Künstliche Aufhellung des Nachthimmels

Straßenlampen beleuchten hauptsächlich den Boden. Allerdings wird das Licht auch in Richtung Nachthimmel umgelenkt und hellt diesen auf. Dieser Effekt ist visuell und fotografisch erkennbar. In diesem Artikel wird die Wirkung von zwei verschiedenen Leuchtmitteln betrachtet: LED und Natrium-Hochdruck.

Die auf dieser Website gezeigten Astrofotos sind in der Regel digital fotografiert, nicht chemisch. Sie sind das Endergebnis einer Belichtungsreihe mit nachfolgender Bildbearbeitung. Um den Effekt des aufgehellten Nachthimmels zu zeigen, möchte ich Einzelbilder zweier Belichtungsreihen vorstellen:

Beide Bilder entstanden mit demselben Objektiv, derselben Kamera und gleichen Kameraeinstellungen. Wetter und Motiv waren allerdings unterschiedlich. Auf das Motiv kommt es hier jedoch gar nicht an. Heute geht es nur um den Gesamteindruck des Bildes, die Flächenwirkung.

Bild a) entstand am 07.11.2018. Damals brannten hier im Wohngebiet noch Natrium-Hochdruckleuchten in den Straßenlaternen.

Bild b) vom 27.10.2019 entstand hingegen zu einem Zeitpunkt, zu dem die Straßenlaternen auf LED-Leuchtmittel umgerüstet worden waren.

Im Vergleich wirkt das Bild a), links, röter, irgendwie “wärmer”, das rechte Bild b) hingegen wirkt kalt.

Zunächst ist damit klar: Irgendwas hat sich geändert. Der Himmelshintergrund vor und nach Umrüstung der Straßenlaternen ist unterschiedlich..

Betrachten wir Leuchtmittel durch optische Gitter, die eine Zerlegung des Lichts in Farben bewirken, ergeben sich folgende Bilder:

Die Natriumlampe sendet im blauen Spektralbereich einige Linien aus, erst im ausgehenden grünen bis mittleren roten Bereich ist eine breitbandige Emission zu sehen. Die LED hingegen besitzt schon im Blauen eine breitere Emission. Im grün-roten Bereich ist die Emission noch viel breiter als bei der Natriumlampe.

Dies ist gut zu sehen, sobald die Spektren in Graphen übertragen werden, in denen die Intensität über die Wellenlänge aufgetragen ist:

Die blaue Linie zeigt das LED-Spektrum, die rote Linie das Na-Spektrum. Die LED strahlt in den blauen und rotgrünen Spektralbereichen erheblich breitbandiger als die Natriumdampflampe.

Der bewirkte Effekt: Die erheblich höheren Anteile an blauem Licht machen die Emission der LED “kälter” bzw. “kaltweißer” als die der Natriumlampe. Und daher erscheint Bild b) “kälter” als Bild a).

Der Unterschied des Himmelshintergrundes auf den Astrofotos steht also im Einklang mit den Eigenschaften der Leuchtmittel in den Straßenlaternen.

Einige Asterythms-Links:
Straßenlampenspektrum
Spektren einiger Leuchtmittel
Spektren von LEDs
Einsatz eines Handspektroskop

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