Sky Quality Meter

Koliko je nebo dobro za promatranje? Ovo je pitanje na koje nema jednostavnog odgovora. Kada kažemo da je nebo dobro, na što točno mislimo – prozirnost? Stabilnost zraka? Koliko je mračno?

Prozirnost

Golim oko je najlakše ocijeniti prozirnost. Prozirnost je ocjena koliko je zrak čist, ima li u njemu aerosola (dima, magle) što će na kraju utjecati na kontrast slike i donekle na osjećaj koliko je nebo mračno. Kada kažem da je lako procijeniti prozirnosti, meni je tu skala jednostavno. Kada je oblačno – nije prozirno. Stvari postaju kompliciranije kada nema oblaka. Tu smo onda prepušteni vlastitom iskustvu i osjećaju kod procjene prozirnosti. Vjetrovita noć, nakon kišnog dana, dat će najbolju prozirnost. Vedra noć, nakon par dana stabilnog vremena, može rezultirati osrednjom prozirnošću. Postoje tu i razne situacije, kada je naočigled vedro, a iznad vas je koprena od visokih cirusa pa je nebo mutno, a objekti prigušeni. S tamne lokacije ih možda nećete niti vidjeti, a pokvarit će doživljaj. Sve u svemu, svako promatranje je gotovo pa unikatna situacija. Dobar nagovještaj prozirnosti je zalazak Sunca, ako ono zađe u žutilu uz tanku vrpcu zasićenih boja uz horizont, koje odmah ustupa pred plavetnilom neba, onda znate da bi noć mogla biti natprosječno dobra.

Nekad davno sam koristio numeričku skalu, prvo od 1 do 5, gdje je 5 bilo vrhunski transparentno nebo, a 1 oblačno. Onda sam tu skalu proširio na 1 do 10, ne znam zašto, valjda kako bih stvorio lažni osjećaj preciznost. Na kraju sam prije nekih 7-8 godina presjekao i rekao da prozirnost, a i stabilnost neba, u dnevnicima bilježim opisno. Zato sada se sada češće može pronaći „dobra, mutno nebo“, „vrlo dobra“, „izmaglica“ i slični pojmovi. Smatram da je takav opis prozirnosti pošteniji jer se ne trudim 9999 različitih situacija svesti na 10 ili 5 kategorija.

Stabilnost

Slična priča je sa stabilnošću zraka, tj. koliko će slika titrati u okularu. Ovdje ovisi ne samo o tome kakva je atmosfera, već i teleskopu. Da li se teleskop ohladio? Postavljen je iznad betonske ili travnate površine? Gledate preko betona ili asfalta? Koliki je promjer teleskopa? Postoji li strujanje zraka unutar optičke cijevi teleskopa? Faktora je mali milijun zbog čega dvije osobe, udaljene 20 m jedna od druge i s različitim teleskopima mogu imati dojam stabilnosti zraka. Kao i s prozirnošću, ovdje sam se prebacio s numeričkih ocjena na opisivanje. Nema smisla sam sebe lagati. Stabilnost zraka (scinitilacija) se može izmjeriti posebnim uređajima, ali su oni često van domene vizualnih astronoma. Na kraju, kada odemo u mrak želimo ostati u tom mraku, a ne gledati u ekrane i kvariti noćni vid.

Granična magnituda

Koliko je tamno nebo se mjeri procjenom granične magnitude vidljivom u zenitu i to golim okom, bez teleskopa. Ove procjene su poprilično šarolike i iz mog iskustva – nepouzdane. Netko tko ima mlado oko može procijeniti graničnu magnitudu na m=6,3, a istovremeno starija osoba s ne baš pogođenim naočalama po dioptriji će reći „A ne ne, ja vidim m=6,1“. Razlika od 0,2 magnitude je mala kada se gleda brojčano, ali skala magnituda (zvjezdanih veličina) je logaritamska i tih 0,2 je dovoljno da odvoji prosječno od vrlo dobrog neba.

Osim što netko može imati mlado oko, tu su i drugi subjektivni efekti: Iskustvo promatrača. Što si jeo i pio (alkohol, kofein)? Jesi proveo zadnjih par dana puno vremena na jarkom suncu? Jesi se naspavao? Odmoran? Jel ti žena kvocala doma? Ima još tih efekata, a svi oni utječu na to hoće li nešto biti procijenjeno m=6,1 ili m=6,3.

Kao što je procjena granične magnitude golim okom nepouzdana, tako je valjda još gora tzv. „Bortle skala“. Ona bi trebala klasificirati nebo u neke razrede, lako razumljive i laicima. Naravno da su je izmislili Amerikanci kako ne bi morali čelo oznojiti razmišljajući o glupostima. Meni se osobno želudac okreće na njen spomen. Kao primjer, nebo klase Bortle 4 pokriva toliki raspon kvalitete neba, da za ono na nižoj granici skale ne bih palio auto, dok ono na gornjoj granici je već vrijedno sat vremena vožnje.

Nesubjektivna mjerenja granične magnitude

Kako bi se svom tom čiribu-čiriba stalo na kraj, već cirka 20 i više godina postoji jedan zgodan uređaj – Sky Quality Meter (SQM) od tvrtke Unihedron. U početku je to bio samo jedan uređaj, a danas postoji u nekoliko varijanti, ali svi imaju istu svrhu – mjeriti svjetlinu fona neba.

SQM se sastoji od senzora koji je osjetljiv na vidljivo i infracrveno svjetlo. Kako ljudi ne vide IC spektar, ispred senzora je Hoya 500 filter, kojim se simulira osjetljivost ljudskog oka u fotopskom (dnevnom načinu) rada. Tada naše oko najbolje reagira na valne duljine od oko 550 nm. SQM mjeri količinu svjetla i izražava je u jedinici mpas, koja je kratica od magnituda po kvadratnoj lučnoj sekundi (eng: magnitudes per arc second²). Ova mjerna jedinica nije intuitivna laicima, ali možemo je zamisliti kao mjeru koja opisuje koliko je nebo svjetlo kada bi bilo u potpunosti ispunjeno zvijezdama pojedine magnitude. Npr: vrijednost 21,00 mpas znači da je nebo svjetlo kao da je u potpunosti ispunjeno zvijezdama m=21, bez ikakvog razmaka između njih, rupa itd…

Koliko tamno nebo može biti

U središtu Zagreba SQM će mjeriti u noći bez Mjeseca oko 18,2 do 18,5 mpas. U prigradskim naseljima, ako ste sretni, ulovit ćete mjerenje do 19,0 možda 19,2 mpas. Kada se od urbanog tkiva Zagreba maknete cirka 8-10 km zračne udaljenosti doći ćete do otprilike 20,0 mpas i šanse na da jedvite jade, krajičkom oka, ulovite ljeti najsjajniji dio Mliječnog puta u zviježđu Labud. Na 20 km od Zagreba SQM će mjeriti oko 20,5 mpas do 20,8 mpas, ovisno o lokaciji. Pod ovakvim nebo ćete već moći vidjeti Mliječni put kao nešto više od „fleke“. Pravo nebo kreće, barem po moji mjerilima, kada SQM prebaci preko 21,0 mpas. Za lokacije s ovakvim nebom morate se voziti barem sat vremena od Zagreba. Predjeli oko Pokupskog, vrhovi Žumberka, eventualno Hrvatsko zagorje na nekim mjestima, ponudit će mjerenja od 20,9 do 21,1 mpas. Petrova gora, Banija, Zrinska gora i druge lokacije u središnjoj Hrvatskoj, mjere između 21,3 i 21,5 mpas, ovisno o kvaliteti noći. Lika, Lastovo, Mljet i druge izolirane lokacije, mjerit će redovito preko 21,5, a možda dosegnu i 21,7 mpas. Teoretska granica je 22,0 mpas, ali ona se postiže samo na velikim visinama, daleko od bilo kakve rasvjete (kad kaže daleko mislim na stotine kilometara), savršenim vremenskim uvjetima i periodima niske sunčeve aktivnosti. Inače, kada mjerenja prebace 21 mpas, tada veći efekt na fon neba ima prozirnost neba pa je raspon mjerenja veći. Primjer je Jošavica, lokacija na koju često idem, a varira od 21,05 do 21,45, s tim da je neki prosjek oko 21,20 mpas. Na kraju, isplati li se voziti dodatnih 30 km za 0,2 mpas bolje nebo? Svakako! Osobno osjetim razliku između 21,2 i 21,35, a posebice 21,4 mpas. To može biti razlika između dobrog i odličnog pogleda na neki objekt.

Mjerenje SQM-om

Mjerenja SQM uređajem se vrše jednostavno. Kod običnog SQM, koji nema leću, njegovo vidno polje je 84°. U tom slučaju, instrument je potrebno usmjeriti prema zenitu i odraditi mjerenja. Ja sa svojim „običnim“ SQM-om prema preporuci Unihedrona mjerim u zenitu, ali četiri puta i za svako mjerenje se okrenem prema glavnoj strani svijeta. Krenem prsima okrenut prema sjeveru, potom prema istoku i tako mjerim. Na taj način eliminiram nesavršeno usmjeravanja instrumenta prema zenitu, jer ipak ga držim u ruci, a ne na stalku s libelom. Od ta četiri mjerenja uzmem prosjek i zabilježim ga kao konačnu vrijednosti. Ako neko mjerenje od ta četiri odskače više od 0,15 mpas, onda mi je to znak da su mjerenja kompromitirana jer umjetna svjetlost pada na senzor. Osim toga, bitno je prvih par mjerenja odbaciti, dok se senzor SQM-a ne „ugrije“. Također, poželjno je instrument držati blizu ambijentalne temperature, jer se za svako mjerenje računa kompenzacija na temelju temperature instrumenta.

Sa novijim varijantama SQM instrumenta život je donekle lakši. Oni imaju leće koja vidno polje ograničava na 20°, što nudi mogućnost pouzdanog mjerenja dijelova neba. S originalnim instrumentom uvijek je tu bojazan da zahvatite dio horizonta, posebice ako je on visok (recimo nalazite se na manjoj livadi u sred šume). SQM-L (s lećom) mjeri u usporedbi s običnim SQM-om oko 0,1 mpas tamnije nebo, tj. pokazat će recimo 21,10 mpas umjesto 21,00 za običan.

LED ili kako više nije bolje

SQM nije savršen uređaj. Osmišljen je prije više od 20 godina kada je velika većina javne rasvjete bila niskotlačna ili visokotlačna natrijeva, tj. narančaste, jantarne boje i koja zrači u uskom spektralnom rasponu. Od tad se dogodio tehnološki pomak prema LED-u, koji svijetli u širokom dijelu spektra i ima prisutnu visoku razinu plavog svjetla. SQM nije prilagođen za takvu rasvjetu i zbog toga podcjenjuje svjetlosno onečišćenje koje uzrokuje LED u kraćim valnim duljinama. Kod LED-a je uvijek prisutan, u manjoj ili većoj mjeri, plavi vršak spektralne misije. Prema istraživanjima nakon zamjene rasvjete u Milanu i Madridu, SQM je pokazao pad svjetlosnog onečišćenja, a dok su fotografije pokazale kako je ono u stvari poraslo. Zašto je poraslo, mnogi faktori su igri, ali najčešće je do toga da se postavlja prejaka rasvjeta i dodatnog raspršenja svjetla zbog kraćih valnih duljina. Situacija na terenu je često takva da ako rasvjeta spada u neki rang s rasponom intenziteta, u većini slučajeva se stavi najviši intenzitet unutar tog ranga da svjetlo tehničari ne bi previše oznojili čela. S druge strane, svjetlost kraćih valnih duljina se lakše rasprši u atmosferi (zato je nebo u podne plavo, a kod zalaska crveno) i tako se stvara „svjetlosna kupola“ iznad rasvijetljenih mjesta. Slobodno ubacite korekciju od -0,2 mpas za LED rasvjetu. Dakle, ako ja u Velikoj Gorici mjerim u najboljim noćima 19,25, u stvarnosti je to 19,05 mpas!

Zašto je LED problematičan? Pojednostavljeni princip LED rasvjete je da dioda zrači u plavom svjetlu, na oko 450 nm valne duljine, a širi spektralni raspon se postiže slojevima fosfora. Naime, sloj fosfora na diodi upija plavo svjetlo, ukrade mu dio energije, a višak emitira u duljoj valnoj duljini. Sljedeći sloj fosfora ponovi isti korak, samo što sada ne uzima svjetlo koje je originalno došlo od diode, već od sloja fosfora prije. Iterativnim postupkom tako sa plavog svjetla od 450 nm (cca 6500K CCT) dolazimo do bijelog (4000K CCT), žuto (3000 K) ili čak jantarno (2200 K). Za usporedbu, stara visokotlačna rasvjeta je oko 2200 K, a niskotlačna 1800 K.

Unatoč svim nesavršenostima i problemima, svakom astronomu amateru preporučio bih SQM uređaj.

Fotografije neba

Kao izgleda nebo pod različitim SQM vrijednostima? Ljudsko oko ne reagira linearno na promjenu svjetline fona neba. Netko tko bleji u ekran laptopa i pogleda u nebo, ono će mu se učiniti tamnije od osobe koja je na istoj lokaciji u mraku. Iz tog razloga ljudima je teško pojmiti koliko svjetlosno onečišćenje u stvari smeta i osjeti se. Kako bih bolje dočarao tu razliku počeo sam s fisheye objektivom snimati noćno nebo na istim lokacijama s istim postavkama. Uvijek je 30s ekspozicije pri f/4 i ISO 1600. Nadam se stvoriti tako „bazu“ fotografija svjetlosnog onečišćenja kako bi se ljudi lakše osvijestili o njegovom utjecaju, kao i da kolege lakše procjene da li je neka lokacija dobra ili loša za astronomiju. Fotografije slobodno koristite uz zamolbu da me navedete kao autora.

 

 

Saznajte više

• Utjecaj LED-a na mjerenja SQM-om
• Stranica proizvođača

Koliko je nebo dobro za promatranje? Ovo je pitanje na koje nema jednostavnog odgovora. Kada kažemo da je nebo dobro, na što točno mislimo – prozirnost? Stabilnost zraka? Koliko je mračno? Prozirnost Golim oko je najlakše ocijeniti prozirnost. Prozirnost je ocjena koliko je zrak čist, ima li u njemu aerosola (dima, magle) što će na…

Koliko je nebo dobro za promatranje? Ovo je pitanje na koje nema jednostavnog odgovora. Kada kažemo da je nebo dobro, na što točno mislimo – prozirnost? Stabilnost zraka? Koliko je mračno? Prozirnost Golim oko je najlakše ocijeniti prozirnost. Prozirnost je ocjena koliko je zrak čist, ima li u njemu aerosola (dima, magle) što će na…