Fotometar za mjerenje kvalitete noćnog neba

“Only in the darkness can you see the stars.” (Martin Luther King Jr.) 

Muzika uz post: OneRepublic – I Ain’t Worried 

Nivo osvjetljenja rasvjete raste svakodnevno i postaje problem kod posmatranja i snimanja noćnog neba. To je pogotovo slučaj sa večim gradovima. Tako npr. u Sarajevo, svjedočimo postavljanju veoma svjetlih uličnih lampi, što doprinosi da tome da noćno nebo bude sve više zagađeno. Preporučujem ovaj tekst za više informacija o ovoj temi.

S ovim u vezi, danas (24.9.2025.) mi je stigao fotometar Unihedron Sky Quality Meter (SQM-L). To je mali, prenosivi uređaj (fotometar) koji se koristi za mjerenje kvalitete noćnog neba, tačnije svjetlosnog onečišćenja. Vrlo je popularan kod astronoma amatera, naučnika koji prate svjetlosnu zagađenost, te kod organizacija koje žele “certificirati” tamno nebo (Dark Sky parkove, rezervate, astronomske opservatorije i sl.).

U narednom periodu planiramo izvršiti mjerenja kvalitete noćnog neba na različitim lokacijama u BiH i napraviti jedinstvenu bazu podataka. Na taj način ćemo moći objektivno kvantificirati kvalitet neba na datim lokacijama.

Uređaj mjeri svjetlinu neba u jedinici magnituda po kvadratnom luku (mag/arcsec²). Što je taj broj veći nebo je tamnije (npr. 21.5 mag/arcsec² znači odlično tamno nebo, 18 znači dosta svjetlosno zagađeno). Vrijednosti iznad 21 mag/arcsec² znače odlično, gotovo prirodno nebo. U centru Sarajeva npr., zbog rasvjete i svjetlosnog smoga, vrijednosti se vjerovatno kreću oko 17–18 mag/arcsec². Na obroncima Trebevića ili Bjelašnice, gdje je svjetlosnog zagađenja manje, može se vjerovatno izmjeriti i 20+ mag/arcsec², što omogućava mnogo bolja astronomska posmatranja i snimanja. SQM je postao jednostavan, ali precizan „detektor tamnog neba“ i važan alat za sve astronome amatere. Vrlo je jednostavan za korištenje – okrene se prema zenitu (ili pod određenim uglom) i pritisne dugme, a rezultat se prikaže na LCD ekranu. Radi na baterije i veličine je dlana. P. Cinzano je napisao dobar rad u vezi sa ovim instrumentom. Ostali radovi i izvještaji se mogu naći na ovom linku. Sprava koristi senzor TSL237, prekriven HOYA CM-500 filterom. Uputstvo za rad može se naći na ovom linku. Sprava ne mjeri tačkasto već prima svjetlo iz konusa svjetlosti (prečnika otprilike 84 stepeni (Full Width at Half Maximum, FWHM) na nebu kod SQM osnovnog modela, a manjeg prečnika ako ima ugrađeno sočivo ispred – model SQM-L).

Varijante modela su (tabela ispod):

– SQM – osnovni model, pokazuje očitanje na ekranu.

– SQM-L – ima optičku leću i uže vidno polje (oko 20°) za preciznija mjerenja u jednom smjeru (ovo je moj model).

– SQM-LE – verzija s Ethernet ili USB vezom za stalne stanice (npr. opservatorije).

– SQM-LU / SQM-LR – varijante sa USB ili RS232 komunikacijom.

Primjena aparata:

– Naučni projekti, astrofotografija i procjena uvjeta za vizualna posmatranja.

– Praćenje svjetlosnog zagađenja na različitim lokacijama.

– Odabir mjesta za izgradnju astronomske opservatorije.

– Dugoročno praćenje promjena u svjetlosnom onečišćenju.

Šta znači jedinica “magnituda po kvadratnoj lučnoj sekundi”?

Magnituda po kvadratnoj lučnoj sekundi je mjera svjetline neba i logaritamska je veličina. Magnituda označava sjaj objekata (npr. zvijezda 6. magnitude je sjajnija od one 11. magnitude). Lučna sekunda (arcsecond) je vrlo mali dio neba: 1/3600 stepena. Kada se kaže npr. 20 mag/arcsec², to znači da je svjetlina 20. magnitude „raspršena“ preko jedne kvadratne lučne sekunde. Astronomi često govore o „nebu 6. magnitude“ – što znači da se golim okom vide zvijezde do 6. magnitude. No, to je subjektivno i ovisi o vidu promatrača. Vrijednosti u mag/arcsec² koriste se za objektivno mjerenje tamnoće neba. Svaka manja magnituda (numerički) znači da nebo emitira 2,5 puta više svjetla. Promjena vrijednosti od 5 mag/arcsec² znači da je nebo 100 puta svjetlije ili tamnije. Vrijednosti iznad 22.0 mag/arcsec² su rijetke; najtamnije izmjereno nebo je oko 21.8. vrijednosti dobijene u mag/arcsec² se mogu pretvoriti u cd/m2 na ovom linku.

Bortle skala

Amateri astronomi koriste i “subjektivnu” Bortle skalu, sa podjelama 1-9 , pri čemu osmatrač ocjenjuje nebo prema vidljivim objektima: koliko zvijezda je vidljivo golim okom, da li se vidi Mliječni put, da li se vidi zodijačka svjetlost ili slabi difuzni objekti. Prednost Bortle skale je što je vrlo korisna za amatere – opisuje iskustvo posmatrača, a ne samo broj, a nedostatak što je subjektivna – zavisi od iskustva posmatrača, atmosferskih uvjeta, adaptacije oka itd. Veza između Bortle skale i jedinice mag/arcsec² je otprilike sljedeća:

Bortle 9 (centar grada) = <17.5 mag/arcsec²

Bortle 1 = ~21.9–22 mag/arcsec²

Bortle 4 = ~21.0 mag/arcsec²

Bortle 7 = ~18.8 mag/arcsec²

Kakva je razlika između luxmetra i Unihedrona?

Luxmetar mjeri osvjetljenje u jedinici lux (lm/m²) – koliko svjetla pada na neku površinu (npr. radni stol, cesta, prostorija). Spektralna osjetljivost mu je prilagođena ljudskom oku (fotopička kriva, osjetljivost najviše oko 555 nm). Primjena: rasvjeta u interijeru i eksterijeru, sigurnosni standardi, energetska učinkovitost, ergonomija radnog prostora. Karakter mjerenja: apsolutna količina svjetla koja dolazi na senzor. Tipične vrijednosti: ured: ~500 lux,; sunčevo svjetlo danju: ~100.000 lux; ulična rasvjeta noću: 5–20 lux

Unihedron SQM mjeri “tamnoću” neba (odnosno svjetlosno onečišćenje) u jedinici magnituda po kvadratnoj lučnoj sekundi (mag/arcsec²). Spektralna osjetljivost je kalibrirana tako da približno prati osjetljivost ljudskog oka na noćnom nebu, ali u astronomskom kontekstu. Primjena: astronomija, praćenje svjetlosnog zagađenja, izbor lokacije za teleskope, astrofotografiju. Karakter mjerenja: relativna mjera sjaja neba (što veći broj, to je nebo tamnije). Tipične vrijednosti: gradsko nebo: ~17–18 mag/arcsec²; predgrađe: ~19–20; tamna lokacija (planina, pustinja): ~21.5–22.

Šta je Half Width Half Maximum (HWHM)?

Šta predstavlja podatak “Half Width Half Maximum (HWHM) of the angular sensitivity is ~42°”? To znači da Unihedron SQM mjeri svjetlinu neba u prilično širokom konusnom području, a ne samo u jednoj točki. “Angular sensitivity” je ugaono područje iz kojeg senzor skuplja svjetlo. Half Width Half Maximum (HWHM) je standardna mjera u optici/fotonici: ugao pri kojem osjetljivost pada na polovicu maksimalne vrijednosti. Podatak ~42° HWHM znači da SQM vidi područje neba s polukonusom od oko 42°. To znači da je puni ugao (Full Width at Half Maximum, FWHM) ≈ 84°.

Što to znači u praksi? Kada usmjerimo SQM prema zenitu, on zapravo integriše svjetlinu velikog dijela neba oko zenita, a ne samo određenu tačku. Rezultat mjerenja je prosjek svjetline tog konusnog područja. Ako na rubu vidnog polja ima svjetlosnog izvora (npr. svjetla grada, Mjesec, ili svjetlosni kupolasti odsjaj), on će takođe utjecati na očitanje. Zbog toga su razvijene i SQM-L verzije s lećom – one imaju uže vidno polje (oko 20°), što omogućava preciznija mjerenja u određenom smjeru.