Der Sky Quality Meter L und die Bortle Skala
Die Messung der Himmelsqualität

Auf dieser Seite stelle ich den Sky Quality Meter - L, die Messung mit einem Infrarotthermometer
und die Bortle Skala vor.


Der Sky Quality Meter - L


Der Sky Quality Meter L (SQM–L) ist ein Messgerät zur Bestimmung der Himmelshelligkeit. Mit dem Sky Quality Meter ist eine objektive Messung der Himmelshelligkeit möglich.
 
 

Sky Quality Meter Lens

Der Sky Quality Meter misst die Helligkeit des Nachthimmels in Magnituden pro Quadratbogensekunde (arcsec² oder □").

Im Gegensatz zum "normalen" SQM ohne Linse ist bei diesem Gerät vor dem Sensor eine Linse eingebaut.
Der Empfindlichkeitsbereich (FWHM) wird dadurch auf einem Kegel von ~ 20° einschränkt. Durch den engeren Erfassungswinkel im Gegensatz zum SQM ohne Linse, das einen Kegel von ~ 42°, hat wird eine Messung von horizontnahen Aufhellungen vermieden.
~ 19° außerhalb der optischen Achse ist die Empfindlichkeit gemessen an einer Punktlichtquelle um den Faktor 10 geringer als auf der Messachse.
Punktquellen die sich ~ 20° und ~ 40° außerhalb der optischen Achse befinden werden 3.0 oder 5.0 Magnituten schwächer gemessen.
Üblich ist es, im Zenit zu messen.

Die Eigenschaften vom SQM-L:



Sky Quality Meter Lens

Die Optik vom SQM–L

Wie wird gemessen:


Meine Erfahrungen mit dem SQM zeigen, das Gerät muss an die Umgebungstemperatur angepasst sein!
Bei einer Messung mit nicht an die Temperatur angepassten Gerät wird steht ein zu hoher Wert angezeigt und somit ein zu dunkler Himmel suggeriert. Das Gerät möglichst schon vorm Teleskopaufbau herauslegen, damit es sich anpassen kann.
 
 
Mit dem Sky Quality Meter (SQM) alleine ist aber noch keine Aussage über die Himmelsqualität möglich. Der SQM misst nur die Helligkeit des Himmels, es ist aber keine Messung der Durchsicht möglich, die für die Beobachtung schwacher Objekte ebenfalls sehr wichtig ist.

Als Beispiel folgende Situationen:
An einem dunklen Standort, ohne künstliche Lichtverschmutzung, ohne Mondlicht aber bei einer geschlossenen Wolkendecke erhält man mit dem SQM sehr gute Werte.
Auch wenn der Himmel wolkenfrei und ohne störendes Mondlicht ist, dafür aber dunstig ist, erhält man ebenfalls gute Messwerte.

In beiden Situationen wird man dennoch nicht beobachten können,
bzw. es wird keine brauchbare Nacht geben, da die Durchsicht fehlt.


Um die Himmelsqualität annähernd beurteilen zu können, sollte man den SQM Messwert mit einer Bestimmung vom "Faintest Star" (fst) kombinieren.
Bei der fst Methode bestimmt man den mit den freien Augen am schwächsten zu erkennenten Stern. Das kann ein Stern in der Polsektion oder auch im Zenit sein.
Dazu fertig man entsprechende Karten an, in dieser die Sternhelligkeiten eingetragen sind. Diese Karten findet man auch im Internet.

Aber auch bei dieser kombinierten Methode gibt es dann immer noch inviduelle Unterschiede zu den einzelnen Beobachtern. Abweichungen in der Beurteilung der Himmelsqualität werden sich nicht vermeiden lassen.




Messung der Luftschichten mit einem Infrarotthermometer


Eine weitere Methode um die Transparenz zu bestimmen, könnte die Messung der Luftschichten mit einem Infrarotthermometer sein.
Gemessen wird aber nicht die Temperatur des Nachthimmels, sondern die darin enthaltene Feuchtigkeit (Wasserdampf) der sich in der Atmosphäre befindet.
Niedrige Werte sollten auf wenig Feuchtigkeit und Dunst in der Atmosphäre hindeuten, da das Messgerät dann in höhere und damit kältere Luftschichten vordringen kann.

Inspiriert für diese Messungen wurde ich durch einen Artikel von Karl-Ludwig Bath: "Zur visuellen Reichweite".


Für diese Messungen benutze ich ein Infrarot- Thermometer "IR-230" von der Conrad Eigenmarke "Voltcraft ®" und ein Infrarot- Thermometer "5090" von der Firma "PeakTech ®".
Ich verwende zwei verschiedene Geräte, um einen Vergleich zu haben.


"Das Infrarotthermometer "VOLTCRAFT IR-230"


IR- Thermometer  
Herstellerangaben zum Strahlungsthermometer "VOLTCRAFT IR-230":



Das Infrarotthermometer "PeakTech 5090"


IR- Thermometer  
Herstellerangaben zum Strahlungsthermometer "PeakTech 5090":



Das PeakTech Gerät hat zusätzlich zum Infrarot- Strahlungsthermometer noch ein Luftfeuchtigkeits- und Lufttemperatur Messgerät eingebaut.
Der Temperaturbereich geht von -20°C bis ca. +60°C, die relative Feuchte wird von 5 bis 95% gemessen.

So messe ich:


Das PeakTech Gerät hat sich für diese Messungen als ungeeignet erwiesen. Es hat zu oft einen Messwertüberlauf von < -50°C.
Sobald der Himmel augenscheinlich transparent ist, liefert es schon keinen Messwert mehr.


Ergebnisse der Messungen:


Eine wirkliche Aussage über die Transparenz des Nachthimmels konnte ich mit der Infrarotmethode bisher nicht treffen.
Meiner Meinung nach ist eine Bestimmung der Transparenz mit der Infrarotmethode nicht möglich.

Die gemessene Infrarottemperatur korreliert mit der Lufttemperatur. Bei hohen Lufttemperaturen messe ich auch hohe Infrarotwerte und umgekehrt.

Transparente und auch Nächte mit geringer Durchsicht können fast gleiche Messwerte ergeben. Keinen Zusammenhang konnte ich mit der Himmelshelligkeit und der Transparenz des Himmels feststellen.

Nachfolgend habe ich Diagramme von verschiedenen Nächten erstellt, die diese Zusammenhänge aufzeigen.
Durch einen Klick ins Diagramm läßt sich dieses größer Darstellen.


Messwerte  
Die Diagramme:

Die lila Linie zeigt die Infrarottemperatur, die gelbe Linie die Lufttemperatur und die türkise Linie die Luftfeuchtigkeit.
Die blaue Linie steht für die Himmelshelligkeit, dem SQM-L Wert.

An der oberen "X" Achse steht die Uhrzeit in UT.

Die linke "Y" Achse ist auf die Messwerte von Infrarot, Lufttemperatur- und Feuchte skaliert.

Die rechte "Y" Achse ist auf die Himmelshelligkeit (SQM-L) skaliert.


Beobachtungsnacht  
Die Beobachtungsnacht vom 4. September 2013:

Der Himmel war in dieser Nacht wolkenlos, aber auch aufgehellt.
Es ging ein lebhafter Wind mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 8,1 km/h.
Das Seeing war in dieser Nacht nicht so überragend, die Sterne blieben bei hoher Vergrößerung im Okular etwas aufgebläht.

Beobachtungsbericht vom 4. September 2013.


Beobachtungsnacht  
Die Beobachtungsnacht vom 11. November 2013:

An meinem Standort bei Langenzenn, westlich von Nürnberg klarte der Himmel zum Abend hin immer weiter auf. Doch rechtzeitig nach Einbruch der Dunkelheit zog dichter Nebel auf.
Da es aber bis zum Monduntergang in der zweiten Nachthälfte um 1:30 Uhr noch dauerte, fuhr ich auf die Nord- Ostseite von Nürnberg zum Segelflugplatz Lauf- Lillinghof, in der Hoffnung, dort bessere Bedingungen vorzufinden.

Die Nacht oben am Flugplatz war zwar bisweilen sehr windig, mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 9,5 km/h und einem Maximum von 20 km/h. Die Nacht war klar und wolkenfrei.
Über den Städten weiter unten gelegen konnte ich eine Nebeldecke ausmachen, die die künstliche Beleuchtung abschirmte.

Beobachtungsbericht vom 11. November 2013.


Beobachtungsnacht  
Beobachtungsnacht vom 24. Mai 2014:

Schon im Laufe des Tages zogen sich die Wolken immer mehr zurück, bis gegen Abend der Himmel völlig frei von Wolken wurde.
Die Nacht wurde sehr klar, keine einzige Wolke zog umher.
Auch die Durchsicht war sehr gut. Selten gibt es an meinem Standort in Mittelfranken einen solch transparenten Himmel wie in dieser Nacht.

Meteoblue meldete zudem noch gute Seeingwerte. Im Okular waren selbst bei sehr hoher Vergrößerung die Objekte sehr ruhig.

Anfangs der Nacht ging noch ein leichter Wind, der sich aber schnell wieder legte. Er hatte eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 2 km/h und eine maximale Geschwindigkeit von 11 km/h.
Beim Einbruch der Dunkelheit setzte sich auch noch viel Feuchtigkeit ab. Ich hielt mein Teleskop solange geschlossen, bis ich das beobachten anfing, so konnte sich die Luftfeuchtigkeit nicht auf den Spiegeln absetzen.

Beobachtungsbericht vom 24. Mai 2014.


Beobachtungsnacht  
Die Beobachtungsnacht vom 27. September 2014:

Ab dem Nachmittag zogen sich die Wolken immer weiter zurück, so das der Himmel bis zum Einbruch der Dunkelheit völlig frei von Wolken wurde.

Leider war die Nacht sehr feucht, es setzte sich sehr viel Feuchtigkeit auf den Teleskopen und den Spiegeln und Linsen ab.
Bis ca. 2330 UT konnte ich beobachten, dann machte es keinen Sinn mehr, die Luftfeuchtigkeit war einfach zu hoch.

In dieser Nacht hatte ich einen sehr aufgehellten Landhimmel, die Transparenz des Himmels war in dieser Nacht nicht gerade überwältigend.

Es herrsche in dieser Nacht praktisch Windstille. Nur für kurze Zeit lebte der Wind etwas auf.
Die Durchschnittsgeschwindigkeit vom Wind war 0,9 km/h die maximale Geschwindigkeit 10,5 km/h.

Beobachtungsbericht vom 27. September 2014.




Die Bortle Skala


Die Bortle Skala wurde im Februar 2001 von John E. Bortle veröffentlicht. Mit dieser Skala kann man die Lichtverschmutzung ohne optische Hilfsmittel beurteilen.
Die Einteilung dieser Skala erfolgt in neun Klassen.
Die Skala wurde bei SKY & TELESKOPE veröffentlicht.


Bortle 1
Ort mit außergewöhnlich dunklem Himmel
Bortle 2
Ort mit sehr dunklem Himmel
Bortle 3
Landhimmel
Bortle 4
Übergang von ländlichen zu vorstädtischen Regionen
Bortle 5
Vorstadthimmel
Bortle 6
Heller Vorstadthimmel
Bortle 7
Vorstädtischer/städtischer Übergang
Bortle 8
Stadthimmel
Bortle 9
Innerstädtischer Himmel

Schwierig ist die Beurteilung der Wintermilchstraße, da sie nur sehr schwach ist. Unerfahrene Beobachter könnten sie durchaus nicht erkennen.
Den Verlauf der Wintermilchstraße kann man am unten stehenden Bild erkennen.
 

Wintermilchstraße