Kampania „Glob Nocą”
Rok 2021 Szkoła średnia
Klasy I – III
Doświadczenie konkursowe 5
1. Wstęp teoretyczny
W dzisiejszych czasach każdy amator nocnego nieba musi mierzyd się z wyzwaniem odszukania odpowiedniego miejsca na obserwacje. Postępująca urbanizacja i rozwój cywilizacyjny sprawił, że coraz trudniej znaleźd obszar, z którego można podziwiad naprawdę ciemne niebo.
Nocne niebo jest oświetlane przez siedziby ludzkie, drogi, lotniska… Nadmiar sztucznego światła w środowisku - zwane zanieczyszczeniem światłem - sprawia, że niebo takie, jakie oglądali nasi przodkowie, jest coraz trudniej dostępne, a częśd populacji nigdy nie widziała Drogi Mlecznej na niebie na własne oczy. Zanieczyszczenie światłem jest mało dyskutowanym elementem wpływu człowieka na środowisko. Często nie zdajemy sobie sprawy z wagi problemu. Sytuację bardzo wymownie obrazuje konsternacja ludzi w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie w 2003 roku, kiedy to awaria sieci energetycznej objęła ponad 50 mln ludzi. Wtedy zrobiono też poniższe zdjęcia:
pierwsze – przedstawiające niebo przed awarią sieci energetycznej, a drugie – po wyłączeniu prądu w całej okolicy.
Rys. 1. Nocne niebo nad Ontario przed (zdjęcie po lewej stronie) i w trakcie (zdjęcie po prawej stronie) awarii sieci elektrycznej w 2003 roku. Źródło: https://www.darksky.org/light-pollution/
Zanieczyszczenie światłem nie tylko przeszkadza w obserwacjach astronomicznych, ale ma również negatywny wpływ na ekosystem i na człowieka. W świecie zwierząt światło reguluje procesy fizjologiczne, a także relacje z innymi zwierzętami. Przykładowo, ptaki mogą byd zdezorientowane jasnym światłem, a małym zwierzętom będzie trudniej ukryd się przed drapieżnikami. U nietoperzy zaobserwowano m.in. zmianę aktywności czy zmianę tras przelotów do żerowisk1. Sztuczne oświetlenie dla człowieka oznacza skrócenie nocy i zaburzenie produkcji melatoniny, czyli hormonu snu. Eksperci wiążą również krótszy czas całkowitej ciemności z zaburzeniami produkcji innych hormonów oraz niektórymi chorobami cywilizacyjnymi2.
1 Ilona Hałucha, Światło też zanieczyszcza środowisko - edroga.pl
2 Tamże.
3
Zanieczyszczenie światłem ma oczywisty wpływ na jakośd obserwacji astronomicznych.
Sztuczne oświetlenie rozprasza się w atmosferze, zwiększając jasnośd tła (nieba). Przez co trudniej dostrzec słabe obiekty nawet przez profesjonalne teleskopy. Niejednorodnie oświetlone niebo, gdy mamy do czynienia np. z łuną nad miastem, utrudnia również kalibrację jasności gwiazd. Innymi słowy trudnej zmierzyd, jaka częśd promieniowania pochodzi od gwiazdy, a jaka od sztucznego oświetlenia rozproszonego w atmosferze. Z tych powodów obserwatoria astronomiczne budowane są daleko od osad miejskich: na pustyniach czy wysoko w górach. Już w latach 80’ rozpoczęto starania o zachowanie możliwie dużych obszarów niezanieczyszczonych przez sztuczne oświetlenie, kiedy to zawiązano ruch na rzecz ciemnego nieba (ang. dark-sky movement). W ramach zachowania ciemności nocnej środowiska naturalnego tworzy się tzw. parki ciemnego nieba, które są pewnymi rezerwatami przyrody o wyjątkowo niskim poziomie sztucznego zaświetlenia. W Polsce istnieją dwa takie parki: Izerski Park Ciemnego Nieba i Park Gwiezdnego Nieba „Bieszczady”.
W ramach ruchu na rzecz ciemnego nieba toczy się kampania Glob nocą (ang. Globe at Night), która ma w tym roku swoją drugą edycję. W zeszłym roku obserwatorzy dodali do bazy niemal 30 tys. punktów obserwacyjnych z całego świata. Obywatelska kampania ma na celu uświadomienie szerszemu gronu odbiorców, jak bardzo zanieczyszczone jest niebo nad osadami ludzkimi.
Do oceny skali zanieczyszczenia światłem używa się tzw. skali Bortle’a, która została opisana po raz pierwszy w 2001 roku przez Johna E. Bortle’a w czasopiśmie „Sky & Telescope”. Jest to skala subiektywna, polegająca na określeniu, które obiekty na niebie są widoczne przy danym zaświetleniu, a które już nie. Klasyczna skala Bortle’a składa się z 9 klas, których graficzne przedstawienie widad na Rysunku 2. W poniższej tabeli znajduje się lista obiektów, które powinny byd widoczne dla poszczególnych klas w tej skali.
Klasa Dostrzegalne obiekty astronomiczne Granica
widoczności
1 Dobrze widoczna Droga Mleczna, przeciwblask, światło zodiakalne o widocznym kolorze, Galaktyka Trójkąta
8,0 mag
2 Wiele struktur Drogi Mlecznej, światło zodiakalne, słabo widoczny przeciwblask, Galaktyka Trójkąta widoczna tylko metodą zerkania
7,5 mag
3 Pewne struktury Drogi Mlecznej, jaśniejsze gromady kuliste, Galaktyka Trójkąta widoczna tylko metodą zerkania, słabe światło zodiakalne
7,0 mag
4 Droga Mleczna widoczna nad horyzontem, Galaktyka Trójkąta trudna do dostrzeżenia, światło zodiakalne ledwo dostrzegalne
6,5 mag
5 Droga Mleczna dostrzegalna, lecz rozmywa się bliżej horyzontu, widoczny owalny kształt Galaktyki Andromedy, Mgławica w Orionie
6,0 mag
6 Droga Mleczna ledwo dostrzegalna, Galaktyka Andromedy widoczna jako mgiełka 5,5 mag 7 Większośd konstelacji jest rozpoznawana, Plejady, Galaktyka Andromedy ledwo
dostrzegalna
5,0 mag 8 Większośd najjaśniejszych gwiazd tworzących konstelacje, Plejady 4,5 mag 9 Jedynie najjaśniejsze gwiazdy lepiej widocznych konstelacji, Plejady słabo widoczne 4,0 mag
W najciemniejszych rejonach na świecie można gołym okiem dostrzec obiekty sięgające jasności 8. wielkości gwiazdowej, światło zodiakalne i przeciwblask. Światło zodiakalne to naturalna poświata widoczna wzdłuż ekliptyki w pobliżu Słooca tuż po zmierzchu lub przed świtem.
Jest to światło słoneczne odbite od materii międzyplanetarnej – drobinek pyłu w naszym Układzie Planetarnym. Podobnego pochodzenia jest przeciwblask, z tą różnicą, że widoczny jest on po przeciwnej stronie niż Słooce.
Rys. 2. Grafika obrazująca zaświetlenie nieba dla poszczególnych klas w skali Bortle’a. Panel najbardziej na lewo przedstawia nocnie niebo nad centrum miast, natomiast najbardziej na prawo – najciemniejsze miejsca na Ziemi.
Skala wielkości gwiazdowych (magnitudo) jest powszechnie stosowaną miarą jasności obiektów astronomicznych, sięgającą czasów starożytnych. Wówczas najjaśniejsze gwiazdy określano jako gwiazdy pierwszej wielkości, najsłabsze zaś - te ledwo widoczne gołym okiem - jako gwiazdy 6-tej wielkości. Skalę tę precyzyjnie zdefiniowano w XIX wieku. W myśl tejże definicji, gwiazdy o jasności 6 magnitudo (6m) są 100 razy słabsze od gwiazd o jasności 1m. Gwiazdy o jasności 11m - zaś 100 razy słabsze od gwiazd o jasności 6m i 10 000 razy słabsze od gwiazd o jasności 1m. Wzrost wielkości gwiazdowej o 1m oznacza spadek jasności o √100 ≈2,1512 razy3. Za wzór gwiazdy o 0m przyjęto gwiazdę Wega (α Lyrae) w gwiazdozbiorze Lutni. Jasne obiekty mogą mied ujemną wielkośd gwiazdową. Syriusz, najjaśniejsza gwiazda na niebie (poza Słoocem) ma wielkośd gwiazdową -1,47m.
3 Ścisły wzór ma postad 2,5 , gdzie 1i 2oznaczają wielkości gwiazdowe dwóch obiektów, zaś 𝐼1i 𝐼2- jasności obiektów.
5 Rys. 3. Widoczna wielkośd gwiazdowa wybranych obiektów astronomicznych oraz limity zdolności
obserwacyjnych wybranych instrumentów.
2. Cel doświadczenia
Celem doświadczenia jest własna obserwacja poziomu zanieczyszczenia światłem oraz przedstawienie swoich wyników w międzynarodowej kampanii.
3. Opis wykonania doświadczenia
Kampania „Globe at Night” jest międzynarodową inicjatywą mającą na celu zmierzenie poziomu zanieczyszczenia światłem na możliwie dużym obszarze naszej planety oraz podjęcie dyskusji o wpływie zanieczyszczenia światłem na najbliższe otoczenie człowieka. Przekazując swoje obserwacje do bazy danych, bierzesz udział w szeroko zakrojonych działaniach naukowych.
Najbliższe daty kampanii to 5-14 marca i 3-12 kwietnia. Będziemy wtedy obserwowad konstelację Lwa. Wybierz możliwie bezksiężycową noc w podanym zakresie dat. Zwród uwagę na zachmurzenie. Czy jest na tyle niewielkie, że uda się zaobserwowad konstelację Lwa? Obserwacje należy przeprowadzid przynajmniej godzinę po zachodzie Słooca, między 20 a 22 czasu lokalnego.
Wybierz przynajmniej trzy miejsca obserwacji: w pobliżu swojego domu, na przedmieściach/granicy miejscowości, poza terenem zamieszkałym. Sprawdź na telefonie z GPSem (lub wcześniej w domu), jakie są dokładne współrzędne geograficzne wybranych miejsc obserwacji.
Przed przystąpieniem do obserwacji przynajmniej przez 10 minut przyzwyczajaj wzrok do ciemności. Podczas obserwacji w terenie zaopatrz się w źródło nieoślepiającego światła (np. czerwonego) i ciepłe ubranie.
Odnajdź na niebie konstelację Lwa. Można posłużyd się w tym celu poniższym schematem.
Konstelacja Wielkiej Niedźwiedzicy (czy też charakterystyczny Wielki Wóz) jest łatwym obiektem do odnalezienia i powinna byd widoczna nawet w centrach miast, jeśli uda się znaleźd kawałek wolnej przestrzeni (np. park). Przedłużenie na południe dwóch „tylnych” gwiazd charakterystycznego czworokątu (γ i δ UMa) pozwoli odnaleźd Regulusa – najjaśniejszą gwiazdę konstelacji Lwa.
Porównaj swoje obserwacje z poniższymi wykresami (wykresy dostępne są również w pliku mapki_globe_at_night.pdf). Wybierz mapkę, która najlepiej oddaje to, co widzisz. W kampanii używana jest zmodyfikowana skala Bortle’a z 8 klasami różniącymi się o 1 magnitudę. Zapisz graniczne wielkości gwiazdowe dla każdej obserwacji. Które gwiazdy udało się odnaleźd w danej lokalizacji? Ile gwiazd konstelacji Lwa można dostrzec w terenie zamieszkałym, a ile (szacunkowo) w niezamieszkałym? Uzupełnij Arkusz Obserwacji oraz zgłoś swoje obserwacje na stronie https://www.globeatnight.org/pl/webapp/. Pamiętaj o przełączeniu na tryb nocny. W punkcie pierwszym wpisz datę i godzinę obserwacji czasu lokalnego (jeżeli nie uzupełni się automatycznie).
W kolejnym wpisz współrzędne geograficzne, wybierz kraj oraz dodaj komentarz do lokalizacji (ukształtowanie terenu, czy jest to teren zabudowany, rodzaje ograniczeo - np. drzewa).
W punkcie 3. wybierz najlepiej pasującą mapkę do obserwacji. W kolejnym punkcie oceo stan zachmurzenia w momencie obserwacji. Możesz dodad również własne uwagi np. o wystąpieniu mgły. Jeżeli posiadasz fotometr Sky Quality Meter w kolejnym punkcie możesz dodad pomiar jasności nieba. Prześlij swoje obserwacje, klikając w przycisk „WPROWADŹ DANE”. Możesz wprowadzid wiele pomiarów, zachowując odległośd minimum 1 km pomiędzy miejscami obserwacji.
7
