2006 года)
«Поездка в ГАС ГАО» начало марта 2007 года

Только там, можно увидеть по настоящему темное небо. Млечный путь простирается яркой звездной полосой от горизонта до горизонта, становиться заметным зодиакальный свет, а фигуры созвездий теряются на фоне непривычно большого числа слабых звезд.
Разумеется, возник вопрос – на сколько небо в Астраханской степи или на Кавказе темнее, московского или подмосковного?

Распространенный способ оценки яркости и прозрачности – по предельной видимой звездной величине, на мой взгляд, не совсем точен и грешит большой зависимостью от наблюдателя.
Есть более точный, и что много важнее количественный способ – при помощи карманного фотометра Sky Quality Meter (SQM). К сожалению, в России и СНГ прибор, этот пребывает в виде единичных экземпляров.
Во время проведения вышеприведенных любительских экспедиций были произведены замеры яркости неба при помощи SQM. А в конце марта текущего года была произведено измерение яркости ночного неба на обсерватории «Ка-Дар». Так же приведу результаты измерения яркости неба в районе станции метро «Ясенево» (юго-запад Москвы). Результаты таковы:

яркость неба в Астраханской степи – 21,4^m
яркость неба в ГАС ГАО (высота 2065 м) – 21,6^m
яркость неба в обсерватории «Ка-Дар» (62 км от МКАД) - 19,7^m
Специальная Астрофизическая Обсерватория – 21,6^m
яркость неба в районе метро «Ясенево» - 17,4^m

Приведенные результаты показывают, на сколько ночное небо в Москве и Подмосковье испорченно светом города. Следует, сказать, что на обсерватории «Ка-Дар» небо по подмосковным меркам достаточно темное, несмотря на близость уличного освещения прилегающего поселка. По оценкам автора предельная звездная величина не более 4,6^m.
Говоря о световом загрязнении, понимают превышение яркости неба над естественным фоном. Однако в силу ряда естественных причин яркость неба даже в отсутствии источников искусственного света может изменяться в широких пределах.
Разберем на примере результатов полученных в ходе поездки в ГАС ГАО, как изменяется фон неба от заката до рассвета, рассмотрим влияние Луны

Яркость ночного неба

Излучение ночного неба, испускаемое и рассеянное по лучу зрения, можно разделить на атмосферную и внеатмосферную составляющие.
Атмосферная составляющая складывается из свечения ночного неба, полярных сияний и естественного и искусственного света рассеянного на аэрозолях. Внеатмосферная составляющая состоит из солнечного света рассеянного Луной и межпланетной пылью (зодиакальный свет и противосияние), и света звезд рассеянного на межзвездной пыли.

Методика

Методика фотометрических наблюдений была опробована во время экспедиции в ГАС ГАО 3 – 11 марта 2007 года. В ходе экспедиции были собранны данные по изменению яркости неба во время полного лунного затмения 3/4 марта 2007 года.
Яркость неба измеряется в звездных величинах с квадратной секунды дуги (зв.вел./кв"). Измерения производятся Sky Quality Meter (SQM), с интервалом в 15 мин., в каждом измерении берется 3 отсчета, для повышения точности.
Точность SQM не менее 0,1 ^m/^кв.".

Кривая яркости ночного неба

Кривая яркости ночного неба полученная в ГАС ГАО – близка к идеальной. Поскольку построена по данным, полученным в наилучших условиях – высота над уровнем моря 2065 м, полное отсутствие искусственных источников света, высокая прозрачность атмосферы.

Анализ кривой позволяет определить значения яркости неба соответствующие сумеречным явлениям:
Заход (восход Солнца) – яркость неба около 6 ^m/^кв."
В период гражданских сумерек яркость неба уменьшается до 10 ^m/^кв."
Окончанию навигационных сумерек соответствует яркости неба около 12 ^m/^кв."
К началу астрономической ночи яркость неба уменьшилась до 20 ^m/^кв."

С наступлением астрономической ночи, яркость неба остается примерно постоянной, изменяясь не значительно, изменяясь в безлунную ночь примерно на 0.30^m/^кв.". Наименьшая яркость ночного неба соответствует нижней кульминации Солнца – солнечной полуночи.

Луна и яркость ночного неба

Луна второй по яркости объект после Солнца на Земном небе, соответственно ее вклад в яркость ночного неба наиболее существенен.
Кривая, построенная по данным собранным на ГАС ГАО, позволяет учесть влияние Луны на яркость ночного неба.

Влияние Луны (Ф.=0.70), стало заметным только после восхода (20:45 UT). До угловой высоты в 10^m/^кв.", наблюдается устойчивый прирост яркости, составивший 1,3 ^m/^кв." . В последствии, по мере увеличения высоты Луны над горизонтом прирост яркости ночного неба не превысил 0,2 – 0,3 ^m/^кв.". Верхняя кульминация Луны в ГАС, совпала по времени с началом астрономических сумерек.

Полное лунное затмение 3/4 марта 2007 г и кривая яркости неба

Кривая яркости ночного неба в ходе полного лунного затмения 3/4 марта 2007 года, отражает лунную составляющую в яркость ночного неба. За несколько часов, световой поток от Луны меняется от наибольшего, своего значения (полнолуния) к наименьшему в момент полной фазы (новолунию). Соответственно частные фазы лунного затмения соотносятся с фазами Луны.

В полнолуние яркость ночного неба будет стремиться к значению в 15,2 ^m/^кв.". За время полутеневого затмения яркость неба понизилась на 1^m/^кв.". По Мере увеличения фазы полного теневого затмения яркость неба постепенно понизилась, к моменту начала полной фазы достигнув значения 21,7 ^m/^кв.", что соответствует яркости неба в новолуние.

Назад в раздел