*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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