Polarisation des Nachthimmels am Paranal



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The Olbers paradox shows the resulting contradiction in the prediction of a bright night sky and its actual dark appearance. Heinrich Wilhelm Olbers formulated this problem in 1823. It concerns world models that correspond to the perfect cosmological principle. In an infinitely extended universe with a uniform distribution of stars over long distances. Under these conditions, the light of a star would have reached the earth from every direction and the sky would appear at least as bright as the surface of the stars after a long time. The problem resolved itself as mam realized that the universe is unlimited but not infinite and expands.

The Paranal considered one of the darkest locations in the world - even here the is night sky isn´t not, between the stars is still one To recognize sky lights.

Night-Sky-Videos

Why is the sky not really dark?

3 possible solutions:
-light comes from outside the solar System (Galactic cirrus)
-light comes from inside the solar system (Zodiacal light)
-light comes from earth (Airglow: recombination-effects in the upper atmosphere)



The airglow phenomenon has various chemical reactions which have been observed to emit electromagnetic energy as part of the process. Domestic are:
- the green one: 90 - 100 km by Oxigen
- the red one: <90 km red-yellow by Sodium (Na)

Well visible is the airglow from the ISS:



Galactic Cirrus: (Integrated Flux Nebula)

M 81/82 with a long exposure time:



Galactic dust ist best visble in Infrared, but its also visible as reflection nebular at very lon Exposure times.







Jupiter produces structures in the Zodical Light which we were able to photograph in Chile with long exposure times.


But the question ist: What´s the light outside the zodical band and the band of the Milky way?
Depends ist on the Galaxy or on the solar system or on the earth??


Possible solution to find an answer:

Galactic Cirrus and Zodiacal light are reflections on dust an should be polarized.
---> If the Night-Glow depends on Galactic Cirrus, the polarization should change with the position of the Milky Way.
---> If the
Night-Glow depends on Zodiacal light, the polarization should change with the position of the sun
--->
If the Night-Glow depends on light comes from earth (Airglow), the polarization should be independend during the night




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.



Is it a coincidence ?

Wikipedia says:




2. Chance:  Chile 2019

Diesmal wurde mit einem Fisheye und einem geößeren Filter gearbeitet:







----> No relation between polarization of the night sky an the position of the sun!
(open question: But perhaps an influence oft the Milky way?)



Second measurement without Milky Way:





----> no influence of the position of the sun
----> no influence of the position of the Milky Way

------> Polarisation is like a ring surrounding the horizon.
           Airglow is like a ring
surrounding the horizon.
           -----> Airglow is the dominant factor for the polarization of the night sk
y.



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