Χάρτης φωτεινότητας του ουρανού στη Greater Bandung και η προοπτική του αστρο-τουρισμού

Από RemoteSensing Wiki

Πρωτότυπος Τίτλος: Map of Sky Brightness over Greater Bandung and the Prospect of Astro-Tourism

Συγγραφείς: Rhorom Priyatikanto, Agustinus Gunawan Admiranto, Gerhana Puannandra Putri, Elyyani, Siti Maryam and Nana Suryana

Πηγή: Indonesian Journal of Geography Vol. 51 No. 2, August 2019 (190-198) [1]

Εισαγωγή

Το παρόν άρθρο αφορά την μέτρηση της φωτεινότητας του νυχτερινού ουρανού στην ευρύτερη περιοχή της Greater Bandung στην Ινδονησία για την μελέτη του μεγέθους της φωτορύπανσης και της επίδρασής της στον αστρο-τουρισμό. Η διατήρηση του έναστρου ουρανού είναι αναγκαία στο πλαίσιο της ακατάπαυστης σύγχρονης ανάπτυξης του ανθρώπινου πολιτισμού μέσα στο υπάρχον πολύπλοκο οικοσύστημα. Η φωτορύπανση είναι αναγκαίο να περιοριστεί και η συστηματική χαρτογράφησή της αλλά και της φωτεινότητας του ουρανού είναι το πρώτο σημαντικό βήμα.

Η φωτεινότητα του ουρανού είναι η συσσώρευση φωτός από ουράνια σώματα (αστέρια, σεληνόφως, ζωδιακό φως), φυσικό ατμοσφαιρικό φως όπως το φωτεινό φόντο στο νυχτερινό ουρανό (sky glow) και διάχυτο φως από τεχνητές πηγές στην επιφάνεια της Γης (Garstang, 1986). Το τεχνητό φως έχει τη μεγαλύτερη συμβολή στη φωτεινότητα του ουρανού πάνω από κατοικημένες περιοχές, τόσο ώστε αυτή να είναι ανάλογη της ποσότητας του τεχνητού φωτός ή ακόμα και της πυκνότητας του πληθυσμού (Netzel and Netzel, 2016).

Η περιοχή της Greater Bandung χρησιμοποιήθηκε διότι φιλοξενεί πολλές τοποθεσίες με αστρονομικό χαρακτήρα όπως το Bosscha Observatory στο Lembang και το Puspa IPTEK (The Sundial) στο Padalarang.

Για τη μελέτη αυτή έγινε χρήση εμπειρικού μοντέλου που συνδυάζει in-situ μετρήσεις με νυχτερινές δορυφορικές εικόνες με στόχο την κατασκευή χάρτη ουράνιας φωτεινότητας στην περιοχή.

Μεθοδολογία

In-situ μετρήσεις

Οι in-situ μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με το φωτόμετρο διόδου SQM, κατασκευασμένο ειδικά για τη μέτρηση της φωτεινότητας του ουρανού. Χρησιμοποιήθηκαν δύο είδη SQM, τα SQM-L (χειροκίνητο) και SQM-LU DL (αυτόματο). Τα φωτόμετρα αυτά δουλεύουν στο φάσμα μεταξύ υπεριώδους (300 nm) και υπέρυθρου (1000 nm), ενώ λαμβάνουν την ουράνια φωτεινότητα σε mpsas (magnitude per square arc second) με ακρίβεια 0.01 mpsas. Οι μετρήσεις έγιναν σε δύο εξορμήσεις: η 1η στις 19/20 Ιουλίου και η 2η στις 11/12 Οκτωβρίου του έτους 2018 σε διαφορετικές διαδρομές η κάθε μία.

Ψηφιακές Απεικονίσεις VIIRS-DNB

Μέσω του οργάνου VIIRS-DNB του δορυφόρου Suomi NPP της NASA λαμβάνονται ψηφιακές απεικονίσεις οι οποίες στη συνέχεια μετατρέπονται από την NCEI NOAA σε χάρτες ακτινοβολίας. Οι χάρτες αυτοί εμπεριέχουν μέσα τους δεδομένα για την μέση ένταση ακτινοβολίας ανέφελου ουρανού, εκφρασμένη σε nanowatt•sr^-1•cm⁻². Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκαν τέσσερις χάρτες από την περίοδο Ιουλίου-Νοεμβρίου 2018 οι οποίοι συνδυάστηκαν σε έναν χάρτη μέσης νυχτερινής ακτινοβολίας.

Χάρτης Φωτεινότητας

Εικόνα 1) Γραμμική συσχέτιση των δύο σετ δεδομένων

Οι μετρήσεις των φωτόμετρων συνδυάστηκαν με τον χάρτη μέσης νυχτερινής ακτινοβολίας για την δημιουργία του χάρτη φωτεινότητας του ουρανού της περιοχής. Επειδή το (απόλυτο) μέγεθος ενός ουράνιου αντικειμένου είναι το μέτρο της φωτεινότητας σε λογαριθμική κλίμακα, πρέπει να υπολογιστεί αρχικά ο λογάριθμος της νυχτερινής ακτινοβολίας προτού γίνει ο έλεγχος συσχέτισης των δύο μεταβλητών.

Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε ο έλεγχος συσχέτισης των δύο σετ δεδομένων μέσω της Μεθόδου Ελαχίστων Τετραγώνων (Εικόνα 1). Ο συντελεστής προσδιορισμού ήταν R^2=0.821, συνεπώς οι in-situ μετρήσεις είναι εμπιστεύσιμες και επομένως μπορούν να συνδυαστούν με τον χάρτη μέσης νυχτερινής ακτινοβολίας.

Η εμπειρική σχέση μεταξύ των δύο μεταβλητών είναι: i=20.595-3.090logE, όπου i είναι οι in-situ μετρήσεις των φωτόμετρων και Ε είναι η μέση ακτινοβολία από τις ΨΤΑ του VIIRS-DNB.

Αποτελέσματα και συμπέρασμα

Ο χάρτης φωτεινότητας που κατασκευάστηκε με βάση την παραπάνω σχέση φαίνεται στην Εικόνα 2, ενώ κατασκευάστηκε και χάρτης απεικόνισης της κλίμακας Bortle της περιοχής (Εικόνα 3).

Σύμφωνα με την κλίμακα Bortle, οι περιοχές μπορούν να κατηγοριοποιηθούν με βάση την ορατότητα των ουράνιων σωμάτων σε 3 κατηγορίες. Στην 1η κατηγορία (1-2) ο Milky Way και το ζωδιακό φως είναι ορατά ενώ σε καλό καιρό είναι εφικτή και η παρατήρηση μακρινών ουράνιων σωμάτων (σμήνη, γαλαξίες, νεφελώματα). Στην 2η κατηγορία (3-4) μερικά χαρακτηριστικά του Milky Way είναι ορατά, και ετήσιες βροχές μετεώρων μπορούν να παρατηρηθύν ανάλογα με τον καιρό και την διακριτική ικανότητα του παρατηρητή. Στην 3η κατηγορία (5 και άνω) ο Milky Way δεν είναι ορατός, αλλά φωτεινοί πλανήτες και η Σελήνη και τα φαινόμενα της μπορούν να παρατηρηθούν.

Εικόνα 2) Χάρτης φωτεινότητας του ουρανού: α) έντονες λευκές γραμμές: σύνορα πόλεων, β) διακεκομμένες γραμμές: σύνορα περιοχών με φωτεινότητα κάτω των 19 mpsas, γ) μαύρες γραμμές: λεωφόροι, δ) πορτοκαλί σημεία: τοποθεσίες ξενοδοχείων και τουριστικών αξιοθέατων

Εικόνα 3) Χάρτης φωτεινότητας του ουρανού εκφρασμένης στην κλίμακα Bortle

Επιπλέον μαζί απεικονίζονται και τα τουριστικά αξιοθέατα και θέρετρα που έχουν καταγραφεί από το Office of Tourism of West Java Province και το TripAdvisor. Aπό την Εικόνα 2 εύκολα φαίνεται ότι τα περισσότερα από αυτά είναι συγκεντρωμένα στο κέντρο της πόλης, μέσα στο όριο των 19 mpsas (κλίμακα Bortle 6-9).

Ο αστρο-τουρισμός στη περιοχή της Greater Bandung συναντάται κυρίως στο Αστεροσκοπείο Bosscha στο Lembang με τη μορφή εκπαιδευτικής εκδρομής την ημέρα και βραδιάς παρατήρησης τη νύχτα, όταν η Σελήνη βρίσκεται στην φάση του πρώτου τριμήνου. Βασιζόμενοι στο προαναφερθέν εμπειρικό μοντέλο, η ζενιθιακή φωτεινότητα του ουρανού πάνω από το Αστεροσκοπείο Bosscha είναι περίπου 18.2 mpsas, τιμή που το κατατάσσει στην 3η κατηγορία της κλίμακας Bortle. Συνεπώς, το Αστεροσκοπείο Bosscha μπορεί να χάσει το ρόλο του ως ερευνητικό αστεροσκοπείο και επομένως την δυνατότητα για ενίσχυση του αστρο-τουρισμού.

Μια άλλη τοποθεσία με είναι το Pusat Peraga IPTEK Sundial (Puspitek) στο κέντρο του Padalarang. Η φωτεινότητα του ουρανού εκεί είναι σχετικά υψηλή (17.7 mpsas) με περιορισμένη δυνατότητα για καλή παρατήρηση. Είναι αναγκαία λοιπόν η ύπαρξη εθνικού πάρκου με σκοτεινό ουρανό για την οργάνωση βαρδιών αστροπαρατήρησης.

Από τον χάρτη της Εικόνας 3 προκύπτει ότι η πλειοψηφία (~90%) των υπάρχοντων τουριστικών αξιοθέατων, ξενοδοχείων και θερέτρων της περιοχής ανήκουν στην τρίτη κατηγορία των προορισμών για αστρο-τουρισμό site (φωτεινότερες από 19 mpsas, 6-9 στην κλίμακα Bortle) όπου μόνο πολύ φωτεινά ουράνια σώματα είναι ορατά.

Καλύτερες περιοχές (κατηγορίας 2 Bortle) για την περαιτέρω ανάπτυξη του αστρο-τουρισμού είναι οι Ciwidey στο νότο, Cikole-Ciater στον βορρά και Padalarang στη δύση όπου προσφέρεται πιο σκοτεινός ουρανός και ο Milky Way μπορεί να παρατηρηθεί.

Αναφορές

1. Garstang, R. H. (1986). Model for artificial night-sky illumination, Publication of the Astronomical Society of the Pacific, 98, 364.

2. Netzel, H., Netzel, P. (2016). High resolution map of light pollution over Poland, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 181, 67.