Lichtverschmutzung

Simulierte Himmelsansichten mit und ohne Lichtverschmutzung

von Dr. Burkard Steinrücken, Westfälische Volkssternwarte und Planetarium Recklinghausen

Mit den im Dokument lsv_theorie.pdf beschriebenen Methoden wurden Ansichten des Sternenhimmels simuliert, die jeweils nur die unter den gegebenen Bedingungen sichtbaren Sterne zeigen. Dabei handelt es sich um Bildserien, die den Verlauf der Dämmerung darstellen - einmal bei natürlichen Verhältnisse und einmal beim Übergang in einen ruhrgebietstypischen lichtverschmutzten Stadthimmel, ferner um eine Auswahl natürlicher und verschieden stark lichtverschmutzter Nachthimmel und schließlich um Vollmond- und Halbmondnächte (ohne Lichtverschmutzung).

Bei natürlichen Nachtverhältnissen wurde die Zenithelligkeit B_0 zumeist auf 130 Nanolambert (nL) und der Extinktionskoeffizient auf k = 0,30 gesetzt, was typischen Verhältnissen auf Meeresniveau entspricht. Zur Simulation der Bedingungen an besonders guten Beobachtungsorten nimmt man dagegen z.B. B_0 = 80 nL und k =0,20. Die Beobachtererfahrung („experience“ e) ist zumeist auf 6 gesetzt (durchschnittlicher Beobachter), gelegentlich auch auf 9 (sehr erfahrener Beobachter). Die zusätzliche künstliche Aufhellung im Zenit heißt B_LVS. Die Himmelsaufhellung durch künstliche Quellen verläuft - anders als im natürlichen Fall - Secans-förmig im Vertikal ausgehend von der künstlichen zusätzlichen Zenithelligkeit.
Die Namensgebung der GIF-Dateien mit den Himmelsansichten ist so gewählt, dass diese Parameter, insofern sie variiert werden, angegeben sind.
Die jeweilige Sternzahl einer Ansicht ist den Ergebnistabellen im pdf-Dokument entnommen. Sie kann durch die Multiplikation mit 1,66 schnell auf die Zahl der an der gesamten Himmelshemisphäre gleichzeitig sichtbaren Sterne hochgerechnet werden. Die Ansichten zeigen immer nur die Hälfte des Himmels in einer willkürlich gewählten Ansicht.

Alle Bilder gleichen in der Darstellungsform dem folgenden Beispiel, das den natürlichen Nachthimmel unter optimalen Bedingungen simuliert (B_0 = 80 nL, k = 0,20, e = 9). Auf dem Bild sind 1486 Sterne zu sehen. Hochgerechnet auf die gesamte Himmelshemisphäre macht dies ca. 2500. Ein Vergleich der verschiedenen Bilder gelingt am Besten, wenn man sie auf dem Computer in einem einzigen Verzeichnis speichert und mit einer Bildsoftware anzeigt, die mit Mausklick ein Weiterschalten auf das nächste Bild ermöglicht. Das gilt auch für die Dämmerungssequenzen, die man auf diese Weise animationsähnlich durchspielen kann.

Himmelssimulation - Dunkle Nacht

Simulation des natürlichen Nachthimmels bei optimalen Bedingungen

 

1) Natürlicher Nachthimmel
i) B_0 = 130 nL, k = 0,30, e = 6: nacht1_130nL_k030_e6.gif
(451 Sterne; dunkler Ort auf Meeresniveau, durchschnittlicher Beobachter)
ii) B_0 = 130 nL, k = 0,30, e = 9: nacht2_130nL_k030_e9.gif
(768 Sterne, dunkler ort auf Meeresniveau, sehr geübter Beobachter)
iii) B_0 = 80 nL, k = 0,20, e = 6: nacht3_080nL_k020_e6.gif
(954 Sterne, dunkler Ort im Hochgebirge, durchschnittlicher Beobachter)
iv) B_0 = 80 nL, k = 0,20, e = 9: nacht4_080nL_k020_e9.gif
(1486 Sterne, dunkler Ort im Hochgebirge, sehr geübter Beobachter = optimale Bedingungen)

 

2) Lichtverschmutzte Nachthimmel (e = 6, k = 0,30)
i) B_0 = 80 nL, B_LVS = 10 nL, k=0,2, Lichtglocke: lvs1_080nL_0010nL_glocke.gif
(839 Sterne; geringe Lichtverschmutzung durch eine Stadt in großer Ferne)
ii) B_0 = 130 nL, B_LVS = 30 nL, Lichtglocke: lvs2_130nL_0030nL_glocke.gif
(291 Sterne; Lichtverschmutzung durch eine entfernte Stadt)
iii) B_0 = 130 nL, B_LVS = 100 nL, Lichtglocke: lvs3_130nL_0100nL_glocke.gif
(204 Sterne; Situation in ländlichen Gebieten, für Deutschland gute Verhältnisse)
iv) B_0 = 130 nL, B_LVS = 200 nL, Lichtglocke: lvs4_130nL_0200nL_glocke.gif
(130 Sterne; Situation in ländlichen Gebieten in der Nähe von Ballungsräumen)
v) B_0 = 130 nL, B_LVS = 400 nL, Lichtglocke: lvs5_130nL_0400nL_glocke.gif
(88 Sterne; am Rand der Großstadt)
vi) B_0 = 130 nL, B_LVS = 400 nL, symm. Verl.: lvs6_130nL_0400nL_symm.gif
(81 Sterne; im städtischen Ballungsraum; z.B. Halde Hoheward)
vii) B_0 = 130 nL, B_LVS = 1000 nL, symm.Verl.: lvs7_130nL_1000nL_symm.gif
(47 Sterne; in der Großstadt)
(symm. Verl.: symmetrischer Verlauf der Leuchtdichte im Vertikal über alle Azimute)

 

3) Mondnächte (B_0=130 nL, k = 0,30, e = 6)
i) Vollmond in 60° Höhe: mondnacht1_vm_h60.gif (39 Sterne)
ii) Vollmond in 30° Höhe: mondnacht2_vm_h30.gif (39 Sterne)
ii) Halbmond in 30° Höhe: mondnacht3_hm_h30.gif (135 Sterne)

 

4) Natürlicher Dämmerungsverlauf
(B_0=130 nL, e = 6, Sonnenhöhe von 0 bis -18° in Schritten von 1 Grad)
ZIP-Archiv einer Bilderserie vom Sonnenuntergang (h_Sonne=0) bis zur Nacht (h_Sonne < -18°):
 
daemm_natur.zip

Die Position der Sonne unterhalb des Horizontes ist auf den Bildern mit eingezeichnet. Die gestrichelten Linien entsprechen den Sonnenhöhen -6° (Ende der bürgerlichen Dämmerung), -12° (Ende der nautischen Dämmerung) und -18° (Ende der astronomischen Dämmerung).

 

5) Dämmerungsverlauf mit ruhrgebietstypischer Lichtverschmutzung
(B_0=130 nL, B_LVS = 400 nL, e = 6, Sonnenhöhe von 0 bis -18° in Schritten von 1 Grad)
ZIP-Archiv einer Bilderserie vom Sonnenuntergang (h_Sonne=0) bis zur Nacht (h_Sonne < -18°) mit einer künstlichen Zenitaufhellung von 400 nL und symmetrischen Verlauf über alle Azimute: daemm_lvs400nL.zip

 

Lichtverschmutzung Ruhrgebiet

Das Lichtermeer des Ruhrgebiets. Langzeitbelichtete Aufnahme (einige Minuten) von der Halde Hoheward. Vorne links eine hell erleuchtete Müllverbrennungsanlage. Hinten rechts am Horizont die Innenstadt von Essen.
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