Lichtverschmutzung in Ballungsgebieten

Introduction music

Herald: Wer kennt's nicht, die Perseiden
sind gerade im August, man würde gerne

eigentlich vielleicht Sternschnuppen
anschauen gehen, aber überlegt sich dann

eigentlich am Abend davor: Wo kann ich
hinfahren, wo ich die überhaupt noch sehe?

Genau damit beschäftigt sich auch Jan
Sundermann. Er ist Ingenieur und

Hobby-Astronom. Schon seit Urzeiten, sagt
er selber und arbeitet in der Sternwarte

Neanderhöhe in der Spektroskopie. Jan, wir
sind gespannt.

Jan: Ja, prima, vielen Dank für die
Einleitung. Über Spektroskopie haben wir

ja vorhin beim Knut schon ein paar Sachen
gehört, dass man also da das Licht

untersucht von Sternen und solche Sachen
wie Exoplaneten. Das sind natürlich sehr,

sehr anspruchsvolle Dinge, die man ja
sowohl von Satelliten, also Teleskope,

fliegenden Teleskopen im All macht, als
auch eben durch Teleskope von der Erde.

Und da spielt natürlich einiges eine
Rolle, was uns überhaupt ermöglicht, so

wie die Perseiden eben dann auch sogar
Exoplaneten zu identifizieren. Wir haben

einen Verein, das ist eine Amateur
Sternwarte Neanderhöhe Hochdahl in

Erkrath, gelegen zwischen Düsseldorf und
Wuppertal. Also kann man sich schon mal

vorstellen, in einer gegen die ja durchaus
sehr eng und dicht besiedelt ist und nicht

das Nonplusultra für Astronomie. Da haben
wir eine AG gegründet und hier sind die

Namen unserer Mitglieder von der AG. Das
ganze, was ich jetzt vorstelle, ist eine

Gemeinschaftsarbeit unserer AG und die ist
auch in so einer sternlosen Zeit

eigentlich entstanden. Die Idee, lass uns
mal mit der Lichtverschmutzung ein

bisschen beschäftigen, denn wir brauchen
ja einerseits einen klaren Himmel, aber

andererseits eben auch einen sauberen
Himmel, um gute astronomische Aufnahmen zu

machen. Nun, jedem ist es sicherlich
aufgefallen über die Jahrzehnte, dass der

Nachthimmel nicht mehr so richtig dunkel
ist und was das für Einfluss hat auf

Mensch und Tier und Umwelt, darauf kann
und will ich überhaupt nicht jetzt

eingehen, sondern wir haben uns diese
Aufgabe gestellt, unsere Apparate mal zu

nutzen, um diese Lichtverschmutzung etwas
näher zu untersuchen, denn sie stört uns

bei der visuellen Beobachtung und sie
stört uns natürlich noch viel mehr bei der

Astrofotografie und bei der Spektroskopie
selber. Wie gesagt, die Sternwarte

Neanderhöhe, hier in der Mitte ungefähr
gelegen, ein bisschen rechts von dieser

Markierung liegt ein Stück östlich von
Düsseldorf. Weiter unten der helle Fleck,

das ist Neuss und oberhalb ist Duisburg.
Also hier an der Rheinschiene sind wir

natürlich in einem sehr dicht besiedelten
Gebiet, was uns diese Nachthelligkeit

besonders, ja im wahrsten Sinne vor Augen
führt. Das ist eine Karte, die ist, findet

man im Internet unter der Adresse
lightpollutionmap.info da kann man sich

also für seinen eigenen Standort aktuelle
Daten abrufen in so einer Karte, also das

wird, alle paar Jahre wird das
aktualisiert was dahinter steckt und sich

mal ansehen, wo in seiner Gegend es
vielleicht doch ein bisschen dunkler ist

oder wenn man wirklich mal die Perseiden
an einem sowieso hellen Sommernachthimmel

beobachten will, wo man hinfahren könnte,
um dann ja Erfolg zu haben bei der

Beobachtung. Aber so eine Karte, die gibt
eben die absolute Helligkeit wieder des

Himmels in einer klaren Nacht. Und dazu
gibt es spezielle Messgeräte. In der

Astronomie benutzen wir die Magnitude als
Helligkeitsgröße und diese diese Karte ist

halt entstanden durch solche Messungen von
verschiedensten Standorten. Was wir jetzt

gemacht haben: Uns interessierte jetzt gar
nicht mal so direkt die absolute

Helligkeit, sondern wir wollten wissen:
was ist das jeweils für Licht? Was sind

das für Farben, die unsere Aufnahmen
stören? Und dafür haben wir unsere

Spektroskope ausgepackt und haben
Messungen gemacht der Intensitäten über

das gesamte Farbspektrum. Das sieht dann
so in etwa aus. Da oben diese grauen

Streifen. Das sind also mehrere Aufnahmen
in verschiedene Himmelsrichtungen, die so

nebeneinander gelegt wurden. Indem wir
also dann diese weißen Spektrallinien

haben, d. h. die schon erwähnten
Fraunhoferlinien vorhin im anderen Vortrag

von Knut, das sind ja dunkle
Absorptionslinien, aber wir haben hier

eben vor einem dunklen Hintergrund solche
hellen sogenannten Emissionslinien. Und

diese Bilder, die mit einer elektronischen
Kamera erzeugt wurden, die werden dann

ausgewertet über die Helligkeit und dann
entstehen solche Kurven, wie wir sie hier

im unteren Bild mal dargestellt haben.
Wobei, die wurden jetzt auch so wie die

Bilder oben nebeneinander dargestellt. Das
sind nicht jetzt die absoluten

Helligkeiten, sondern man sieht so
parallel, in der einen Kurve tauchen

irgendwelche Peaks auf, in der anderen
fehlen die oder sind schwächer. Nur was

das ist, das ist halt jetzt die die
Fragestellung. Für die Himmelsbeobachtung

benutzen wir natürlich so ein Teleskop und
das hier ist ein Spiegelteleskop und an

dem hängt unten links, links unten dieser
weiße Kasten und dann sieht man da hinten

noch so einen Körper von einer digitalen
Spiegelreflexkamera. Das ist das

eigentliche Spektroskop. Da drin befinden
sich also die optischen Elemente, mit

denen wir das Licht aufteilen, was uns
durch das die Teleskop-Optik dahingeleitet

wird und für unsere Messungen haben wir
jetzt aber nicht so ein Teleskop benutzt,

sondern wir wollten ja auch, wie wir
nachher sehen und damit mobil unterwegs

sein. Da haben wir eben an diesen
Spektralapparat vorne ein Teleobjektiv

geschraubt und mit dem einfachen
Teleobjektiv dann diese Himmelsaufnahmen

gemacht. Aber im Spektroskop selber, das
wichtigste Element ist ein sogenanntes

Reflektionsgitter. Das ist also so ein
Spiegel, in dem 200 Linien pro Millimeter

eingebracht worden sind. Und das sieht
dann aus wie so eine CD, die man in

Sonnenlicht hält und darauf entstehen dann
eben, darauf wird das Licht in seine

Spektralfarben zerlegt und dieses Signal
wird eben aufgefangen und ausgewertet.

Herald: Wenigstens. Sorry, da mit noch mit
drauf zu schauen. Ist überhaupt noch

jemand da?
Jan: Uns interessierte jetzt ja. Bitte?

Herald: Ja genau richtig. Die würden beide
Breakouts, also am 2. kann ich dabei

sein, nach der Manuela, aber beim Jan
jetzt halt nicht.

Jan: Uns interessierte jetzt aber in dem
Fall ja die Lichtkontamination...

Herald: Super, genau, nur das sie sich
nicht ganz so allein gelassen fühlt, weil

ich glaube, sie hat tendenziell eher
Probleme mit der Technik auch, deswegen,

das klingt ganz gut.
Jan: ...die aus den Städten rings um uns

herum kommt und deswegen haben wir dafür
im letzten Frühjahr bewölkte Nächte

genommen und haben unsere Teleobjektiv mit
dem Spektralapparat in den Himmel in

verschiedene Richtungen gehalten.
Herald: Das können wir auch machen.

Jan: und dann diese Aufnahmen gemacht
Herald: Ok, das habe ich nicht mitbekommen

Entschuldigung.
Jan: das sieht man hier

Herald: Also heißt, wir machen beide Talks
hintereinander und dann Fragen.

Jan: da sieht man hier die 4
Himmelsrichtungen, wobei dann diese

Emissionspeaks
Herald: Und aber kurze Frage, also einige

Jan: und das ist dieses Gebirge. Und ganz
unten auf der Skala sind dann noch mal so

einzelne glatte Linien, die gerade
hochgehen. Das ist eine zusätzliche

Kalibrierlampe, das ist das Licht vom Neon
in einer Neon-Glühbirne sozusagen, das wir

mit aufgenommen haben, weil diese Linien
sind genau bekannt und genau vermessen und

mit denen können wir dann uns eine Skala
bilden und die anderen Linien den

tatsächlichen Wellenlängen zuordnen. In
der Spektroskopie arbeitet man immer so,

dass in der Darstellung links ist die
blaue Ecke und ganz rechts in dem Diagramm

ist die rote, das rote Ende vom sichtbaren
Licht, d.h. wir haben links die kurzen

Wellenlängen, hier dargestellt in
Angström, und rechts rot, was

dann noch weiter ins Infrarot
übergeht, sind dann die

langen Wellenlängen des Lichtes. Ja,
was wirklich so eine Aufnahme

kontaminieren kann, ist eben
auch nicht nur an dem bewölkten

Himmel das was wir jetzt da so
aufgezeichnet haben, sondern das sind

tatsächlich diese Störungen auch, die in
einem klaren Beobachtungs, in einer klaren

Beobachtungsnacht auftreten. Und das ist
hier ein Beispiel vom Harald von unserer

Gruppe. Der hat also ein großflächiges,
aber doch lichtschwaches Objekt

aufgenommen, das ist der sogenannte
Nordamerika-Nebel, d.h., dass ist eine

Gas- und Staubwolke, die von selbst
leuchtet. Das ist also diese obere Kurve

und darunter die rote Kurve, das ist die
Lichtverschmutzung, die am gleichen

Standort in den bewölkten Himmel eben
aufgenommen wird. Und wir sehen, in der

oberen Kurve sind einige Peaks, einige
Emissionslinien, die unten nicht

auftauchen und das sind dann diese
Emissionslinien, die von diesem Gasnebel

kommen. Und man kann eben mit geeigneten
Programmen mathematisch diese Kurven

voneinander abziehen. Und dann bleiben die
reinen Linien, die dieser Emissionsnebel

von dem Gas meistens zu eben Wasserstoff
und Sauerstoff, Stickstoff dort aussenden.

Nun. Die Licht-Kontamination, die wir
jetzt in diesen Aufnahmen in den

verschiedenen Himmelsrichtungen gesehen
haben, die wollten wir natürlich auch

identifizieren, wo kommt die her? Da haben
wir unseren Spektralapparat gepackt, die

Kamera dran und das Teleobjektiv und sind
durch den Ort gefahren und haben in der

Nacht so Beispiele aufgenommen von den
unterschiedlichen Lampen, von der

Straßenbeleuchtung, die wir da gesehen
haben. Das erste hier ist dieses

klassische gelbe Licht, was man in der
Straßenbeleuchtung und auch in

Industriegebieten immer wieder findet bei
in Industriehallen, das ist die sogenannte

Natriumdampflampe. Das Spektrum hier
rechts, das sind eben solche einzelnen

Emissionslinien, weil in dieser Lampe eben
ein Natrium verdampft und das leuchtet

dann auf seinen gelben reinen Linien. Ein
anderes Beispiel, was wir gefunden haben,

ist die, ja die moderne Straßenbeleuchtung
mit LED. Es gibt sowohl solche rein weißen

LED-Lampen als auch welche, die so ein
bisschen gefärbt sind, besonders an

Fußgängerübergängen. Da sehen wir schon
ein ganz großer Unterschied zu dem Bild

vorhin, diese LED-Lampe, die eben weil sie
weiß strahlt, setzt sich aus einem großen

Gebiet von, des sichtbaren Spektrums
zusammen. Hat ja auch im rötlichen Bereich

so einen Peak. Aber letzten Endes sind da
drin alle Farben enthalten und es ist so

eine große, fast eine Normalverteilung von
diesen Wellenlängen, so dass man hier

schon ahnen kann: Ok, das ist schwierig,
das irgendwie auszublenden. Dazwischen die

Generation, das ist die Straßenbeleuchtung
mit solchen Energiesparlampen,

Leuchtstoffröhren, die enthalten ja auch
zum Beispiel Quecksilber. Und das ist dann

wieder ein Metall, was in dieser Lampe als
Dampf vorliegt und so eine einzelne

scharfe Emissionslinie erzeugt. Also wir
haben sehr unterschiedliche, sehr

unterschiedliche Arten von Emissionen von
diesen ganz unterschiedlichen

Leuchtmitteln, die in der Stadt rumstehen.
Und diese einzelnen Spektren von diesen

Lichtquellen haben wir dann genommen und
mal diesem Bild von der gesamten

kontaminierten, von dem bewölkten
kontaminierten Himmel zugeordnet.

Und wir sehen, man kann ganz klar das
wiederfinden: Der einzelne Peak

dort oben von dieser
Energiesparlampe oder auch

unten den Bereich, wo das
das Natrium so ein paar

eng beieinanderliegende Linien hat. Das
taucht alles in dem Licht auf, was wir vom

bewölkten Himmel wieder bekommen haben und
was eben auch dann in einer scheinbar

sternklaren dunklen Nacht in den
Informationen wieder drin auftaucht.

Trotzdem gibt es hier immer noch Linien,
die wir nicht mit erfasst haben. Es gibt

also noch andere Lichtquellen. Das könnte
zum einen sein von Fahrzeugen, also Xenon,

diese Halogenscheinwerfer oder aber auch
in Düsseldorf selber gibt es noch Straßen

und in der Altstadt Parks, solche Fußwege,
die sind tatsächlich noch mit Gaslaternen

beleuchtet, also wo Erdgas in einer Flamme
an so einem Glühstrumpf verbrennt. Alte

Gas unter Denkmalschutz stehende
Gaslaternen, die könnten auch hier mit

drin sein, aber das haben wir jetzt nicht
so näher identifiziert, sondern wir

wollten halt sehen, was ist da los? Was
für Lichter stören uns bei der visuellen

oder auch bei der fotografischen Aufnahme?
Und die Schlussfolgerung ist, ja, es ist

eigentlich ein bisschen schlimmer geworden
durch die LED-Beleuchtung, weil so ein

gelbes Natriumlicht, das kann ich
ausblenden, da kann ich einen Filter

nehmen, der dafür designt ist, der nur
einen bestimmten Lichtbereich ausfiltert,

aussperrt und dann habe ich die ganzen
Informationen von dem Spektrum rechts und

links davon, die habe ich in meinem Bild
drin, aber das störende Licht von so einer

einzelnen Natriumflamme oder auch von so
einer Quecksilberlinie von der

Leuchtstoffröhre, das kann ich durch ein
geeignetes Filter beim Fotografieren

ausblenden. Bei der LED-Beleuchtung ist
das natürlich schwieriger. Wir haben

gesehen, das ist wie so eine
Normalverteilung. Geht das über einen

ganzen Bereich in der Emission und das
kann ich jetzt nicht ausblenden, dann

würde ich ja alle anderen Informationen
mit dadurch zerstören. Dann hätte ich ja

auf der Aufnahme hinterher gar nichts
mehr. Und deswegen ist eine wichtige

Erkenntnis und die haben wir auch an
unsere, an die Damen und Herren von den

Stadtwerken hier z. B. mitgeteilt, so dass
man sieht, wenn man LED-Beleuchtung macht,

was energiesparend ist, dann sollte man
aber auch so weit gehen, dass man eben

eine sehr gezielte Beleuchtungstechnik in
der, im Stadtbild anwendet, um möglichst

wenig Streulicht zu erzeugen und eben auch
durch bedarfsgerechte Steuerung vielleicht

ja die Lampen, wenn nichts, kein Verkehr
ist, können die auch ausgeschaltet werden.

Dafür gibt es natürlich auch schon
intelligente Systeme. Also das ist

eigentlich so die Schlussfolgerung wir
können viel machen mit Filtern. Bei LED-

Lampen können wir nichts machen, da können
wir nur ja an die entsprechenden Stellen

appellieren. Macht eine eine gute
Ausleuchtung nur von dem, was man wirklich

erzeugen will und seht zu, dass man
möglichst wenig Streulicht dabei erzeugt.

Über dieses ganze Thema, was ich es hier
so beschrieben habe, haben wir auch zwei

Posters gemacht, einmal in Deutsch und
einmal in Englisch. Das wurde auf der

letzten Tagung in Lübeck dort vorgestellt.
Diese Poster sind dort bei VDS, Astro

Konferenz, Spektroskopie kann man sich das
downloaden und gerne überall verteilen wer

daran Interesse hat und das Poster frei
zur freien Nutzung verwenden. Ja, vielen

Dank für die Aufmerksamkeit. Etwas
kompliziertes Thema, aber ein sehr

handfestes Thema. Wir befassen uns also in
Astronomie nicht nur mit ganz exotischen

Dingen, sondern wir können unsere
Apparaturen auch für sehr praktische Dinge

anwenden. Lebensnah, was hier einmal zu
zeigen war. Danke.

outro music

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