Im Dunkeln sieht man besser


Seid herzlich gegrüßt.

Na, wer sagt’s denn. Im Dunkeln sieht man besser.

Hintergrund

Die Sehenden unter uns wissen aus eigener Erfahrung, dass man in den Bergen, fernab jeglicher Zivilisation, tausendfach mehr Sterne sehen kann, als in unseren beleuchteten Städten.
Auch in Wüsten kann man in diesen Genuss gelangen, wie keiner schöner schrieb, als Saint Exupery, z. B. in “Wind, Sand und Sterne”, “Nachtflug” oder “Südcourier”.
Vor allem die Milchstraße zeigt sich als schwach leuchtendes Band nur dort, wo es richtig dunkel ist.

Selbst, wenn man die künstlichen Lichtquellen nicht direkt, z. B. als Straßenlaterne, wahrnimmt, wird der Himmel von ihnen insgesamt aufgehellt, weil die Moleküle der Atmosphäre das Licht in alle Richtungen reflektieren.
Diesem Phänomen verdanken wir die relativ gleichmäßige Helligkeit bei Tage unter einem wolkenverhangenen Himmel ohne Sonnenschein.
Im Weltall ist der Himmel schwarz, wenn man unsere Sonne im Rücken hat, weil ihr licht von nichts reflektiert wird. Das fasziniert mich bis heute unglaublich.

Widrigkeiten beim Sternegucken

Dass unsere Lufthülle nicht ganz durchsichtig ist, ist vor allem dann einleuchtend, wenn Wolken uns den Sonnenschein verwehren und vorenthalten.
Aber auch ohne Wolken, die aus Wasserdampf bestehen,  ist die Lufthülle nicht ganz durchsichtig. Sichtbar wird dies am Phänomen des Morgen- und Abendrotes und des Himmelblaus.

Abends und Morgens steht die Sonne sehr tief. Somit müssen ihre Strahlen wegen des durch den steilen Winkel längeren Weges durch
dickere Luftschichten zu uns gelangen.

Das Sonnenlicht besteht nahezu aus dem kompletten sichtbaren Spektrum des Lichts. Muss das Licht durch dickere Luftschichten, werden die Wellen unterschiedlicher Längen verschieden stark gebeugt und gefiltert. Deshalb sieht man Abends und Morgens mehr rotes Licht, Morgenrot.
Insgesamt ist das alles viel komplizierter.

Mit der Frage “Warum ist der Himmel blau?” und entsprechenden weiterführenden Fragen, kann man jeden Prüfling der Astrophysik in den Wahnsinn treiben.
Die nicht ganz transparente Luft macht den Astronomen viel Ärger. Der Volksmund singt von funkelnden lustig flackernden Sternen.

Lustig ist das für Astronomen durchaus nicht. Durch die Bewegungen der Luft, z. B. Wind, Wetter, Wärme verändert sich stets oft mehrfach in jeder Sekunde Dicke und Dichte der Luftschicht, durch welche das Licht des beobachteten Objektes der Begierde muss.

Somit verändert sich das Licht stetig in Farbe und helligkeit und richtung.
Sterne flackern, tanzen und sind nicht klar zu erkennen. Es geht zu, wie in einem Topf kochenden Wassers.
Dem hilft man ab, indem man Teleskope auf sehr hohe Berge, z. B. in Chile baut, wo derlei Turbolenzen nicht vorherrschen, weil die Luft sehr trocken und es sehr kalt ist. Noch besser, man setzt die Teleskope gleich ins Weltall. Dann hat man diese Probleme nicht. Würden Astronomen nicht ohne Sauerstoff ersticken, verzichteten sie gerne auf das frische Lüftchen. Aber trotz all dieser von der Natur, aber auch von Menschen gemachter Widrigkeiten, kann man in einer klaren Nacht sehen, dass es offenbar hellere und dunklere Sterne gibt.

Dunkler, heller, Größer, kleiner, weiter oder näher?

Die Frage an dieser Stelle ist, ob ein Stern deswegen heller erscheint, weil er tatsächlich mehr Licht aussendet, oder ob ein hellerer Stern einfach näher bei uns steht, als ein vergleichbarer anderer Stern.

Zwei unterschiedlich hell erscheinende Objekte können somit deshalb verschieden hell sein, weil sie entweder wirklich unterschiedlich viel Licht aussenden, oder verschieden weit von uns entfernt sind.

Auf die Methoden, dies zu unterscheiden, z. B. Rotlichtverschiebung, Standardkerzen etc. will ich hier erst mal nicht eingehen. Das kann mal ein extra Artikel über die Vermessung des Alls werden. Ich setze es mal auf meine Todo-Liste.
Man kann deshalb lediglich ohne weitere Messungen von “scheinbarer Helligkeit” sprechen, einem Phänomen der Wahrnehmung.

Reizwahrnehmung

Die neuronale Wissenschaft geht heute davon aus, dass sowohl Schall und Licht, als auch Schmerz und andere Reize in ihrer Intensität logarithmisch wahrgenommen werden.
Gemeint ist, dass doppelt so starker Reiz nicht bedeutet, dass doppelt so stark auch die ausgelöste Empfindung ist.

Doppelt so stark bedeutet, dass um ein vielfaches mehr empfunden wird.
Die Maßeinheit Dezibel trägt dieser Erfahrung für die Messung des Schalls Rechnung.
Der Lüfter einer Klimaanlage oder eines PC sollte 50 DB nicht überschreiten. Das ist noch nicht so laut, wenn man bedenkt, dass ein Presslufthammer um 100 – 110 DB laut ist. In einer Disco geht es oft noch lauter zu. Auch viele mobile Musikspieler liefern hier bedenklich hohe Schalldrücke…
Im alten Maß für Helligkeit, Candela, steckt das Wort Kerze, Engl. Candle.
Aber schon bei den alten Griechen war dieses Phänomen der Reizwarnehmung offenbar bekannt.

Einteilung der Helligkeit

Aus babilonischer Tradition heraus, wo die Zahl sechs eine besondere Rolle spielten, teilte man die Helligkeit in sechs Größenklassen ein, was Hiparch für seinen Sternenkatalog, in welchem 900 Fixsterne verzeichnet waren, übernahm.

Klasse eins umfasst die hellsten Sterne. und sechs diejenigen, welche man gerade noch so mit bloßem Auge am unverschmutzten Himmel sehen kann.

Später wurde die Skala nach beiden Seiten hin erweitert, um sowohl hellere Objekte als auch – nach Aufkommen des Teleskops – schwächere Objekte einordnen zu können. Die Helligkeitsskala wurde 1850 von Norman Pogson logarithmisch so definiert, dass ein Stern erster Größe (1,0 mag) genau hundertmal so hell ist wie ein Stern sechster Größe (6,0 mag), und dieser hundertmal heller als ein Stern elfter Größe
(11,0 mag).

Die Eichung der Skala erfolgte an sogenannten Standardsternen.
Sehr große Teleskope reichen visuell bis etwa zur 22. Größe, moderne Astrofotografie zur 25. Größe. Im Hubble Extreme Deep Field sind noch Galaxien mit einer Helligkeit von 31,5 mag erkennbar.

Hellere Objekte als die 0. Größe erhalten ein negatives Vorzeichen, z. B. die Venus −4,4 mag oder die Sonne −26 mag.

Wie dreckig ist der Himmel?

Hier auf Erden zeichnet sich Schmutz häufig durch dunkle unansehnliche Flecken aus. Klar. Es gibt auch hellen schmutz.
Am Himmel ist das alles etwas anders.
Ein klarer wolkenloser blauer blank geputzter himmel ohne Wolken und mit nur Sonne, ist im Grunde für einen Astronomen ein sehr verschmutzter Himmel, weil man vor lauter Hell nix anderes sieht.
Alles, was die Sicht auf Sterne verwehrt, kann man gewissermaßen als Verschmutzung des Himmels betrachten. Wolken und Termik haben wir schon besprochen. Aber auch Staub, z. B. nach Vulkanausbrüchen können den Himmel verschmutzen, weshalb der Mond manchmal einen schimmernden Hof aufweist.
Uns geht es aber hier um den von Menschen gemachten Schmutz. Nicht genug, dass wir unseren Planeten bis hin zur Zerstörung verschmutzen. Nein, wir tun das auch mit dem Sternenhimmel.

Durch künstliches Licht ist der Himmel an vielen Stellen so hell, dass er nachts nicht mehr schwarz erscheint, sonden höchstens grau. Vor diesem hellen Hintergrund verblassen die Sterne.
Am einfachsten lässt sich die Aufhellung des Nachthimmels mit speziell dafür konstruierten Geräten messen.

Der mit dem Kürzel SQM bezeichnete ´Sky Quality Meter´ ist recht bekannt und misst die Himmelshelligkeit in
Magnituden pro Quadratbogensekunde.
Quadradgrad deshalb, weil das Sichtfeld stets zweidimensional ist.
Magnitute drückt die vorhin erwähnte Helligkeits-Größenklasse aus.
Hat man kein Messgerät zur Verfügung, so gibt es auch Möglichkeiten, die Verschmutzung mittels einer Kamera und eines Taschenrechners ungefähr anzunähern.

Ein Augenmaß erhält man auch, indem man einfach Sterne zählt. So kann man sich z. B. an einem markanten Sternbild, wie dem Orion, orientieren und Sterne darum herum zählen.

Desto weniger man sieht, desto verschmutzter ist der Himmel, z. B. mehr als 50, weniger als 30, weniger als 10…

Es gibt Tabellen, die die so gefundene Verschmutzung auf das SQM-Maß abbilden.

Was tun?

Langsam wächst das Bewusstsein für dieses Problem der Lichtverschmutzung. Somit werden Teile des Himmels indirekt quasi unter Naturschutz gestellt, indem sie nicht künstlich beleuchtet werden dürfen. Wobei diese Teile des Himmels mit der Erddrehung mitwandern.
St. Andreasberg beherbergt einen Dunkelpark. Dort darf die Lichtverschmutzung einen gewissen Grad nicht überschreiten.
In diesem Naturschutzgebiet steht die Sternwarte St. Andreasberg, eine der, vielleicht sogar die barrierefreiste Sternwarte überhaupt.
Im Havelland gibt es gleichfalls einen Sternenpark. Auch dort darf man nicht einfach so Licht hinein bringen.

Auch Naturschützer werden ob der von Menschen gemachten Lichtverschmutzung laut. Es ist bewiesen, dass Insekten ihr Verhalten ändern und nicht mehr so aktiv sind. Somit finden Fledermäuse Nachts eventuell keine mehr. Die Kette ist lang, welch Schaden auch Tier- und Pflanzenweld dadurch erleiden, dass es Nachts nicht mehr dunkel ist. Auch auf den Menschen, dessen Hormonhaushaltes und Schlafgewohnheit wirkt sich das aus.

Dieser kleine Ausflug in Licht und schmutzigen Schatten , soll an dieser Stelle genügen.

Es grüßt euch
Euer Blindnerd.