Letture SQM in tempo reale - Emmanuele Sordini – Astronomy and Astrophotography

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Qua sotto è disponibile il grafico delle letture SQM in tempo reale, prese dal sensore Unihedron SQM-LE (“Sky Quality Meter – LE”) installato nel mio giardino. Di seguito è disponibile una dettagliata spiegazione.

Grafico delle letture SQM per gli ultimi cinque giorni. Cliccare sull’immagine per una versione più grande.

Introduzione: l’inquinamento luminoso

“Cedo la parola” alla IDA (International Dark-sky Association) per spiegare brevemente che cos’è l’inquinamento luminoso:

“Meno di cent’anni fa, tutti potevano guardare in alto e ammirare lo spettacolo del cielo stellato. Adesso, milioni di persone sulla Terra non vedranno mai la Via Lattea da casa loro. Il crescente e diffuso utilizzo della luce artificiale di notte non solo ostacola la nostra visione del cielo, ma ha influenze negative sull’ambiente, sulla nostra sicurezza, lo spreco di energia e la nostra salute.

L’uso inappropriato o eccessivo della luce artificiale – conosciuto come inquinamento luminoso – può avere serie conseguenze per gli esseri umani, gli animali selvatici, e il clima. L’inquinamento luminoso è un effetto collaterale dell’industrializzazione. Le sue fonti comprendono illuminazione interna ed esterna, pubblicità, illuminazione di attività commerciali, uffici, fabbriche, strade e impianti sportivi.

Poiché buona parte della popolazione terrestre vive sotto cieli inquinati, l’eccessiva illuminazione è un problema di tutti. Se vivete in un’area urbana o suburbana, per apprezzare questo tipo di inquinamqnro basta uscire fuori e alzare gli occhi al cielo. […]“

Come buona parte della popolazione terrestre, anche io abito in un’area con forte inquinamento luminoso. Di conseguenza, recentemente ho deciso di installare un misuratore SQM-LE nel mio giardino per misurare e monitorare l’inquinamento luminoso nella mia zona.

La mia installazione e descrizione del grafico

L’SQM-LE è in pratica un dispositivo per misurare la luminosità del fondo cielo: la versione LE possiede un’interfaccia ethernet tramite la quale può essere collegato a una LAN. Ho sviluppato la mia applicazione Java che legge ogni minuto la misura dell’SQM. Ogni lettura è quindi salvata su un database locale insieme ad altre informazioni, come ad esempio:

Data (con eventuale correzione per l’ora legale)
Giorno giuliano
Altezza sull’orizzonte del Sole e della Luna (per determinare le condizioni di buio astronomico)
I valori del CSF (“Clear Sky Factor”). Vedere più avanti per la spiegazione.

Il grafico SQM contiene le seguenti informazioni:

Punti rossi: letture dell’SQM in magnitudini per secondo d’arco quadrato (abbreviato in “mpsas”). Vengono salvati solo i valori maggiori di 6.0 mpsas.
Punti verdi: CSF (“Clear Sky Factor”). Valori di CSF sopra la soglia massima vengono plottati subito sotto la “linea del crepuscolo” (v. oltre)

Una linea colorata nella parte superiore del grafico (detta “linea del crepuscolo”) fornisce informazioni sulla situazione attuale di buio astronomico:

Giallo: crepuscolo (altezza del Sole > -18°)
Ciano: Luna sopra l’orizzonte
Blu: buio astronomico vero (altezza del Sole < -18° e Luna sotto l’orizzonte)

Il grafico viene aggiornato dal mio software ogni minuto e caricato sul mio sito web ogni cinque minuti.

Il CSF (“Clear Sky Factor”)

I valori dell’SQM possono essere influenzati da un buon numero di differenti fattori come ad esempio: nuvole, umidità, trasparenza del cielo, presenza della Luna, presenza di luci nei dintorni, ecc. Come regola generale, tuttavia, si nota che il valore dell’SQM fluttua molto di più in presenza di nuvole in cielo. Inoltre, i valori dell’SQM sotto un cielo nuvoloso sono numericamente più bassi (indicando quindi un cielo più chiaro) che con cielo sereno, specialmente in zone dove sia presente un certo inquinamento luminoso, poiché la base delle nuvole riflette parte della luce verso terra.

Il CSF (short for “Clear Sky Factor”) è in pratica un’indicazione dell’ampiezza delle fluttuazioni nel valore dell’SQM, e viene calcolato come la somma dei valori assoluti delle differenze (cioè, Σ | SQM[i] – SQM [i-1] |) nelle ultime dieci misurazioni dell’SQM prese a distanza di un minuto l’una dall’altra. Naturalmente, dato il numero elevato di fattori che può influenzare il risultato, il CSF non è sufficientemente affidabile e quindi non dovrebbe essere usato come sostituto di un sensore di nuvole vero e proprio: ciononostante, fornisce una discreta indicazione di cielo nuvoloso.

Al momento, i valori del CSF sono calcolati e memorizzati durante la notte astronomica (altezza del Sole < -18°) e quando la Luna è in cielo. Un indice più grossolano ma più intuitivo è fornito tramite dei rettangoli di colore diverso nella parte alta del grafico. Ogni rettangolo copre un intervallo di mezz’ora e rispetta la seguente convenzione (dal blu = cielo sereno al grigio = cielo coperto):

Per il mio sito e per il mio esemplare di SQM-LE, ho notato che

Valori di CSF sotto 0.10 indicano cielo sereno
Valori di CSF compresi tra 0.10 e 0.30 indicano la presenza di nuvole alte (es. cirri)
Valori di CSF sopra 0.30 indicano la presenza di nubi a quota media e bassa. In generale, più basse sono le nuvole maggiore è il valore del CSF. Tuttavia, ci sono casi in cui valori bassi di CSF si registrano anche in caso di brutto tempo (es. condizioni di bruma o nebbia o pioggia forte).
Nubi basse fanno oscillare i valori dell’SQM intorno a 18 mag/arcsec^2, mentre di solito cielo sereno vuol dire valori di SQM values oltre 19 mag/arcsec^2 (con un picco massimo di 20.4-20.5 mag/arcsec^2 nelle notti più buie e trasparenti).

Ecco alcuni riferimenti sul CSF (in inglese):