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Zur Messung der Helligkeit des Nachthimmels sind Daten von Bürgerwissenschaftlern sehr wertvoll

22.05.2013 10:02

Pressemitteilung Freie Universität Berlin Nr. 117/2013 vom 16.05.2013

Die maßgeblichste Quelle für nächtliche Himmelshelligkeit („skyglow“) sind ungenügend abgeschirmte Beleuchtungskörper, die nicht auf ein bestimmtes Objekt ausgerichtet sind, sondern künstliches Licht direkt in die Atmosphäre abstrahlen.Ein Forscherteam aus Deutschland, Italien und den USA hat gezeigt, dass durch die Bewertung der Sichtbarkeit von Sternen am Himmel in einem wissenschaftlichen Projekt mit Bürgerbeteiligung die nächtliche Himmelshelligkeit („skyglow“) wissenschaftlich korrekt bestimmt werden kann. Die Wissenschaftler veröffentlichten ihre Ergebnisse in der jüngsten Ausgabe der renommierten Open-Access-Zeitschrift Scientific Reports (Nature-Publishing-Group). Die Forscher konnten zeigen, dass diese Daten dazu verwendet werden können, die Aufhellung des Nachthimmels weltweit zu messen.

Die analysierten Daten der Forscher wurden im Projekt „GLOBE at Night“ erhoben, einem Projekt unter Beteiligung von Bürgerwissenschaftlern („Citizen Scientists“), das von der US-amerikanischen National Optical Astronomy Observatory koordiniert wird. Seit 2006 werden Teilnehmer gebeten, durch die Beobachtung und Beschreibung der Sterne einer bestimmten Konstellation (Orion oder Löwe) den Einfluss der Beleuchtung auf den Nachthimmel an ihrem aktuellen Standort zu bewerten. Diese Beobachtungen werden dann online oder über ihr Smartphone an die Wissenschaftler des Projekts „GLOBE at Night“ vermittelt. Die Wissenschaftler des Projektes hatten dazu vor wenigen Wochen eine App für die Anwendung in Android-Smartphones zur Verfügung gestellt; damit soll die Anzahl der Sterne am Himmel gezählt werden.

Die Forscher verglichen die Erhebungen der Teilnehmer mit nächtlichen Satellitendaten und Daten einer weltweiten Simulation zur Himmelshelligkeit. Dabei zeigte sich, dass ein deutlicher Zusammenhang zwischen den Bürgerwissenschaftler-Daten und der künstlichen Beleuchtung besteht.

„Die Daten der Bürgerwissenschaftler sind im Mittel recht genau", sagt der Erstautor Dr. Christopher Kyba, Physiker der Freien Universität Berlin und des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei sowie Mitarbeiter im Forschungsverbund Verlust der Nacht. „Einzelne Beobachtungen haben eine Standardabweichung von fast einem Faktor drei in der Himmelsleuchtdichte. Bei der Datenanalyse fanden wir jedoch heraus, dass sich diese Fehler ausgleichen, was insgesamt zu einem sehr stabilen Ergebnis führt.“

Nach Einschätzung der Forscher sind bodengestützte Beobachtungen der Himmelshelligkeit sehr wichtig, weil die herkömmlich zur Messung eingesetzten Satelliten das nach oben in den Himmel abgestrahlte Licht erfassen und nicht die Helligkeit, die am Boden von Menschen und anderen Organismen wahrgenommen wird. Ein weiterer Nachteil der aktuellen Satellitendaten besteht darin, dass ihre Sensoren kurzwelliges Licht nicht sehr gut aufnehmen und so Gebiete, die mit weißen LED-Lampen beleuchtet werden, dunkler erscheinen als sie wirklich sind.

„Das Ziel von GLOBE at Night ist es, dass die Beobachtungen der Bürgerwissenschaftler helfen, eine langfristige Zeitreihe von Messungen der Himmelshelligkeit anzulegen“, sagte Constance Walker, Autor der Studie und Wissenschaftler am US National Optical Astronomy Observatory. „Sowohl Kameras als auch die Sensoren von Satelliten werden ständig weiterentwickelt und verändern sich, dagegen bleiben Beobachtungen mit dem menschlichen Auge über Jahrhunderte konstant, solange man nur demografische Veränderungen berücksichtigt.“

Die Forscher hoffen, in der Zukunft mit den Daten von „GLOBE at Night“ weltweite und regionale Trends der künstlichen Himmelshelligkeit vorhersagen zu können. „Der einfache Teil ist nun geschafft, indem wir gezeigt haben, dass eine starke Korrelation zwischen der beobachteten Sichtbarkeit der Sterne und dem Ausmaß der künstlichen Beleuchtung besteht“, sagt Kyba. „Eine große Herausforderung bei der Einschätzung der weltweiten Trends wird es jedoch sein, die Daten richtig zu gewichten, vor allem in Städten mit sehr wenig oder keinen Beobachtungen“

Finanziert wird das Projekt aus Mitteln des Bundesbildungsministeriums. Die Wissenschaftler suchen zudem Unterstützer über die Internet-Finanzierungsplattform „Sciencestarter“. In einem ersten Schritt sollen für das Projekt „Skyglowberlin“ 5.000 Euro gesammelt werden, um für vier Schulen in der Region Berlin-Brandenburg festinstallierte und transportable Lichtmessgeräte zu erwerben. Das Ziel von Skyglow Berlin ist es, die Helligkeit des Himmels über Berlin und Brandenburg zu quantifizieren. Die Forschung wurde von Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin sowie dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Deutschland, dem National Optical Astronomy Observatory sowie dem National Oceanic and Atmospheric Administrations in den USA und dem Light Pollution Science and Technology Institute in Italien durchgeführt.

„Verlust der Nacht“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Forschung gefördert.

Kyba et al.: Citizen Science Provides Valuable Data for Monitoring Global Night Sky Luminance
Scientific Reports 3, Article number: 1835 doi:10.1038/srep01835
Received 19 March 2013 Accepted 29 April 2013 Published 16 May 2013

Weitere Informationen

  • Dr. Christopher Kyba, Freie Universität Berlin / Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, Telefon: 030 / 838-71140, E-Mail: kyba@zedat.fu-berlin.de
  • PD Dr. Franz Hölker, Projektleiter Verlust der Nacht, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, Telefon: 030 / 64181-665, E-Mail: hoelker@igb-berlin.de
  • Constance Walker, National Optical Astronomy Observatory, USA, Telefon: (001) 520 / 318-8535, E-Mail: cwalker@noao.edu 

 

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