Warum wird der Nachthimmel nicht jeden Tag heller und heller?

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Ich denke, dies sollte aufgrund der folgenden Logik passieren.

Betrachten Sie Tag 0 des Planeten Erde. Es gibt kein Licht von irgendeinem umgebenden Stern, der unseren Planeten erreicht hat und daher ist es stockdunkel.
An Tag 1 erreicht uns das Licht von 1 Stern. Und wenn es uns einmal erreicht, wird es kontinuierlich kommen, da es kein Puls ist, sondern nur ein kontinuierlicher Strom. Nehmen wir an, es ist eine 'Schnur' oder ein 'Faden', die von diesem Stern ausgeht und unseren Planeten erreicht, und so haben wir jetzt diese Verbindung.
An Tag 2 erreicht uns Licht von einem anderen Stern. Wieder gibt es einen weiteren 'Faden', der diesen Stern nun mit unserem Planeten verbunden hat.
An den folgenden Tagen (und dazwischen) werden immer mehr solcher Fäden mit unserem Planeten verbunden. Und wenn frühere Sterne, die diese Verbindung mit unserem Planeten hergestellt haben, nicht sterben, werden die Verbindungen nur noch zunehmen.
Und so würde ich meinen, dass der Nachthimmel jeden Tag heller und heller werden sollte.

Warum passiert das nicht?

Dies setzt voraus, dass die Sterne gleichzeitig mit der Erde entstanden sind. Das ist nicht der Fall. Sterne bildeten sich seit Milliarden von Jahren seit der Entstehung der Erde.

Die Erde hat sich nicht an einem einzigen Tag gebildet, aber der Einfachheit halber wählen wir einen frühen Tag in der Erdentstehung als "Tag 0".

Am Tag 0 erreicht das Licht vieler Sterne, die seit Jahren unterwegs waren, die Erde. Der Nachthimmel ist voller Sterne.

Am ersten Tag erreicht das Licht derselben Sterne, das einen Tag später ausgestrahlt wurde, die Erde, die Himmelshelligkeit ändert sich nicht.

An Tag 2 das gleiche und so weiter.

Im Laufe der Zeit werden sich einige Sterne näher gerückt haben, einige werden sich entfernt haben, einige Sterne werden das Ende ihres Lebens erreicht haben und einige werden geboren sein. Aber im Durchschnitt ändert sich nichts.

Warum wird der Nachthimmel nicht jeden Tag heller und heller? - Astronomie

Ich würde gerne wissen, warum der Nachthimmel nicht immer hell ist. Die Sterne im Universum geben Wärme ab und diese Wärme muss irgendwo hin, oder? Normalerweise begleitet Licht Wärme, und diese Wärme, die dem Universum nicht entweicht, muss es aufheizen und daher sollte der Nachthimmel taghell sein. (Ich gehe davon aus, dass 10+ Milliarden Jahre gut genug sind, um das Universum aufzuheizen.)

Sie sind auf ein berühmtes Problem gestoßen, das als Olbers' Paradox bezeichnet wird und dessen Lösung Sie wahrscheinlich ziemlich überraschend finden wird.

Um die Frage so zu beantworten, wie Sie sie formuliert haben, würde ich wohl einfach sagen: "Nein, mehr als 10 Milliarden Jahre sind nicht genug Zeit, um das Universum aufzuheizen." Konkret bedeutet die Tatsache, dass das Universum nur etwa 13 Milliarden Jahre alt ist, dass ein einzelner Stern nur eine Region des Weltraums in einer Entfernung von etwa 13 Milliarden Lichtjahren von ihm aufheizen kann. Alles weiter, und das Licht hätte einfach noch nicht genug Zeit gehabt, um dorthin zu gelangen. Wenn wir den Nachthimmel betrachten, sehen wir daher nur Licht von Sternen innerhalb von etwa 13 Milliarden Lichtjahren von uns, und die Gesamtmenge an Licht, die von all diesen Sternen erzeugt wird, reicht nicht aus, um den Nachthimmel besonders hell zu machen.

Eine detailliertere Beschreibung des Olbers-Paradoxons lässt den Schluss zu, dass, wenn das Universum (a) groß genug wäre, sodass jede Sichtlinie in einem Stern endet, (b) unendlich alt wäre, (c) statisch wäre und sich nicht ausdehnte und ( d) wenn mehrere andere einfache Annahmen erfüllt wären, dann wäre der gesamte Nachthimmel ungefähr so hell wie die Oberfläche unserer Sonne!

Daher erlaubt uns die einfache Beobachtung, dass der Nachthimmel dunkel ist, etwas sehr Tiefgründiges über unser Universum zu sagen: Es kann nicht gleichzeitig unendlich groß, unendlich alt und statisch sein! Viele Leute glaubten, dass das Universum war auf diese Weise, und es stellt sich heraus, dass sie sich nur eine einfache Frage hätten überlegen müssen, die jedes Kind stellt, um sich vom Gegenteil zu überzeugen: "Warum ist der Himmel nachts dunkel?" Dies ist definitiv ein Argument für das alte Sprichwort, dass es keine dummen Fragen gibt!

Wie sich herausstellt, wissen wir immer noch nicht, ob das Universum unendlich groß ist, aber wir kennen das Alter des Universums gut und wissen, dass es sich ausdehnt, und von beiden ist es das endliche Alter the des Universums, die die Haupterklärung für Olbers' Paradox zu liefern scheint.

Ich habe einen interessanten Artikel gelesen in Die New York Times Kürzlich hieß es, dass die erste Person, von der bekannt ist, dass sie Olbers' Paradox erklärt hat, der Dichter Edgar Allan Poe war! In seinem weitgehend vergessenen Prosa-Gedicht "Eureka" (veröffentlicht 1848) schrieb Poe folgendes (auf dieser Seite zitiert, die auch andere Beispiele von Poes Voraussicht enthält):

Wäre die Abfolge der Sterne endlos, dann würde uns der Hintergrund des Himmels eine gleichmäßige Leuchtkraft bieten, wie sie die Galaxie zeigt - da es in all diesem Hintergrund absolut keinen Punkt geben könnte, an dem kein Stern existieren würde. Die einzige Weise, in der wir unter einem solchen Zustand die Leeren, die unsere Teleskope in unzähligen Richtungen finden, erfassen könnten, wäre daher, die Entfernung des unsichtbaren Hintergrunds so groß anzunehmen, dass noch kein Strahl von ihm vermocht hat uns überhaupt zu erreichen.

Klingt besser als wenn ich versuche es zu erklären, oder?

Diese Seite wurde zuletzt am 27.06.2015 aktualisiert.

Über den Autor

Dave Rothstein

Dave ist ein ehemaliger Doktorand und Postdoktorand bei Cornell, der Infrarot- und Röntgenbeobachtungen und theoretische Computermodelle verwendet hat, um die Akkretion Schwarzer Löcher in unserer Galaxie zu untersuchen. Er hat auch den größten Teil der Entwicklung für die frühere Version der Site übernommen.

Die Polaris des Nordsterns wird heller

Der Nordstern ist im Laufe der Jahrhunderte eine ewige Sicherheit für Reisende aus dem Norden geblieben. Aber neuere und historische Forschungen zeigen, dass sich der immer gleich bleibende Stern tatsächlich verändert.

Nachdem er die letzten Jahrzehnte gedimmt hat, beginnt der Nordstern wieder hell zu leuchten. Und in den letzten zwei Jahrhunderten ist die Aufhellung ziemlich dramatisch geworden.

"Es war unerwartet, es zu finden", sagte Scott Engle von der Villanova University in Pennsylvania gegenüber SPACE.com. Engle untersuchte über mehrere Jahre hinweg die Schwankungen des Sterns, durchkämmte historische Aufzeichnungen und richtete sogar den Blick des berühmten Hubble-Weltraumteleskops auf den Stern. [Top 10 Sternenmysterien]

(In)konstant wie der Nordstern

Wissenschaftler wissen seit dem frühen 20. Jahrhundert, dass der bekannte Stern Teil einer pulsierenden Klasse war, die als Cepheiden-Variablen bekannt ist, und ihre Variationen wurden bereits Mitte des 19. Jahrhunderts vermutet. Aber im Gegensatz zu den meisten Cepheiden-Variablen sind die Pulse von Polaris sehr klein.

"Wenn es nicht so beliebt wie der Nordstern gewesen wäre, hätten wir wahrscheinlich bis in die Neuzeit nicht gewusst, dass es sich um eine Cepheid handelt", sagte Engle.

In den frühen 1990er Jahren erkannten Wissenschaftler, dass die oft gelobte Helligkeit von Polaris abnahm. Engle und seine Gruppe begannen Anfang 2000 mit der Erforschung des Sterns, als sie feststellten, dass die abnehmende Helligkeit wieder zunahm.

"Es begann ziemlich schnell zuzunehmen", sagte Engle.

Neugierig begann das Team, historische Aufzeichnungen zu durchsuchen, um zu sehen, welche anderen Messungen sie finden konnten. Sie kombinierten Daten aus dem letzten Jahrhundert und verglichen die Informationen über Polaris mit Beobachtungen anderer Himmelskörper von denselben Teleskopen und Details zu den Instrumenten, um die relative Helligkeit von Polaris im Laufe der Jahre zu vergleichen. Sie fanden heraus, dass der Stern in den letzten hundert Jahren heller geworden war.

Der nächste Schritt bestand darin, zu bestimmen, wie weit die zunehmende Helligkeit zurückreicht. Engle verfolgte die Beobachtungen des dänischen Astronomen Tycho Brahe im 16.

Wenn wir die Maße von al-Sufi und Ptolemäus für bare Münze nehmen, so Engle, hat sich der Nordstern in den letzten zwei Jahrhunderten um das Zweieinhalbfache aufgehellt. Moderne Interpretationen der historischen Daten deuten darauf hin, dass es bis zu 4,6-mal heller sein könnte als in der Antike.

Zu hell zum Anfassen

Während sie den historischen Dokumenten nachgingen, beobachteten Engle und sein Team weiterhin die zunehmende Helligkeit von Polaris. Aber sie wurden behindert, als ein modernes CCD-Gerät – im Wesentlichen eine sehr empfindliche Digitalkamera – das ältere Abbildungsgerät an ihrem Teleskop ersetzte. Die neuere Technologie war zu empfindlich, um den hellen Nordstern abzubilden.

Das Team stützte sich auf Beobachtungen des Amateurastronomen Richard Wasatonic, dessen Hinterhofteleskop immer noch die weniger empfindlichen Bildgebungsgeräte nutzte. Sie erhielten auch Beobachtungen von Astronomen in Kroatien und der Tschechischen Republik, die noch ältere Geräte verwendeten.

"Wir müssen betteln, leihen und stehlen, um Leute zu finden, die ältere photoelektrische Geräte verwenden", sagte Engle und räumte die Ironie ein, ältere Geräte verwenden zu wollen.

Das Team geriet in ähnliche Schwierigkeiten, als es versuchte, Polaris mit dem Hubble-Weltraumteleskop abzubilden. Selbst nach Erhalt der Genehmigung sagte er, dass das HST-Team sehr zögerte, Engle und seine Kollegen den hellen Stern abbilden zu lassen, da er besorgt war, dass der empfindliche Cosmic Origins Spectrograph (COS) darunter leiden könnte.

"Sie sagten im Grunde, wir wissen, dass Sie genehmigt wurden, aber Sie müssen uns wirklich davon überzeugen, dass Sie unser Instrument nicht beschädigen", sagte Engle.

Die HST-Beobachtungen lieferten Einblicke in die Atmosphäre von Polaris, die sich mit ihrer Helligkeit ändert.

Engle präsentierte die Ergebnisse seiner laufenden Forschungen in einer Poster-Session auf dem Treffen der American Astronomical Society in Washington, D.C., Anfang dieses Monats.

Eine nicht ganz normale Kerze

Polaris ist nicht die einzige Cepheiden-Variable, die sich im Laufe der Zeit ändert. Engle beschrieb eine laufende Studie von 15 anderen Cepheiden, von denen die meisten unerwartete langfristige Veränderungen ihrer durchschnittlichen Helligkeit gezeigt haben.

"Seit langem werden Cepheiden geschätzt, weil sie trotz ihres Pulsierens konstant sind", sagte Engle.

Diese Beständigkeit hat dazu geführt, dass sie als eine der „Standardkerzen“ des Universums bezeichnet werden. Standardkerzen sind Objekte, deren bekannte Helligkeit es ihnen ermöglicht, Entfernungen im Raum genau zu messen.

"Es ist möglich, dass ein guter Teil der Cepheiden diese Veränderungen durchmacht", sagte Engle. "Sie könnten sehr, sehr komplexe Sterne sein, viel mehr als wir ursprünglich dachten."

Muster der Himmelshelligkeit hängen sehr stark vom Standort ab

An vielen Orten der Welt erstrahlt der Nachthimmel hundertmal heller als vor der Einführung des künstlichen Lichts. Berliner Forscher des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und der Freien Universität Berlin führten eine bahnbrechende Studie zu Variationen in der Ausstrahlung des Nachthimmels durch. Zusammen mit einem internationalen Forscherteam aus Europa, Nordamerika und Asien fanden sie an den verschiedenen Beobachtungsstandorten bemerkenswert große Unterschiede in der Helligkeit des künstlichen Nachthimmels. Ihre Studie, veröffentlicht am Donnerstag im Open-Access-Journal der Nature Publishing Group Wissenschaftliche Berichte, ist die umfassendste Untersuchung des Himmelsglühens, die jemals durchgeführt wurde.

Licht ermöglicht es uns, den Tag zu verlängern und die Produktivität zu steigern. Aber die Einführung von Licht in die nächtliche Umgebung ist eine der auffälligsten Veränderungen, die der Mensch an der physischen Umwelt der Erde vorgenommen hat, und sie ist mit mehreren unbeabsichtigten negativen Folgen verbunden. Ein Beispiel ist Skyglow, die künstliche Aufhellung des Nachthimmels. Bisher waren alle veröffentlichten Skyglow-Forschungen lokal oder regional angelegt. Die neue Studie erweitert diese frühere Arbeit erheblich und untersucht Lichtmuster an 50 Standorten weltweit. Die meisten Studienorte hatten ein beträchtliches Himmelsglühen: An 30 der Studienorte war der Himmel mehr als 95 % der Zeit mehr als doppelt so hell wie ein natürlicher Sternenhimmel.

Bewölkte Nächte sind das Wichtigste

Die Studie untersuchte die Auswirkungen von Wolken auf die Helligkeit des Nachthimmels und stellte fest, dass diese je nach Standort erheblich variiert. "Dicke Wolken wirken wie eine Oberfläche und streuen das Licht in die Richtung, aus der es kommt", sagt Studienleiter Dr. Christopher Kyba, Studienleiter und ehemaliger IGB-Forscher jetzt am Deutschen GeoForschungsZentrum (GFZ). Für Millionen von Jahren machte dies bewölkte Nächte zu den dunkelsten, wobei das Sternenlicht in den Weltraum reflektiert wurde. Dies geschah jedoch nur an 2 der 22 Standorte, an denen meteorologische Beobachtungen in der Nähe verfügbar waren. An den meisten Standorten waren die bewölkten Nächte um ein Vielfaches heller als die klaren Nächte. Überraschend stellten die Forscher fest, dass das Verhältnis zwischen bedeckter und klarer Himmelshelligkeit am schnellsten zunimmt, wenn sich Städte nähern. Sobald die Stadtgrenze überschritten ist, scheint sich dieser Anstieg zu verlangsamen.

Die hellste Einzelbeobachtung kam von einem Standort in der Nähe der niederländischen Stadt Schipluiden. Dort war der Himmel 10.000 Mal heller als die dunkelste Beobachtung, die vom Kitt Peak in den USA gemeldet wurde. "Dieser Unterschied ist viel größer als der, der tagsüber beobachtet wird", sagte Kyba. "Sie ist ungefähr vergleichbar mit dem Unterschied zwischen einer von direkter Sonneneinstrahlung beleuchteten Fläche und einer im Dämmerbereich zwischen zwei Straßenlaternen."

Selbst als die Forscher ihre Analyse auf die durchschnittliche Himmelshelligkeit um Mitternacht beschränkten, blieben große Unterschiede bestehen. "Bewölkte Nächte in Berlin waren typischerweise 300-mal heller als auf der niederländischen Nordseeinsel Schiermonnikoog", sagt Kai Pong Tong, Zweitautor der Studie und Doktorand an der Universität Bremen.

Unvorhergesehene Folgen der Beleuchtung

Die Auswirkungen hellerer Nächte auf die natürliche Umwelt sind noch weitgehend unbekannt. Forscher vermuten, dass diese Änderung das Verhalten nachtaktiver Tiere beeinflusst, die Navigation und Migration für einige Arten beeinflusst und die traditionellen Räuber-Beute-Beziehungen aus dem Gleichgewicht bringt. Auch soziale Interaktionen wie die Fortpflanzung sollen betroffen sein.

Kyba weist darauf hin, dass die vorliegende Studie zwar die bisher am weitesten verbreitete ist, sie jedoch nur einen kleinen Bruchteil der nächtlichen beleuchteten Fläche der Erde berücksichtigt. Die Forscher fordern ein internationales Netzwerk ähnlicher Messstationen. Die von einem solchen Netzwerk gesammelten Daten würden es Forschern ermöglichen, Modelle zu kalibrieren und zu testen, die das Himmelsglühen in Gebieten vorhersagen, für die es keine Überwachung gibt. „Modelle werden ein wesentliches Instrument sein, um die sozialen und ökologischen Auswirkungen von Skyglow zu verstehen“, so Kyba.

Dennis Mammana: Das Sommerdreieck, das bereit ist, am Nachthimmel zu punkten

Mit dem strahlenden Mond an unserem Himmel in dieser Woche müssen sich Sterngucker damit zufrieden geben, helle Sterne zu sehen. Und es gibt keine helleren Sterne der Jahreszeit als die des Sommerdreiecks, das jetzt nach Einbruch der Dunkelheit tief am östlichen Himmel erscheint.

Das Sommerdreieck ist keine offizielle Konstellation, sondern ein Sternchen: eine Gruppe von Sternen, die wir als etwas Vertrautes nachweisen können. Tatsächlich ist jeder seiner drei hellen Sterne &mdash Vega, Deneb und Altair &mdash der hellste seiner eigenen separaten Konstellation.

Aber das bedeutet, dass frühe Geschichtenerzähler diese prominente Stargruppierung übersprungen haben.

Eine alte chinesische Liebesgeschichte besagt zum Beispiel, dass Deneb eine Elsterbrücke über die Milchstraße darstellt, die es den getrennten Liebenden Altair und Vega ermöglicht, jedes Jahr nur in einer Sommernacht wieder vereint zu werden.

Der hellste Stern des Sternentrios &mdash und dieser Woche am höchsten am Himmel &mdash ist Vega: der prominenteste Stern im winzigen Sternbild Lyra, die Harfe. Dieser strahlend weiße Stern liegt etwa 150 Billionen Meilen von uns entfernt (etwa 25 Lichtjahre). Sie ist etwa 2½ mal größer und strahlt etwa 50 mal heller als unsere Sonne.

Weil es so schnell brennt, gehen Astronomen davon aus, dass Vega seinen Brennstoff wahrscheinlich in nur einem Zehntel der Zeit unserer Sonne aufbrauchen wird, was einer erwarteten Lebensdauer von nur etwa 1 Milliarde Jahren entspricht.

Filmfans erinnern sich vielleicht an diesen Stern als den, von dem Radioastronomen in dem fiktiven Film von 1997 ausgingen Kontakt erkannte intelligente Signale. Ich denke, das würde Vega machen. hehe he. ein Filmstar!

Der südöstlichste der drei Sterne ist Altair: der hellste im Sternbild Aquila, der Adler. Sein Name kommt vom arabischen Al Nasr al Tair, was auf Englisch &ldquotder fliegender Adler&rdquo bedeutet.

Altair liegt etwa 96 Billionen Meilen (17 Lichtjahre) von uns entfernt. Mit anderen Worten, das Licht dieses Sterns, das heute Nacht auf unsere Augen trifft, reist seit 2004 durch den Weltraum.

Altair ist nicht nur einer der nächsten Sterne an unserem Himmel, sondern auch einer der am schnellsten rotierenden. Astronomen haben festgestellt, dass sich dieser weiße Stern alle 6½ Stunden einmal dreht und fast vier Umdrehungen für jede von der Erde erzeugte Drehung durchführt. Aufgrund dieser schnellen Drehung denken Astronomen, dass die Zentrifugalkraft Altair so stark komprimieren kann, dass es eher wie ein Ei als eine Kugel aussieht.

Schließlich liegt Deneb am weitesten im Norden und markiert den Schwanz des großen Schwans Cygnus, der leichter als das Nordkreuz zu erkennen ist. Obwohl sie sich nicht sicher sind, glauben Astronomen, dass Deneb etwa 15.400 Billionen Meilen (etwa 2.600 Lichtjahre) von uns entfernt liegt - so weit, dass wir ihn heute Nacht so sehen, wie er um 600 v. Um die Zeit herum soll der babylonische König Nebukadnezar II. die Hängenden Gärten bauen. Das Licht, das heute Nacht den Stern verlässt, hat hier bis zum 47. Jahrhundert ankommen!

Wenn es so weit entfernt ist, könnte Deneb einer der brillantesten in unserer gesamten Galaxie sein. Mit einer Leuchtkraft von 200.000 Sonnen würde sie an einem Tag mehr Licht erzeugen, als unsere Sonne seit den Tagen Marco Polos Ende des 13. Jahrhunderts produziert hat!

&mdash Dennis Mammana ist ein Astronomie-Autor, Autor, Dozent und Fotograf, der unter dem klaren dunklen Himmel der Anza-Borrego-Wüste im Hinterland von San Diego County arbeitet. Kontaktieren Sie ihn unter [email protected] und verbinden Sie sich mit ihm auf Facebook: @dennismammana. Klicken Sie hier, um die vorherigen Spalten zu lesen. Die geäußerten Meinungen sind seine eigenen.

Links zu Schlaflosigkeit und Krankheiten

Ältere Menschen in helleren Gegenden Südkoreas leiden an mehr Schlaflosigkeit, gemessen an der Menge der von ihnen verwendeten Schlafmittel, so eine Studie, die in der veröffentlicht wurde Zeitschrift für Klinische Schlafmedizin.

„Diese Studie beobachtete einen signifikanten Zusammenhang zwischen der Intensität der künstlichen Beleuchtung im Freien bei Nacht und der Prävalenz von Schlaflosigkeit, wie durch die Verschreibung von Hypnotika für ältere Erwachsene angezeigt“, sagte Studienteammitglied Kyoung-bok Min, PhD, außerordentlicher Professor am Seoul National Universitätskolleg für Medizin.

In einer Umfrage unter Erwachsenen in den USA aus dem Jahr 2016 gaben 29 % der Menschen, die in den am stärksten lichtverschmutzten Gebieten des Landes leben, an, mit ihrem Schlaf unzufrieden zu sein, und berichteten von durchschnittlich 412 Minuten Schlaf pro Nacht, verglichen mit 16 % und 402 and Minuten zwischen Menschen an dunkleren Orten. Diejenigen, die mit mehr Licht zu tun hatten, berichteten auch über eine höhere Tagesschläfrigkeit und über größere Schwierigkeiten bei der Ausführung täglicher Aufgaben und im Umgang mit Beziehungen.

„Die Leute möchten vielleicht raumverdunkelnde Schatten, Schlafmasken oder andere Optionen in Betracht ziehen, um ihre Exposition zu reduzieren“, sagte Studienleiter Maurice Ohayon, MD, PhD, Professor für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften an der Stanford University.

Die Auswirkungen von hellem Nachtlicht können sich auf überraschende Weise auf die Gesundheit auswirken. Laut einer Studie aus dem Jahr 2017 in der Zeitschrift Environmental Health Perspectives haben Frauen, die einer hohen Lichtverschmutzung ausgesetzt sind, ein um 14 % höheres Brustkrebsrisiko. Andere Studien haben ähnliche Verbindungen zu Brustkrebs und Prostatakrebs hergestellt. Während die Studien Assoziationen und keinen Beweis dafür fanden, dass Lichtverschmutzung Krankheiten verursacht, vermuten einige Wissenschaftler, dass die Unterdrückung von Melatonin direkt verantwortlich sein könnte.

Die American Medical Association (AMA) warnt seit Jahren vor den gesundheitlichen Auswirkungen der grellweißen LED-Straßenlaternen. Im Vergleich zu anderen Beleuchtungsarten sind LED-Leuchten energieeffizienter, emittieren jedoch mehr kurzwelliges blaues Licht – die Art, die uns nachts besser wach hält. „Weiße LED-Straßenbeleuchtungsmuster könnten auch zum Risiko chronischer Krankheiten in der Bevölkerung der Städte beitragen, in denen sie installiert wurden“, sagt die AMA.

Auf einer eher philosophischen Ebene befürchtet der Psychologe Dacher Keltner von der University of California, Berkeley, dass der Verlust des Nachthimmels den Menschen ein Gefühl des Staunens raubt, das „ein Gefühl geben kann, Teil von etwas zu sein“ und sich in positives Verhalten, National Geographic berichtet.

Die verlorene LED-Revolution: Die Lichtverschmutzung nimmt zu

Von: Jan Hattenbach 22. November 2017 0

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Der Übergang von Natriumlampen zu LEDs, die sogenannte „Lichtrevolution“, sollte den Energieverbrauch senken und den Sternenhimmel zurückbringen, aber neue Satellitendaten zeigen, dass dies nicht so funktioniert.

Wenn Wissenschaftler von ihren Ergebnissen enttäuscht sind, liegt das normalerweise daran, dass sie einer anderen Hypothese folgten als ihre Daten. Bei der Umstellung von Natriumdampflampen auf LEDs geht es jedoch um mehr.

„Ehrlich gesagt hatte ich gedacht, vermutet und gehofft, dass wir mit LEDs um die Ecke kommen“, sagt Christopher Kyba (Deutsches GeoForschungsZentrum). Kyba erforscht die Verbreitung von künstlichem Licht und wie es unsere Nächte beeinflusst, und als ehemaliges Vorstandsmitglied der International Dark Sky Association setzt er sich auch für den Einsatz verbesserter Beleuchtungspraktiken ein.

Aber am 22. November Wissenschaftliche Fortschritte, Kyba und Kollegen zeigen, dass wir vom Ziel des dunklen Sternenhimmels weiter entfernt sind denn je.

Weltkarten, die die Änderungsraten der beleuchteten Fläche der Welt (links) und die gemessene Helligkeit jedes Landes (rechts) im Zeitraum 2012–2016 zeigen. Wärmere Farben in jeder Karte entsprechen höheren Änderungsraten. Beachten Sie, dass Australien ein seltsamer Fall ist: Waldbrände vergrößerten die beleuchtete Fläche des Landes, aber dieser Effekt wurde nicht in die Strahlungsanalyse einbezogen.
Kybaet al. / Wissenschaftliche Fortschritte

Mehr Licht, hellere Nächte Night

Außenbeleuchtung in Doha, Katar, zwischen 2012 (cyan) und 2016 (rot) vom Suomi-Satelliten aus gesehen. Seit 2012 neu beleuchtete Bereiche erscheinen in leuchtendem Rot.
Kybaet al. / Wissenschaftliche Fortschritte

Das Team verwendete das Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS)-Instrument auf dem Wettersatelliten der Suomi National Polar-orbiting Partnership, um die Veränderung der globalen Lichtemissionen zwischen Oktober 2012 und Oktober 2016 zu messen. Das VIIRS-Instrument ist das erste kalibrierte Satellitenradiometer, das jemals entwickelt wurde Nachtlichter zu messen – frühere Untersuchungen basierten oft auf unkalibrierten Sensoren an Militärsatelliten.

VIIRS beobachtet das Tag/Nacht-Band (DNB), das sichtbare Wellenlängen im nahen Infrarot aufnimmt. Jedes Pixel deckt einen halben Quadratkilometer ab, eine höhere räumliche Auflösung als frühere Instrumente, die es Wissenschaftlern ermöglicht, zum ersten Mal Veränderungen im Stadtteilmaßstab statt auf Städte oder Länder zu untersuchen.

Die Erkenntnisse der Forscher werden Astronomen nicht erfreuen: Die Nächte der Erde werden heller.

Zwischen 2012 und 2016 zeigen diese Satellitendaten, dass sich unser Planet um 9,1% aufhellte, was einem jährlichen Anstieg von etwa 2,2% entspricht. Auch der künstlich beleuchtete Außenbereich wuchs um 2,2 % pro Jahr. Nur sehr wenige Orte zeigen einen Rückgang der Beleuchtung (meist kriegszerstörte Länder wie Syrien und Jemen), während einige der bereits am hellsten beleuchteten Länder stabil blieben, darunter Spanien, Italien und die Vereinigten Staaten. Bis auf wenige Ausnahmen strahlen alle Länder in Asien, Afrika und Südamerika heute deutlich mehr Licht aus als noch vor fünf Jahren.

Das ist an sich nicht unerwartet – künstliche Beleuchtung ist seit langem ein Indikator für wachsenden Wohlstand und wachsende Bevölkerung. Überraschend ist, dass der fortschreitende Übergang zu LEDs keinen gegenteiligen Effekt hat.

„Obwohl wir wissen, dass LEDs bei bestimmten Projekten Energie sparen, zum Beispiel wenn eine Stadt ihre gesamte Straßenbeleuchtung von Natriumlampen auf LED umstellt“, erklärt Kyba, „betrachten wir unsere Daten auf nationaler und globaler Ebene, zeigt dies“ dass diese Einsparungen entweder durch neue oder hellere Lichter an anderen Orten ausgeglichen werden.“

Farbwechsel von Mailand, Italien, in der Nacht zwischen 2012 (links) und 2015 (rechts), zwischen denen die Außenbeleuchtung im Stadtkern von Hochdruck-Natriumdampf auf weiße LED umgestellt wurde.
International Dark-Sky Association / NASA

Es ist ein Rebound-Effekt: Billigere Leuchten führen nicht zu Einsparungen beim Energieverbrauch, sondern zu mehr Licht. Und das sind nicht nur schlechte Nachrichten für Astronomen.

„Seit der ersten Entstehung des Lebens war die biologische Welt weitgehend durch natürliche Lichtwechselzyklen organisiert“, erklärt Franz Hölker (Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, Deutschland). „Kunstlicht in der Nacht ist aus evolutionärer Sicht ein ganz neuer Stressor.“

Weil Elektrizität Licht an Orte, Zeiten und Intensitäten bringt, an denen es von Natur aus nicht vorkommt, haben viele Organismen keine Chance, sich anzupassen. Ihre natürlichen Lichtkreisläufe sind grundlegend gestört. Ungefähr 30 % der Wirbeltiere und mehr als 60 % der Wirbellosen auf unserem Planeten sind nachtaktiv, aber künstliches Licht im Freien wirkt sich auch auf Pflanzen und Mikroorganismen aus, und Wissenschaftler beginnen gerade erst, über seine möglichen negativen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu lernen.

Blaue vs. gelbe LEDs

Erschwerend kommt hinzu, dass der DNB gegenüber Wellenlängen unter 500 Nanometern unempfindlich ist – blaues Licht, das von der Atmosphäre stärker gestreut wird als andere sichtbare Wellenlängen. Leider haben viele beliebte LED-Leuchten bei diesen Wellenlängen ihren Höhepunkt.

Es muss nicht so sein. „Einer der wirklich großen Vorteile von LEDs besteht darin, dass sehr viele verschiedene Farben möglich sind“, betont Kyba. „Städte können Lampen kaufen, die nicht weiß sind, bei denen dieser blaue Anteil vollständig entfernt wurde.“ Allerdings werden diese „PC Amber“- oder „True Amber“-Leuchten bisher fast ausschließlich an ausgewiesenen Dark-Sky-Orten verwendet.

Dennoch bleiben Kyba und seine Kollegen offen für die Zusammenarbeit mit Städten, Kommunalverwaltungen und Industriepartnern, um diesen Trend umzukehren: „Der wahre Traum ist, dass wir auf den Straßen eine großartige Vision haben, niemals einen unangenehm dunklen Ort innerhalb einer Stadt erleben. aber weil das Licht viel effizienter genutzt wird, wären mehr Sterne am Himmel zu sehen.“

Finden Sie weitere Informationen und Ressourcen für lokale Veränderungen in Sky & Teleskop's Saving Dark Skies Abschnitt.

Die Sterne bei Nacht

In seiner Zeit als Naturforscher im Enchanted Rock State Natural Area liebte Scott Whitener es, Kinder auf Nachtwanderungen mitzunehmen. Whitener hatte seinen vorherigen Job als Lehrer in Fredericksburg zum Teil aufgegeben, weil er mehr Zeit draußen verbringen wollte. Auf seinen Wanderungen durch die massive Granitkuppel ermutigte er junge Leute, ihre Nerven zu überwinden, während sie sich an die Dunkelheit gewöhnten und ihre Sinne ohne künstliches Licht schärften.

Einen besonders starken Eindruck machte eine Gruppe von High-School-Studenten aus San Antonio. Die meisten von ihnen hatten sich in ihrem Leben noch nie außerhalb der Stadt gewagt, sie erforschten im Dunkeln und spähten durch ein Teleskop in den Nachthimmel. „Wenn Kinder die Milchstraße zum ersten Mal sehen – das ist eine lebensverändernde Erfahrung“, sagt Whitener.

Leider werden solche Erfahrungen immer seltener. Als Texas noch ein hauptsächlich ländlicher Staat war, war Lichtverschmutzung kein Thema auf dem Radar. Jeder, von Gene Autry über George Strait bis Pee-Wee Herman, hat gesungen: „Die Sterne in der Nacht sind groß und hell, tief im Herzen von Texas.“ Heute sind diese funkelnden Nachthimmel jedoch etwas weniger atemberaubend als früher.

Texas hat einige der höchsten Pro-Kopf-Raten der nächtlichen Lichtemission des Landes.

Die Bevölkerung von Texas boomt und seine Städte breiten sich aus. Die Industrie expandiert, insbesondere die Entwicklung von Öl, Erdgas und Windenergie, die alle zur Lichtverschmutzung beitragen. Dies bedeutet mehr künstliches Licht nach Einbruch der Dunkelheit, und als Ergebnis hat der Staat einige der höchsten Pro-Kopf-Werte der nächtlichen Lichtemission des Landes. In ganz Texas tragen nicht abgeschirmte oder nach oben gerichtete Lichter zur allmählichen, diffusen Aufhellung des Nachthimmels bei, einem Effekt, der als „Skyglow“ bekannt ist. Wenn Sie jemals den Himmel nach Sternschnuppen abgesucht haben und bemerkt haben, dass die Nacht nicht mehr ganz so dunkel erscheint wie früher, haben Sie Himmelsglühen gesehen.

Warum ist mein Himmel so hell?

Ich lebe in der Dark Sky City Flagstaff, AZ, der 1. Internationalen Dark Sky City. In letzter Zeit scheint der Himmel heller als sonst.

Ich habe ein Sky Quality Meter und habe in den letzten Tagen die Dunkelheit gemessen und es war ungefähr 20.7. Es gibt keinen Mond. Vor ein paar Monaten habe ich den Himmel um 21.15-21.2 gemessen. Das ist die dunkelste, die ich gemessen habe. Es ist nicht immer so dunkel, aber der Himmel erscheint jetzt heller, deshalb habe ich ihn in den letzten Tagen gemessen.

Warum ist es Ihrer Meinung nach deutlich heller? Es ist nicht sehr feucht, daher ist nicht viel Feuchtigkeit in der Luft, aber vielleicht ist sie feuchter als meine dunkleren Messungen. Würde das einen so großen Unterschied machen? Könnten mehr Häuser ihre Lichter haben? Schmutz in der Luft?

Ich mache mir Sorgen und will es wieder dunkel haben. Wir haben einige neue Straßenlaternen in der ganzen Stadt installiert, aber sie sollen den Himmel nicht beeinträchtigen. Sie sind nach unten gerichtet und die Stadt hat mit dem Lowell Observatory zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass die neuen Lichter den Himmel nicht heller machen.

Danke für Ideen, Kent

#2 Kent10

Es könnte von den Bränden in Kalifornien stammen. Kommt der Rauch hierher, ich weiß es nicht. Ich rieche keinen Rauch, aber wir hatten auch einige vorgeschriebene Verbrennungen und das könnte es sein. Wieder rieche ich es nicht. Außerdem gibt es in meiner Gegend viele Kamine, die Holz verbrennen. Ich frage mich, ob das den ganzen Himmel betrifft? Gestern war es kalt, aber in den letzten Tagen nicht so kalt, also bin ich mir nicht sicher, ob es daran liegt.

#3 junomike

Die Menschen können ihre Lichter länger brennen, ebenso wie Kamine/Holzöfen, die mehr Partikel in die Atmosphäre bringen.

#4 TOMDEY

Hmmm. Nun, selbst wenn die Beleuchtung dort ankommt, wo sie beabsichtigt ist, wird die Beleuchtung je nach Albedo des Bodens usw. wieder in den Himmel zurückgeworfen. Und die meisten neueren Beleuchtungen sind (leider) diese schändliche, verderbliche, weiße LD. die meisten immer heller und blauer als die älteren Sachen.

Ironischerweise lebe ich in New York (?!) und mein durchschnittliches QM beträgt für mich 21,3+ (21,0-21,8, je nach Nacht und Bedingungen). Dies ist "Upstate" in einer ländlichen Tasche oder einem relativen OK-Himmel.

Ich habe in den 1980er Jahren LPS-Straßenlaternen entworfen. Sie arbeiteten GROSSARTIG, aber die USA wollten nicht daran teilhaben, weil die Leute über die gelbe Farbe jammerten, die ihre Kleidung und Autos "unnatürlich" aussehen ließ. Aber LPS waren in Europa sehr beliebt. So erhellen wir nun die Nacht mit taghellen weißen LEDs. denn so sehen unsere Autos und Schuhe „natürlich“ aus. Marketing, 100% Marketing. Tom

#5 Keith Rivich

Ich lebe in der Dark Sky City Flagstaff, AZ, der 1. Internationalen Dark Sky City. In letzter Zeit scheint der Himmel heller als sonst.

I am concerned and want it dark again. We have some new street lights installed across the city, but they are not supposed to affect the sky. They are aimed downwards and the city worked with the Lowell Observatory to be sure the new lights would not make the sky brighter.

Thanks for any ideas, Kent

Here is one site that may have an answer:

In the channel selection look at 8, 9 and 10 which are upper, mid-level and lower level water vapor channels. The lower level shows pretty dry air but as you increase in altitude the air is increasingly more humid. Hence brighter skies.

#6 Kent10

Thanks very much Keith. Looking at the upper level it doesn't look clear anywhere in the US. I'll have to keep an eye on this map and if and when I do get a better sky, see if the map looks different.

I checked some smoke maps and it doesn't appear any smoke is affecting my area. I used this site and others too https://www.astrospheric.com/?Loc=Map If I advance the time, however, it does look like some smoke moves quite close to me in the evening. I can't check previous days but I am going to check tonight to see if any smoke is on my map and test my sky again to see what readings I get.

#7 Kent10

Hmmm. Well, even lights that point where intended, the illumination will bounce back up into the sky, depending on the albedo of the ground etc. And most newer lighting is (alas) that nefarious, pernicious, white LD. most always brighter and bluer than the older stuff.

Ironically, I live in New York (?!) and average SQM for me is 21.3+ (21.0-21.8, depending on the night and conditions). This is "upstate" in a rural pocket or relative OK sky.

I designed LPS street lights back in the 1980s. They worked GREAT, but the U.S.A. wanted no part of it, because people whined about the yellow color making their clothes and cars look "unnatural." But LPS were very popular in Europe. So now, we illuminate the night with white LEDs, bright as day. because so our cars and shoes look "natural." Marketing, 100% marketing. Tom

You make a very good point, Tom, about the light reflecting back into the sky. And when it snows it will probably be worse. These new lights are LEDs and they are much brighter than what we had. They look orange. I think at least in Flagstaff they avoided the white ones but I still don't like them when we go for walks in our neighborhood at night they are so bright even from a distance.

I will have to keep taking readings for months and if I never get my 21.2 readings back, I am going to talk to the director at Lowell and also the city. I have been in touch with both already as they put these new lights up.

#8 Kent10

People may have their lights on longer as well as maybe fireplaces/wood burning stoves which might put more particulates into the atmosphere.

Neighborhood lights are always a problem. I don't know if they are worse now than a few months ago. No Christmas lights up yet but maybe when they are put up people will use those instead of their other bright lights, so perhaps better? I have always wondered about the fireplaces and what I am breathing as I observe too.

#9 rockethead26

I'm pretty sure it's smoke from wood stoves and fireplaces. The southeast sky from my otherwise dark backyard has almost no stars visible and that part of the sky coincides with the Flagstaff light dome. This has happened in winter before on calm dry nights.

#10 Starman1

I was just at a 3 night star party with low relative humidity (under 30% all night), but almost totally clouded out due to high cirrus.

Humidity on the ground is not an indicator of transparency, and nor is the water vapor maps.

You need to combine water vapor with visible to get a true view of what's there.

Right now, my locale shows dry air but the atmosphere indicates mediocre transparency, and I have no smoke from the fires in my local air.

The best skies, for me, are when the air is very very dry and cloudless at all altitudes and I am at high altitude.

Those 3 things seem to happen at the same time about once a year.

#11 Kent10

I was just thinking about talking to you about this. I have been out the last several night starting Monday and measured the sky with my SQM. One night was slightly higher maybe 20.8 but the other nights 20.7. Last night was cold and I thought there probably were lots of stoves going. But the previous nights were on the warm side. Still, I suppose many stoves could have been used. I keep my house at 58 to save money for scopes . I just dress warmly inside the house. You get used to it.

Do you think with these brighter lights we have now that they are reflecting more light into the sky? Ich hoffe nicht. In that case we have to really hope for the intersection only lights, but that would only be in some neighborhoods.

I am going to keep checking the sky with my SQM over time to see if I get my 21.1 sky back. I have had slightly higher but 21.1 is about the darkest I was getting regularly but certainly not all the time. Out in Doney Park I read 21.3 and at the GC 21.6. Also, just a few minutes north of me 21.6. I should take my scopes out there but it is so easy to view from my backyard when I am so busy. I look forward to the day I can get to a darker sky.

Yes, the southeast looking towards the city has always been pretty bright. I have wondered if that gets better after midnight but with my work, I never view past midnight.

#12 Kent10

I was just at a 3 night star party with low relative humidity (under 30% all night), but almost totally clouded out due to high cirrus.

Humidity on the ground is not an indicator of transparency, and nor is the water vapor maps.

You need to combine water vapor with visible to get a true view of what's there.

Right now, my locale shows dry air but the atmosphere indicates mediocre transparency, and I have no smoke from the fires in my local air.

The best skies, for me, are when the air is very very dry and cloudless at all altitudes and I am at high altitude.

Those 3 things seem to happen at the same time about once a year.

Thanks Don. The Clear Sky Chart is showing the highest transparency and 0 cloud cover tonight. I don't rely on this site but I like to look at it. Seeing is only average tonight. Last night it was terrible and the chart indicated it was terrible so it did get that right.

#13 Migwan

Same satellite, different site. It is showing a lot of upper water vapor. Didn't check mid or lower, but with that much showing, mid will likely be effected too.

Bearbeiten. The mid level pretty dry (warm). To read the IR views look for colder temps (color key below map). Tonight your area is within a large swatch of dark blue area (which is quite warm) that stretches across the land. However if you look close there is a swatch within that centered just to your west. Easy to miss but its green which is below -54 (quite cold). Warm to cold without other temps in between and not showing in the mid level, likely represents Cirrus or similar. Of course this may all change by tomorrow.

The night time view on the home page is an overall IR and shows thin clouding centered to the N of Flafstaff as of midnight. By the way the lights of Flagstaff are somewhat better than might be expected, but they are there.

Here is site home. This site works easiest to expand on tablet or phone. On computer push pause and then click on map.

There is a GOES west satellite feed that would give you an even better look. jd

Edited by Migwan, 10 November 2018 - 12:02 AM.

#14 rockethead26

Hi Jim,

Yes, the southeast looking towards the city has always been pretty bright. I have wondered if that gets better after midnight but with my work, I never view past midnight.

Thanks Jim.

I was out Monday night when I noticed the smoke and again on Tuesday and Wednesday when I went out just to take a look. I can smell the neighborhood smoke tonight. I'm rarely out after midnight either. I see the new LEDs as putting more light on the ground, so contrary to what we were told, it seems more light should be reflected up off the pavement. I'm probably wrong, though.

Sunrise and sunset in London

Meanwhile, those who thought that the winter solstice would mark the earliest sunset would also be wrong as the earliest sunset arrives a couple of weeks earlier.

In the southern hemisphere, it's exactly the opposite story. In Sydney, Australia, for example, mornings will start getting darker from the middle of December, while the evenings will continue to get lighter until early January.

So what is behind this peculiarity, which appears to fly in the face of received wisdom about the solstice - surely the shortest day should experience the latest sunrise and earliest sunset?

Well, the primary reason behind it all is that a day - a solar day to be precise - is not always exactly 24 hours.

"In fact, it is 24 hours only four times a year, and never in December," explains astronomer Stephen Hurley, who runs a popular science blog called The Science Geek. "It is at its shortest around 23 hours 59 minutes and 30 seconds, in early September, and at its longest around 24 hours 30 seconds in December."

There are two reasons why the length of the solar day varies, the first being the fact that the axis of the Earth's rotation is tilted - 23.5 degrees from vertical - and second, the Earth's speed varies because it moves in an elliptical orbit around the sun, accelerating when it is closer to the star's gravitational pull and decelerating when it is further away.

The sun therefore in effect lags behind the clock for part of the year, then speeds ahead of it for another.

"As you can imagine, it would be complete chaos if our clocks and watches had to cope with days of different lengths," continues Hurley. "So we use 24 hours, the average over the whole year, for all timekeeping purposes.

"So, as the solar days in December are on average 24 hours and 30 seconds, while our clocks and watches are still assuming that each day is exactly 24 hours, this causes the day to shift about 30 seconds later each day."

This cumulative shifting explains why the evenings draw in towards their earliest sunset a couple of weeks before the shortest day, and why the mornings continue to get darker until a couple of weeks after.

For those still unclear, it might help to immerse deeper into the history of timekeeping a lot closer to home, with the help of Professor Ian Morison of Gresham College, author of the recently published A Journey through the Universe.

He explains in his work how for centuries the time was linked directly to the sun's passage across the sky, the time standard being called "local solar time", as indicated on a sundial. The time would thus vary across the UK, as noon is later in the west.

"It's surprising the difference this makes," comments Morison. "In total, the UK stretches 9.55 degrees in longitude from Lowestoft in the east to Magheraboy in County Fermanagh, Northern Ireland, in the west. As 15 degrees is equivalent to one hour, this is a time difference of just over 38 minutes."

As railways progressed across Britain in the 19th Century, this difference became impractical and so London time was applied across the whole of the country. As mechanical clocks also evolved to become highly accurate, 24 hours - as measured by the most accurate - was defined to be the average length of the day over one year. This standard became known as Greenwich Mean Time (GMT).