Lichtvervuiling

Helderheid nachthemel en lichthinder inschatten
door het tellen van het aantal sterren in Orion

Introductie

Covid-19 heeft velen van ons wat dichter bij de natuur heeft gebracht. Zo merken we ook een toenemende interesse in de "sterrenhemel" en astronomie, ruimtevaart in het algemeen. Een open sterrenhemel waarnemen kan enorm fascinerend en tegelijkertijd rustgevend zijn. Bovendien kan het relativerend werken door te reflecteren over onze plaats in de cosmos - we zijn maar een klein schakeltje in de "grootsheid" van het heelal waar we 's nachts naar kunnen omhoog kijken. 

Jammer genoeg zijn we in onze streek de duisternis als gevolg van lichtvervuiling ontwend, en weten we nog nauwelijks hoe een echt donkere hemel eruit ziet. Iedereen die (wellicht) op reis, op een echt donkere plek de heldere sterrenhemel en melkweg heeft gezien, zal het verschil wel ervaren...

België, en Vlaanderen in het bijzonder, is één van de meest lichtvervuilde landen en regio's ter wereld. Echt donker wordt het vrijwel nergens meer in Vlaanderen; we baden in een gloed van kunstlicht. De nachtelijke satellietfoto's van Europa, en meer ingezoomd van België, tonen overduidelijk dit probleem: Vlaanderen is eigenlijk één uitgestrekte, overdreven verlichte regio...

Een “heldere sterrenhemel” is in Vlaanderen dus zeer relatief door de sterke lichtvervuiling als gevolg van overmatig & foutief gebruik van kunstlicht.

Meer en meer studies tonen aan dat lichthinder ook een ernstige impact heeft op het bioritme van mens en dier, met alle gevolgen van dien! Het is dus zeker niet alleen hinderlijk voor het “sterrenkijken”, voor astronomen of (amateur) astrofotografen... 

Meer dan genoeg redenen om aandacht te schenken aan dit lichthinder probleem en dit bij de nodige beleidsinstanties (blijven) aan te kaarten. Betere regelgeving kan deze lichtpollutie en -verspilling immers helpen terugdringen. Het begint ook al bij ons zelf: we hebben ook onze verantwoordelijkheid om geen overbodig licht te gebruiken, te verspillen.

We kunnen zelf een steentje bijdrage tot het beter in kaart brengen van lichtvervuiling. Door het tellen van het aantal sterren in (en rond) Orion, kan de hemelkwaliteit en het niveau van lichtvervuiling makkelijk worden ingeschat. Hoe meer sterren er te zien zijn, hoe beter de hemelkwaliteit en hoe minder de lichtvervuiling...

Jaarlijks wordt er door “Globe at Night” in februari en maart, in de ganse wereld, een oproep gedaan om de lichtvervuiling zo maximaal in kaart te brengen. 

Dit jaar werd ook in Vlaanderen met dit initiatief gestart: de Volksterrenwacht A Pien heeft samen met de werkgroep lichthinder van de Vlaamse Vereniging voor Sterrenkunde (VVS) een kick-off moment georganiseerd op 3 maart om dit in de aandacht te brengen ("Saving Private Orion").

In paragraaf "Sterren tellen in Orion" vind je meer uitleg hoe je kon deelnemen.

Hieronder een korte reportage over het sterrentellen initiatief "Saving Private Orion" die de VRT gemaakt heeft voor het Journaal Laat van zaterdag 6 maart 2021.

Wat is lichtvervuiling?

Lichtvervuiling is een term die meestal gebruikt wordt om het overmatig en verspillend gebruik van buitenverlichting met kunstlicht aan te duiden. Het gevolg hiervan is een verhoging van een hemelgloed (skyglow) of hemelluminantie. De nachthemel wordt verlicht wanneer opwaarts gericht licht reflecteert op de deeltjes in de atmosfeer, zoals vochtigheid, stof of smog. 

Lichthinder gaat wat verder en omvat de overlast dat kunstlicht veroorzaakt bij mens en dier. 

Impact lichtvervuiling

Hemelgloed of skyglow is het gevolg van licht dat in de atmosfeer verstrooid wordt en daardoor de helderheid van de hemel verhoogt boven het natuurlijk achtergrondniveau. De lichtvervuiling of kunstmatige hemelgloed is het gevolg van kunstlicht dat naar de hemel is gericht hetzij rechtstreeks, hetzij na reflectie op verlichte oppervlakken.

Astronomen en astrofotografen hebben het meeste last van deze hemelgloed : het vermindert de waarneming van sterren. Daarom spreekt men ook van astronomische lichtvervuiling. 

Daarnaast heeft lichtvervuiling tevens impact op het bioritme van mensen en dieren. Slapeloosheid, chronische stress, slechtere schoolprestaties en vergroot risico op hartfalen worden al langer gekoppeld aan lichthinder (naast geluidshinder). Veel diersoorten, zoals sommige vogels en vleermuizen, vermijden gebieden met nachtelijke verlichting, waardoor hun geschikt leefgebied afneemt. In andere gevallen trekt lichtvervuiling juist aan. Vooral bij vogels, insecten en amfibieën wordt waargenomen dat buitenverlichting het gedrag beïnvloedt door desoriëntatie, afstoting en aantrekking. De alarmerende afname in insecten-biodiversiteit wordt voor een belangrijk deel verklaard door de recente toename van lichtvervuiling.

De lichtvervuiling is de laatste 10-tallen jaren nog sterk toegenomen en kan aanzien worden als een echt welvaartsprobleem. In tegenstelling tot wat men zou verwachten heeft de uitvinding van de LED-lamp hier niet toe geholpen. Deze uitvinding werd in de jaren negentig nog toegejuicht vanwege het geringere energieverbruik en daardoor beter voor het klimaat. Ondertussen ontstond wel een explosieve groei van nieuwe lichtbronnen, aangezien het zo goedkoop is...

Goedkoop energiegebruik zorgt dus mee voor nodeloze verspilling. Lampen kunnen dag en nacht aanstaan, het kost toch niet veel... Daar ligt ook meteen een belangrijke oplossing voor het probleem. We kunnen in kaart brengen waar en wanneer het meeste licht nodeloos wordt verspild en dat vervolgens aanpakken. 

De foto's hieronder tonen de oranje hemelgloed boven Drongen en Gent (alle foto's met Canon 700D en Samyang F2/16mm lens getrokken bij ISO400 en 4 à 5s belicht).

Wat kan er aan lichtvervuiling worden gedaan?

Er wordt dikwijls nodeloos te veel en te sterk verlicht, zonder echt stil te staan bij eventuele consequenties.

De lichthinder wordt voornamelijk veroorzaakt door overmatig en foutief gebruik van kunstlicht bij:
-) Straatverlichting: snelwegen, gewestwegen, lokale wegen...
-) Klemtoonverlichting: kerken, monumenten, reclame...
-) Sporttereinen, industrieparken, parkings...
-) Privé-verlichting... 

Sommige inspanningen kunnen lichthinder al heel wat verminderen. Zo dient de verlichting steeds afgestemd te worden op de juiste activiteit, het juiste tijdstip en met de juiste technologie. Door het gebruik van de juiste, geschikte materialen: juiste posities en hoogtes van lichtpunten, verblinding vermijden door bolle i.p.v. vlakke lichtkappen te gebruiken, indirecte verlichting in groenparken om de nachtrust van flora en fauna niet te verstoren...

De Vlaamse wetgeving rond Milieu (VLAREM) heeft enkele artikelen over het beperken van lichthinder opgenomen. In VLAREM II (sinds 1997) en geldend voor iedereen: privaat, publiek, ondernemingen. Jammer genoeg zijn deze artikelen onvoldoende concreet en voor interpretatie vatbaar. De (Vlaamse) overheid en milieubewegingen wensen alvast overheden, bedrijven, handelaars en burgers te sensibiliseren voor de lichthinder problematiek. Veel steden en gemeenten hebben ook een lichtplan om doordacht(er) rekening te houden met lichtvervuiling en energieverbruik. Ondank dit alles is er nog gigantisch veel ruimte tot verbetering, in het overbelichte Vlaanderen...

In Vlaanderen is het het departement Omgeving dat zich met o.a. lichthinder bezighoudt: beleid lichthinder

In België hebben we de Werkgroep Lichthinder van de Vlaamse Vereniging voor Sterrenkunde (VVS) en Bond Beter Leefmilieu die zich inzetten voor het beperken van lichtvervuiling en lichthinder.

VVS werkgroep lichthinder
Een interessante presentatie van Stijn Vanderheiden van de werkgroep lichthinder vind je hier.
Bond Beter Leefmilieu, preventie lichthinder 

Internationaal is er de Dark Sky Association (www.darksky.org), een organisatie die opgericht is door astronomen, die zich met de kwestie bezighoudt. Wanneer verlichting is gedetailleerd nabij een belangrijke astronomische observatiepost of nabij een relatief donker gebied, moet de lichtvervuiling verlaagd worden naar een lager niveau. 

De “International Dark Sky Association” reikt labels uit aan donkertegebieden over de hele wereld, de “international dark sky places”. Hierbij maakt ze onderscheid tussen verschillende soorten donkere gebieden nl. de "dark sky parks", "dark sky reserves", "dark sky communities" die elk moeten voldoen aan een set van criteria. Bij elk label wordt ook een kwaliteitsindicatie gegeven (vb. "gold", "silver", "bronze") van het gebied. Deze labels  worden ook uitgespeeld  als toeristische trekpleister. Belgie heeft geen erkende donkertegebieden, in Nederland zijn er twee: http://www.darkskypark.nl/

Overzichtelijke lichthinder kaarten kan je vinden via https://www.lightpollutionmap.info. Zo kan je zoeken naar plaatsen waar heel wat minder lichthinder is dan Vlaanderen. Kijk bv. maar naar de Franse Ardennen waar er nog regio's zijn met amper lichtvervuiling...

Sterren tellen in Orion

Lichtvervuiling kan men reeds met het blote oog inschatten door simpelweg sterren te tellen. Hoe meer sterren we kunnen zien, hoe donkerder de hemel en minder de lichtvervuiling.

Het sterrenbeeld Orion is ideaal om deze oefening te doen in de wintermaanden.
Onderaan zie je foto’s van Orion, makkelijk te herkennen aan de zandlopervorm.
In februari-maart vind je dit sterrenbeeld 's avonds in het zuiden-zuidwesten boven de horizon.
Je kan er echt niet naastkijken, met centraal de drie heldere "gordelsterren", twee heldere sterren boven (linksboven de rode reus Betelgeuze) en twee onderin (rechtsonder de blauwe reus Rigel). Als je die met elkaar verbindt maak je een denkbeeldige scheve rechthoek of trapezium.

Van 5 tot 14 maart 2021 werd het stertel-evenement "
Saving Private Orion", georganiseerd door de Volkssterrenwacht A Pien en de VVS werkgroep lichthinder om (hopelijk) massaal sterren te tellen en zo lichtvervuiling in Vlaanderen meer en beter in kaart te brengen.
Met meer dan 320 registraties in Vlaanderen & heel wat media-aandacht was dit eerste initiatief alvast een groot succes.

Maar je kan ook later deze stertel-oefening nog doen: hoe meer “metingen” en herhalingen, hoe beter. Zie ook https://www.armandpien.be/saving-private-orion en https://www.globeatnight.org/webapp/

Met een stertel-actie in "Globe at Night" neem je deel aan een “citizen-science” (of pro-am) of "burgerwetenschap"-project, met bedoeling om de evolutie van hemelkwaliteit & lichtvervuiling overal in de wereld op te volgen, de bewustwording van deze problematiek te vergroten, en betere regelgeving rond het gebruik van licht bij beleidsinstanties af te dwingen.

We hebben de bedoeling om deze stertel-actie jaarlijks te herhalen. Zo hopen we de verschillen te kunnen monitoren, of er verbetering of verslechtering te zien is. Ook kunnen we zo lokaal verschillen zien tussen dorpen, steden en regio's, en zelfs verschillen binnen een dorp. 

We brengen zo niet alleen de hemelkwaliteit en lichthinder in kaart, maar ontdekken ook de betere plekjes in de buurt om sterren, planeten en deepsky objecten waar te nemen of te fotograferen...

Hoe het aantal sterren tellen?

Let op: het tellen van het aantal zichtbare sterren heeft enkel zin als er geen maanlicht is en er een heldere hemel is (geen bewolking, mist, regen, sneeuw...).

-) Zoek rondom je huis een donker plekje, zonder verlichting / lantaarnpaal, met goed uitzicht op de zuidelijke, zuidwestelijke horizon.

-) Gebruik geen lichtbronnen als smartphones of een zaklantaarn tijdens deze tel-oefening. Laat je ogen ook even aan het donker wennen. Neem daar minstens 10 minuten voor, je kan die tijd gebruiken om Orion te zoeken en vooral wat te genieten van de nachthemel.

-) Kijk goed naar de sterrenhemel in en rond het sterrenbeeld Orion en vergelijk dit nadien met de referentie sterrenmapjes ("Magnitude charts Orion") van Orion, die overeenstemmen met een bepaalde hemelkwaliteit (of magnitude, grensmagnitude, LM). 

-) Geef je gegevens in op
https://www.globeatnight.org/webapp/ 

Volgende stappen worden gevraagd om in te vullen:

      1) Datum en tijdstip ingeven
      2) Locatie aanduiden
      3) Duidt het sterrenmapje aan (Magnitude chart hieronder) dat het meest overeenstemt met            het aantal sterren dat je in en rond het sterrenbeeld Orion kon zien
      4) Kwaliteit van de nachthemel op dat ogenblik (klare hemel, deels bewolkt...)
      5) Indien je een SQM-meter (lichtmeter, zie verder) hebt kan je die data ook meegeven.
      6) Gegevens verzenden

Dit stappenplan wordt hier eenvoudig uitgelegd.

In Globe at Night geef je dus niet het aantal getelde sterren in, maar vergelijk je jou sterrenhemel met de afbeeldingen (mapjes) van sterren in en rond Orion (zie "Magnitude Charts of Orion" hieronder).

Je kan ook het aantal sterren, die je met het blote oog tussen de 4 helderste sterren van Orion kan zien, tellen: zie rode lijnen in de vorm van een trapezium op de foto-animatie van Orion. 
Die 4 hoeksterren tellen dus niet mee in zo een stertelling, de 3 centrale “gordelsterren” wel en zou je quasi steeds moeten kunnen zien. Het aantal zichtbare sterren binnen deze denkbeeldige trapezium stemt ook overeen met een bepaalde hemelkwaliteit of graad van lichtvervuiling (en dus met een magnitude). Dit wordt in paragraaf Grensmagnitude, Bortle schaal en SQM onderaan nog gedetailleerd uitgelegd. Het tellen van het aantal sterren in Orion kan nog wat meer verschillen in de plaatselijke hemelkwaliteit aangeven t.o.v. het vergelijken met de magnitude afbeeldingen. (dikwijls zit jou sterrenhemel immers ergens tussen 2 van deze magnitude charts in...)

Situatie in Drongen

Ook in Drongen hebben we heel wat last van lichtvervuiling. Niet verwonderlijk, als deelgemeente van een grote stad (Gent) en bovendien nabij sterk verlichte op- en afritcomplexen aan de E40 en R4. De dorpskern op zich is ook heel sterk verlicht. Er is dus steeds een hemelgloed (of "skyglow") zichtbaar in de buurt van Drongen...

De opname hieronder toont goed wat lichtvervuiling betekent voor nachtfotografie. Er werden foto's genomen van de typische winter-nachthemel - met van links naar rechts Sirius, Orion, Hyaden en Plejaden - vanuit het "lichtvervuilde" Drongen en vanuit een locatie in Nieuw-Zeeland zonder lichtvervuiling (een zogenaamde "Dark Sky Reserve" in Twizel, NZ).
Alle foto's werden met Canon 700D en Samyang F2/16mm lens, 13s bij ISO3200, genomen.
De bovenste foto's tonen een enkele opname van deze winter-nachthemel: vanuit Drongen is de foto reeds gans oranje-achtig gekleurd, vanuit Nieuw-Zeeland is er geen sprake van deze oranje-verkleuring en zijn er veel meer sterren en nevels zichtbaar.
De onderste foto's tonen een combinatie van 10 opnames, vervolgens met AstroPixelProcessor en Photoshop CC nabewerkt. Vanuit Drongen kan je de lichtgradiënt wel enigszins goed verwijderen maar kan je maar een beperkt deel van de sterren van deze winter-nachthemel goed in beeld brengen. Dezelfde combinatie vanuit Nieuw-Zeeland toont een zeer rijke sterrenhemel met veel meer sterren en nevels (waaronder de Melkweg).

De hemelgloed of lichtvervuiling zorgt er dus voor dat zwakkere (minder heldere) sterren of nevels, deepsky-objecten... niet langer kunnen worden gezien of in beeld gebracht (de pixels van je camera zijn verzadigd met de kleuren uit het diffuse spectrum van de skyglow, de lichtvervuiling...)

De tweede opname (linksonder) toont een foto van de winter-nachthemel, einde maart 2020, vanuit de eigen waarneemlocatie (je kijkt richting zuidwesten). De skyglow aan de horizon is overduidelijk te zien...

In de derde opname (rechtsonder) zie je de ruwe opname van Orion (met Canon 700D en Canon 50mm lens), dat na bewerking hierboven werd gebruikt om de stertel-oefening te illustreren. Na 20s belichting overheerst de rode tint van de lichtvervuiling.

Grensmagnitude, Bortle schaal en SQM

De grensmagnitude wordt gebruikt om de helderheid (donkerte) van de nachthemel te bepalen. De grensmagnitude (of "limietmagnitude") is de schijnbare magnitude waarboven sterren niet meer zichtbaar zijn voor het blote oog tengevolge van lichtvervuiling.  Een lichtvervuilde nachthemel zal tot gevolg hebben dat sterren, die normaal voor het blote oog zichtbaar zouden moeten zijn, overstraald worden door kunstlicht. 
Je kijkt dus naar de zwakste sterren die je nog met het blote oog kan herkennen & met sterrenkaarten kan je dan zien met welke magnitude dit overeen stemt.
Hoe groter de grensmagnitude, hoe donkerder de nachthemel (hoe minder lichtvervuiling dus). Schijnbare magnitudes van sterren variëren van -26,8 (de zon), -1.46 (Sirius, de helderste zichtbare ster) tot +24 (de zwakste ster waarneembaar van op Aarde). 

Het is een logaritmische, negatieve schaal. Indien de schijnbare magnitude van een object met één eenheid daalt, dan wordt dit voorwerp dus 2,5 maal helderder. Een plaats met grensmagnitude 5 is dus 2,5x donkerder dan een plaats met grensmagnitude 4.
Onder ideale omstandigheden (zonder lichtvervuiling) kan men ’s nachts met het blote oog net sterren van schijnbare magnitude 6 zien. 
De animatie onderaan toont het aantal sterren die je in Orion kan zien bij verschillende grensmagnitudes. 

Grensmagnitude (limiting magnitude LM of "Naked Eye Limiting Magnitude" NELM) is echter niet het beste criterium om de nachthemelkwaliteit te bepalen. Het hangt te veel af van de scherpte van het gezichtsvermogen, evenals van de tijd en moeite die wordt besteed om de zwakst mogelijke sterren te zien. Bovendien moeten waarnemers niet alleen de zichtbaarheid van sterren bepalen, maar ook deze van niet-stellaire objecten. Een bescheiden hoeveelheid lichtvervuiling beperkt de zichtbaarheid van diffuse objecten zoals kometen, nevels en sterrenstelsels veel meer aan dan deze van sterren alleen. Om hieraan tegemoet te komen werd begin jaren 2000 een andere inschaling geïntroduceerd: Bortle schaal.

De Bortle schaal is een numerieke schaal van 9 niveaus om de helderheid van de sterrenhemel op een bepaalde locatie in te schalen. Het kwantificeert de astronomische waarneembaarheid van bepaalde sterren en hemellichamen en de invloed van lichtvervuiling. De schaal varieert van Klasse 1, de donkerste sterrenhemels die te zien zijn, tot Klasse 9, de binnenstedelijke nachthemel. De 2de figuur van de Bortle schaal hieronder toont goed wat je van de Melkweg kan zien, in geval van een sterrenhemel met een bepaalde Bortle schaal. Een handige flow chart om de Bortle schaal te bepalen vind je hier  (of figuur onderaan).

Vanuit Drongen kan je (zoals quasi overal in Vlaanderen) geen Melkweg meer zien met het blote oog: we spreken hier van een typische Klasse 7 Bortle schaal.
In het Dark Sky Reserve in Twizel, Nieuw-Zeeland (zie foto van winter-nachthemel boven) is er een Bortle schaal van 2: het is daar zeer donkere locatie, quasi zonder lichtvervuiling.

Voor het vertalen van het aantal getelde sterren in Orion naar een grensmagnitude (LM) of Bortle schaal kan volgende conversietabel als richtlijn dienen:

0-5 sterren: zeer ernstige lichtvervuiling, Bortle 8 à 9, grensmagnitude LM 1 - 2
6-10 sterren: ernstige lichtvervuiling, Bortle 7, grensmagnitude LM 2 of LM 3
11-15 sterren: lichtvervuiling, Bortle 6 à 7, grensmagnitude LM 4
16-20 sterren: enige lichtvervuiling, Bortle 5, grensmagnitude LM 5
21-25 sterren: vrij donkere hemel, Bortle 4, grensmagnitude LM 6
26-30 sterren: donkere hemel, Bortle 2 à 3, grensmagnitude LM 7
>30 sterren: zeer donkere hemel, Bortle 1, LM > 7

Het sterrenmapje ("Magnitude Chart") van Orion - zie "Hoe het aantal sterren tellen?" paragraaf - geeft dus aan welke sterren je kan zien bij een bepaalde grensmagnitude. Het is deze LM-waarde die je in globe at night ingeeft om de hemelkwaliteit (lichtvervuiling) op je waarneemlocatie te bepalen!

Inschatting van de hemelkwaliteit met het blote oog blijft uiteraard wat subjectief. Om te objectiveren kunnen er ook lichtmetingen worden uitgevoerd. De Canadese firma Unihedron heeft zo een lichtmeter op de markt gebracht om de kwaliteit van de nachthemel te testen. Het toestelletje wordt wereldwijd gebruikt en is zowat de standaard geworden in de (amateur) astronomie-wereld. Het apparaat, de "Sky Quality Meter", meet de helderheid van de hemel.
De SQM-waarde is een maat voor luminantie, uitgedrukt in "schijnbare magnitudes" per vierkante boogseconde.  
Veel lichtverontreiniging levert lage meetwaarden op het toestel op, hoe beter (donkerder) de hemelkwaliteit hoe hoger de waarde. De SQM-LU meter is zo ontworpen dat het in een beperkte hoek meet. Je wijst de SQM-LU meter steeds naar het zenit om de hemelhelderheid te meten...

Hemelkwaliteit - lichtverontreiniging in Drongen in kaart gebracht

Op diverse plaatsen in Drongen werd het aantal sterren in Orion geteld, de grensmagnitude (via mapjes van Globe at Night) bepaald en de SQM-waarde gemeten. De SQM- en grensmagnitude (LM) werden vervolgens ingeven in Globe at Night bij de juiste locatie.

De meeste lichthinder ondervonden we op de parking van het station en het Drongenplein: je kan daar maar 4 à 5 sterren zien in Orion, grensmagnitude zit tussen 2 en 3 en SQM bedraagt 18,5 - 19,0.

Wat minder lichthinder ondervinden we op onze eigen waarneem-locatie (12 sterren, eerder LM4 en SQM 19,5) en ter hoogte van de Drie Leien, op een plaats wat verder dan de openbare weg richting Drongen (9 sterren, LM4 en SQM 19,3).

In de Assels viel het wat tegen: hier is er al wat meer lichtvervuiling te merken (R4, stad Gent zelf): 6 sterren, LM3 en SQM 19,1.

Merk op dat een SQM-waarde die 1x kleiner is, betekent dat het daar 2,5x meer verlicht is: op de eigen waarneem-locatie is het dus 2,5x donkerder dan op het Drongenplein...

De map onderaan (via Globe at Night) toont de locaties waar er metingen werden gedaan (in het rood heb ik het aantal getelde sterren toegevoegd).

Daaronder vind je nog een kaartje met alle registraties in Vlaanderen na de Saving Private Orion actie. De Vlaanderen vertoont typisch een grensmagnitude LM3 of LM4. In de dorpskernen, stadcentra wordt een lagere magnitude gevonden (typisch LM2). Op sommige, donkere locaties in Vlaanderen wordt grensmagnitude LM5 gevonden. Dat is voor Vlaanderen reeds een heel donkere locatie, geschikt voor waarnemingen of astrofotografie.
Het laatste kaartje toont de waarneming rond Gent.

© Copyright 2021 Nachthemel.be - All Rights Reserved

Built with Mobirise - Check this