Polarisation des Nachthimmels am Paranal



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Zur Sofi 2019 in Chile wurde der Paranal besucht. Die heimat des VLT.

Der Paranal ist einer der dunkelsten Standorte der welt das SQM zeigt 22 mag - Ein Wert der nachgemessen werden konnte.

ohne Guiding: Fisheye 

geringe Brennweite ermöglicht lange Belichtungszeiten.


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Das Olbers Paradoxon zeigt den daraus resultierenden Widerspruch in der Vorhersage von a heller Nachthimmel und sein eigentliches dunkles Aussehen. Heinrich Wilhelm Olbers formulierte dieses Problem 1823. Es betrifft Weltmodelle, die entsprechen dem perfekten kosmologischen Prinzip. In unendlich erweitertes Universum mit einer gleichmäßigen Verteilung der Sterne über lange Entfernungen. Unter diesen Umständen hätte das Licht eines Sterns erreichte die Erde aus jeder Richtung und der Himmel würde erscheinen nach langer Zeit mindestens so hell wie die Oberfläche der Sterne. Das Problem löste sich von selbst, als mam erkannte, dass das Universum ist unbegrenzt, aber nicht unendlich und erweitert.



Warum ist der Nachthimmel auch an einem perfekten Standort nicht wirklich dunkel?

3 mögliche Lösungen :

-Licht kommt von außerhalb des Sonnensystems (Galaktischer Zirrus)
-Licht kommt aus dem Innern des Sonnensystems (Zodiacal light)
-Licht kommt von der Erde (Airglow: Rekombinationseffekte in der oberen Atmosphäre)


1. Das Airglow-Phänomen weist verschiedene chemische Reaktionen auf, die als Teil des Prozesses elektromagnetische Energie emittieren. Bekannt sind sind:
- das grüne Airglow: 90 - 100 km von sauerstoff
- das rote Airglow: <90 km rot-gelb von Natrium (Na)

Gut sichtbar ist das Airglow von der ISS.



2. Galaktischer Cirrus (Integrated Flux Nebula)

M 81/82  mit langer Belichtungszeit:



 
Galaktischer Staub ist im Infrarot als Reflexionsnebel bei sehr langen Belichtungszeiten sichtbar.






3. Staub im Sonnensystem (Zodical-light)

 


Jupiter erzeugt Strukturen im Zodical Light, die wir in Chile mit langen Belichtungszeiten fotografieren konnten.

Aber die Frage ist: Was ist das Licht außerhalb des Zodiakalbands und der Milchstraße?
Kommt es aus der Galaxie oder aus dem Sonnensystem ???

Mögliche Lösung für eine Anrwort ist die Polarisation:
Bei Tageslicht ist die Polarisation bei 90% Entfernung von der Sonne am größten.

 
 
Galaktischer Cirrus und Zodiacallicht sind Reflexionen auf Staub und sollten polarisiert sein.
---> Wenn das Airglow von Galactic Cirrus abhängt, sollte sich die Polarisation mit der Position der Milchstraße ändern.
---> Wenn das
Airglow vom Zodiakallicht abhängt, sollte sich die Polarisation mit dem Sonnenstand ändern
---> Wenn das
Airglow vom Airglow abhängt, sollte die Polarisation während der Nacht unabhängig sein






Die Polarisation des Zodiakallichtes war bei einem ersten Versuch 2018 in Namibia unerwartet stark. Ein geübter Beobachter konnte den Effekt mit freien Auge sehen, wenn er den Filter vor dem Auge drehte. 

Mit der Software Iris wurde ein Polarisationsgrad von etwa 30% gemessen.


Auswertung mit IRIS


Die gemessenen 20% bei 60 Grad Elogation decken sich gut mit Angaben aus der Fachlitertur.

Etwas unklar blieb, ob die Polarisation tatsächlich aus dem Zodiakallicht kommt oder ein überlagernder Effekt des polarisierten Nachthimmels ist.

Daher wurde am Morgen nochmal der Himmel als ganzes auf Polarisation unterssucht. Der Effekt ist erstaunlich.

Polarisation des Gesamthimmels als Animard Gif

Für die Polarisation des Gesamthimmels sind verschiedene Ursachen denkbar. Ein kumulierter Effekt des Galaktischen Zirrus, ein Leuchten in unserer Erdatmosphäre oder Reflektion  des Sonnenlichts am planetaren Staub abseits des Zodiakallichtes. Das es auch außerhalb der Ekliptik Staub geben muss, ist bekannt. Schließlich laufen dort auch Kometen auf polnahen Bahnen. Wenn die Polarisation durch die Sonnen verursacht wird, sollten die Polarisationswinkel einen Bezug zu Sonne haben. Das läßt sich gut durch eine Überlagerung mit einem Planetariumsprogramm beweisen.

Zunächst wurde untersucht welcher Abschnitt des Himmels überhaupt fotografiert wurde. Der Filter führte doch zu einer recht starken Abschattung und das Feld ist relativ klein.

Dann wurden die Polarisationsgrade im Feld gemessen und die Polarisationswinkel bestimmt.

Abschließend wurde alles wieder per Animation im Bezug zur Sonne gesetzt

Der Bezug zur Sonne ist eindeutig. Die Minima liegen auf einer Linie mit einem Sonnenabstand von etwa 60 und 135 Grad.
Unklar ist noch wie das Resultat interpretiert werden muss.



Ist es bewiesen??

Wikipedia sagt:




2. Chance:  Chile 2019

Diesmal wurde mit einem Fisheye und einem geößeren Filter gearbeitet:







----> Kein Bezug zwischen der Polarisation des Nachthimmels und dem Stand der Sonne!
(offen Frage: Hat die Milchstraße einen Einfuss?)



Zweite Messung ohne Milchstraße:





Schlussfolgerung:

----> kein Einfluss der Position der Sonne
----> kein Einfluss der Position der Milchstraße

------> Polarisation ist ein Ring um den Horizont.
           Airglow ist wie ein Ring um den Horizont
.
           -----> Airglow ist der dominate Faktor für die Polarisation des Nachthimmels

....die Ursache des Doppelminimums ist jedoch unklar
...vielleicht ist es eine Folge von Helligkeitsunterschieden des Airglow
in den verschiedenen Richtungen des Horizonts





Weitere Informationen:

http://www.astrode.de/boheta2019.htm



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