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Cielo Oscuro

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Monográfico Contaminación lumínica y eficiencia energética

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El pasado martes 21 de junio se presentó el monográfico Contaminación lumínica y eficiencia energética, publicado por el Colegio Oficial de Físicos. El número hace un recorrido no solo por las iniciativas que se están llevando a cabo para conocer la influencia de la iluminación procedente de la actividad humana.

También se hace mucho énfasis en el por qué de esta situación. ¿Es necesaria tanta iluminación en nuestras calles?. En la presentación, el profesor Jaime Zamorano, del departamento de Astrofísica de la UCM, no se cansó de llamar la atención sobre el por qué de esta necesitad. Los Ayuntamientos están sobreiluminando las calles muy por encima de lo que marca la legislación. Iluminar da votos. Los vecinos siempre reclaman más iluminación y esto hace que se derroche una gran cantidad de energía. No se trata solo de preservar el cielo nocturno. Como he dicho en otras ocasiones, es una cuestión de derroche energético, cuando usamos más energía de la que necesitamos.

Junto a estos temas, también se describe a la iniciativa Star Light , y algunos estudios sobre el alumbrado público y cómo acometer mejoras orientadas a la mejora del mismo. Podéis encontrar también un apartado dedicado a los leds, escrito por Mar Galdonfo de Luque, de la empresa Philips, en la que se describen las bonanzas de este tipo de luminarias. El artículo solo entra en lo positivo, lo que me parece un poco sesgado.

Lo mejor de la presentación es que pude conocer a Carlos Herranz, compañero de la Asociación CelFosc y estuve charlando un rato con él y con Mar, a la que agradezco sus respuestas.

Espero que lo disfrutéis

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Artículo NIXNOX en AstronomíA. La campaña comienza

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Después de un invierno en que las nubes no nos han dado tregua, perece que el tiempo empezará a mejorar. Hasta las maratones messier han tenido pocas posibilidades de éxito este año. Pero hay que empezar a prepararse para la temporada que se avecina de observaciones.

Entre las diversas actividades en las que participar está el conocido proyecto NIXNOX de la SEA. Ya tenemos definidos los procedimientos de observación y los objetivos. En el número de abril de la revista AstronomíA aparece un artículo con toda la información.

Proyecto NIXNOX. Disfrutando de los cielos estrellados de España

En otras ocasiones ya he hablado aquí de este proyecto y del software que he ido desarrollando para ayudar a los observadores. Se trata de una buena oportunidad para llevar a cabo un trabajo científico dentro de la colaboración entre Profesionales y Aficionados a la astronomía. A continuación dejo una serie de enlaces de interés.

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Poblaciones cercanas a un lugar de observación

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En muchas ocasiones necesitamos conocer dónde se encuentran los núcleos urbanos respecto a un lugar de observación. Unas veces para preparar una salida de observación y otras a la hora de la reducción de observaciones. Se puede utilizar una pequeña consulta SFSQL usando la Base de Datos espacial, tomando como referencia la posición del lugar de observación.

http://www.astroide.es/cielooscuro/alrededores.php

Usando esta técnica junto a la proyección de los resultados sobre cartografía, he añadido un módulo a la Aplicación para Tratamiento de Datos de Cielo Oscuro. Dado un lugar de observación, se calculan los 10 municipios más cercanos, mostrando sus distancias, azimuts desde el norte y número de habitantes a partir del último padrón. Además se dibuja en el mapa un trazo uniendo el lugar de observación con los municipios.

De esta forma, se puede tener una referencia de cómo influyen las fuentes luminosas sobre ese lugar.

ACCESO AL MÓDULO

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Otras formas de representar fuentes de contaminación lumínica

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Además de las fotos de satélite nocturnas que estamos acostumbrados a ver llenas de fuentes de iluminación a lo largo de todo el planeta, existen otros indicadores de la ubicación de zonas donde se produce este efecto.

Una forma de visualizar la distribución de población y de ahí las zonas donde se concentra la iluminación, es utilizar los Códigos Postales. En el mapa he georreferenciado la mayoría de los Códigos Postales de la España, más de 6600, solo faltan los correspondientes a Navarra y el País Vasco. Aunque el número de códigos no es muy alto, da una idea de las zonas con mayor concentración

Otras zonas menos densamente pobladas es Canarias

Otras formas de representación que tienen más que ver con la distribución real de población es la situación de los núcleos urbanos.  En el mapa de abajo he recogido todos los polígonos formados por los Núcleos Urbanos a partir de información geográfica de Andalucía. Eliminando los textos y cualquier línea de división, se aprecian las zonas de mayor concentración y recuerda a los mapas de satélite. En la imagen de abajo puede verse la imagen resultante y la imagen procedente del satélite. Pulsando sobre la imagen podéis verla ampliada

Más información sobre cartografía en AstroIDE

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Equipo SQM montado sobre trípode para mediciones All Sky

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El instrumento más extendido para realizar mediciones de Cielo Oscuro es sin duda el Sky Quality Meter (SQM), de la empresa Unihedron. Es fácil de utilizar, basta con apuntar el sensor hacia el cenit y leer la medida en el visor.

Además de las medidas del cenit, se pueden llevar a cabo otras de toda la bóveda celeste. Sería más fácil utilizar una cámara All Sky, pero mucho más costoso. La idea es ir tomando medidas orientando el sensor hacia diferentes altitudes sobre el horizonte y hacia varios azimuts. Como el área medida por el SQM es de 20º, se puede tener una idea aproximada de la distribución de luminosidad en todo el cielo.

Para llevar a cabo las mediciones lo más cómodamente posible, he montado el SQM sobre un trípode y le he añadido un Inclinómetro. Para orientar el conjunto en Azimut se utiliza una brújula. Un inclinómetro permite obtener la inclinación sobre el horizonte de forma precisa, al ser un instrumento digital. Otras soluciones pasan por adosar un círculo graduado al trípode y medir así el grado de inclinación.

En las fotografías se puede ver el conjunto una vez montado. El SQM se orienta hacia el cenit inicialmente, y con el trípode se puede inclinar hasta conseguir la distancia cenital buscada.

El resultado de las mediciones da una idea más real de la contaminación lumínica que afecta al lugar de observación. Una ventaja añadida es que, al estar georreferenciadas las medidas, esto es, conocemos la latitud y longitud desde la que se realizaron las mediciones, y la orientación de las mismas, es posible conocer las fuentes de la contaminación.

Abajo, un ejemplo de las mediciones, en arcosegundo cuadrado,  realizadas a las afueras de Villatobas (Toledo) el 5 de febrero de 2011. Puede apreciarse la caída de las medidas hacia los 150º de Azimut, y una segunda caída en la dirección de Villatobas. En esa dirección se encontraba la población de Corral de Almaguer que iluminaba el cielo, lo que explica la pérdida de calidad en esa zona del cielo. Se han representado las medidas en el zenit, a 45º y a 60º de distancia zenital. Cuanto mayor es la distancia zenital, mayor es la contaminación, y el área afectada es también mayor

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Comparativa de modelos de conversión de magnitudes de Cielo Oscuro

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En el post anterior he tratado el tema de la conversión de medidas tomadas en unidades de Magnitud por arcosegundo cuadrado a Magnitud límite visual. Entre la documentación disponible sobre el sensor SQM, he encontrado otros modelos que permiten esta conversión. Entre ellos, el más interesante me ha parecido el que aparece en un artículo de Nils Olof Carlin, a partir del trabajo de Schaefer, B.E. Feb. 1990. Telescopic Limiting Magnitude. PASP 102:212-229

Según este trabajo, las expresiones que relacionan ambas magnitudes se describen por las siguientes ecuaciones, que llamaré NELM en el gráfico de abajo. En las páginas de Unihedron, hay una calculadora que aplica las expresiones de Schaefer.

He hecho una comparativa de los dos modelos, el de Garstang, (post anterior), y el de Schaefer (NELM en el gráfico), que se puede ver en las figuras que siguen, mostrando los valores de magnitud límite visual para medidas desde los 16 a las 24 magnitudes por arcosegundo. La primera muestra gráfica reproduce los valores aplicando las ecuaciones 1 y 3 de Garstang, en azul, y en la segunda, he corregido la condición de la ecuación 3 para crear otra expresión lineal comparable a las de Schaefer.

La diferencia se hace menor al disminuir el brillo, y se debe a que en las expresiones de Schaefer se toma como magnitud límite visual de la 7.93. Para comprobar las dos, las he aplicado en un pequeño programa que se puede usar abajo.



Un trabajo, que creo que es muy interesante de cada a las campañas IACO y NIXNOX, y que he comentado con otros en la lista de Cielo Oscuro CelFosc, es estudiar la distribución de valores O-C de la magnitud límite. Siendo O los valores obtenidos visualmente por varios observadores y C el calculado a partir de medidas de magnitud por arcosegundo cuadrado con el SQM. Esto daría una medida de la desviación de cada observador y una expresión para un conjunto de observadores.

Para ello hay que recoger el mayor número posible de medidas visuales y a la vez esos observadores deben haber obtenido medidas con el SQM en las mismas condiciones.

Recuerdo que me interesa cualquier mejora.

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Magnitud Visual a partir de Magnitud por Arcosegundo cuadrado

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En las diferentes iniciativas que se están llevando a cabo para  medir la calidad del cielo, como el proyecto NIXNOX del que ya hemos hablado aquí en alguna ocasión, está muy extendido el uso de sensores, como el SQM. Este tipo de dispositivos presentan las medidas en unidades de Magnitud por Arcosegundo cuadrado. Otros proyectos, como IACO, se dedican a obtener medidas de magnitud límite apreciadas por un observador visual.

He estado buscando alguna expresión para transformar esta unidad en magnitud visual, y entre la literatura que he encontrado, me ha llamado la atención el trabajo de George Zotti Measuring Light Pollution with a Calibrated High Dynamic Range All-Sky Image Acquisition System, de 2007. El trabajo se centra en el uso de cámaras All-Sky para el seguimiento automático del cielo y la toma de imágenes HDR (High Dynamic Range). Existen otras expresiones que difieren en el modelo atmosférico que tienen en cuenta. El trabajo de R.H. Garstang Model for artificial night-sky illumination, PASP 98, p.364-375, de 1986, es un ejemplo.

Entre las expresiones empleadas en el trabajo de Zotti, las ecuaciones 1 y 3, permiten hacer una conversión de estas magnitudes, así que he preparado un pequeño programa JavaScript que sirva de conversor, y que toma como entrada la medida del SQM en magnitudes por arcosegundo cuadrado y devuelve la magnitud límite visual correspondiente. Es un valor teórico, y si se compara con las medidas de magnitud límite obtenida visualmente, la cual puede variar entre observadores, se obtendrían valores diferentes, pero podría servir de referencia para la comparación de ambas medidas.

A continuación se muestra el código fuente y un ejemplo de funcionamiento, para convertir ambas magnitudes




<html>

<script language="javascript">
/*
	Conversión de magnitud por arcosegundo cuadrado a magnitud visual y viceversa
	José Gómez Castaño
	www.meridi.es
	18 de enero de 2011
	version 1.1

*/
function mag2v(mag){
	if (mag < 23.2){

		b = 34.08 * Math.exp(20.7233 - 0.92104 * mag);

		if (b <= 1479){
			v = 7.93 - 2.71 * Math.log (1 + 0.1122 * Math.sqrt(b),Math.e);
		}else{
			v = 4.305 - 2.171 * Math.log(1 + 0.001122 * Math.sqrt(b),Math.e);
		}
		v = parseInt(v *100)/100;
		alert("Magnitud visual resultante = " + v);
	}else{
		alert("Solo se calculan las magnitudes por debajo de 7 visual");
	}
}	

function v2mag(v){
	if (v < 7){
		if (v >= 3.4){
			A = (Math.exp((7.93-v)/2.71) - 1) / 0.1122;
		}else{
			A = (Math.exp((4.305-v)/2.171) - 1) / 0.001122;
		}

		b = A * A  ;

		m = (20.7233 - Math.log((b/34.8), Math.e)) / 0.92104;

		m = parseInt(m *100)/100;

		alert("Magnitudes por arcosegundo cuadrado " + m);
	}else{
		alert("Solo se calculan las magnitudes por debajo de 7");
	}
}

</script>
<body>
<form name="f1" action="" method="post">
Medicion en mag/arcsec<sup>2</sup>&nbsp;<input type="text" name="entrada" width="5">
<input type="button" name="calcular" value="Calcular mag limte Visual" onClick="mag2v(document.f1.entrada.value)"><br>
Medicion en mag V<input type="text" name="entradaV" width="5">
<input type="button" name="calcularV" value="Calcular mag por arcosegundo cuadrado" onClick="javascript:v2mag(document.f1.entradaV.value)">
</form>
</body>
</html>

Cualquier mejora será bienvenida

Pues tendiendo la sugerencia de David Galadí-Enrique, he añadido la posibilidad de convertir magnitudes visuales a magnitudes por arcosegundo cuadrado, para permitir las dos conversiones

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Cielos de Madrid, calidad del cielo desde la UCM

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Por medio de Cuaderno de bitácora estelar, me he enterado del proyecto Cielos de Madrid, de la Universidad Complutense de Madrid. El objetivo es la medición de la calidad del cielo desde las instalaciones de la UCM de forma automática y continuada. Para ello se utiliza un lente de ojo de pez acoplada a una CCD, lo que permite obtener imágenes de todo el cielo en una sola toma, al estar orientada la cámara al zenit.

Las imágenes se toman cada 20 minutos y hace un seguimiento automático y la publicación de las mismas. El instrumento se denomina ASTMON, fabricado por la empresa iTec Astronómica. Es una estación fija para la medición de la calidad del cielo y puede ser administrada remotamente . Las imágenes se publican en la web de Cielos de Madrid y puede accederse a las últimas tomas.

Aprovecho la oportunidad para recordar el Proyecto NIXNOX, y las posibilidades que nos ofrecen los dispositivos SQM a la hora de medir la evolución de la calidad del cielo, usando diferentes métodos. Abajo se pueden ver una imagen tomada con el instrumento y la última disponible

Ultima imagen disponible

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Mapas de evolución de la contaminación lumínica 1992 – 2010

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Cada vez nos acostumbramos mas a tener un cielo nocturno lleno de luces que impiden ver las estrellas. Y ultimamente, hasta a los artistas les ha dado por “iluminar la noche”.

Una buena manera de comprender un poco mejor como se va deteriorando la oscuridad de la noche y el despilfarro energetico que esto supone, es darle la vuelta literalmente a nuestra situacion, y observar la tierra desde el cielo. Desde hace tiempo, se dispone de imagenes de satelite nocturnas de la superificie terrestre. Y de cuando en cuando aparecen en periodicos, normalmente para rellenar los huecos provocados por la falta de otro tipo de noticias.

Entre otras tareas, la mision DMSP de la agencia NOAA de Estados Unidos, lleva a cabo este tipo de tomas nocturnas. Aprovechando las observaciones realizadas desde 1992 hasta hoy, es posible hacer un recorrido historico para tomar conciencia de como ha ido empeorando la situacion. Para poder analizar estas observaciones, he recogido las mas importantes en un solo entorno. Desde el, se puede navegar por todo el planeta en ese periodo de tiempo y detenerse en cualquier zona de interes, haciendo zoom sobre ella.

Las imagenes muestran la iluminacion una vez eliminada la luz lunar y crepuuscular. De esta forma, las zonas brillantes corresponden a emisiones provocadas desde tierra por la iluminacion procedente de actividades humanas.

VISUALIZAR EL MAPA INTERACTIVO

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Cielo oscuro Proyecto NIXNOX

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Cielo oscuro puede parecer una perogrullada, ¿pero es que alguien dispone de un cielo oscuro en la noche? A parte del derroche que supone el despilfarro energético de tener sobreiluminadas nuestras ciudades, impide que la noche sea lo oscura que es naturalmente. Incluso ultimamente a los artistas les ha dado por “iluminar la noche”.

No es sólo una cuestión estética. La observación astronómica o el movimiento migratorio de las aves durante la noche están comprometidos si las condiciones de iluminación no son las correctas.

Entre las iniciativas que se llevan a cabo para luchar contra la contaminación lumínica, acaba de arrancar el Proyecto NIXNOX, de la Sociedad Española de Astronómia.

El proyecto se centra, sobre todo, en cuantificar la iluminación nocturna de nuestros cielos. Es una campaña de observación de la oscuridad, no de las estrellas o planetas. Otras iniciativas ya comenzaron hace tiempo, como Investigación y Acción sobre el Cielo Oscuro.

NIXNOX trata de medir el brillo del cielo nocturno usando un isntrumento llamado Sky Quality Meter. Este permite obtener mediciones cuantitativas en unidades de magnitud visual por arcosegundo cuadrado, de forma que se obtienen resultados cuantitativos. Hasta ahora, en otras campañas, las medidas se llevaban a cabo contando las estrellas de una zona determinada y infiriendo la magnitud límite. El uso de este instrumento hace que las medidas puedan ser compartidas y comparables entre observadores. El que su precio sea reducido, hará que se puedan recopilar muchas observaciones.

En estos momentos, el proyecto está arrancando y se necesita incorporar observadores que proporcionen medidas de todo el territorio. Además están en marcha trabajos relacionados con la logística, calibración, recogida y compartición de datos, etc.

Para colaborar con el proyecto, he publicado unas notas sobre los formatos de intercambio y publicación de datos.

Presentación NIXNOX en el XIX Congreso Estatal de Astronomía

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