[論文レビュー] LA Palma Night-Sky Brightness

Chris Benn, Sara L. Ellison|ArXiv.org|Sep 9, 1999

Impact of Light on Environment and Health参考文献 5被引用数 67

ひとこと要約

本研究は、1987年から1996年までの間、La Palma観測所で427枚のCCD画像を用いて月なしだ夜空の明るさを測定し、太陽活動最小期における中央値の夜空明るさがB = 22.7、V = 21.9、R = 21.0 mag arcsec⁻²であり、光PollutionがVおよびRバンドで0.10 mag未満にとどまっていることを明らかにした。結果は、La Palmaが人工的空の明るさが最小限に抑えられた高品質な暗黒地域であることを裏付け、主に光Pollution制御が厳密に行われているためである。

ABSTRACT

The brightness of the moonless night sky above La Palma was measured on 427 CCD images taken with the Isaac Newton and Jacobus Kapteyn Telescopes on 63 nights during 1987 - 1996. The median sky brightness at high elevation, high galactic latitude and high ecliptic latitude, at sunspot minimum, is B = 22.7, V = 21.9, R = 21.0, similar to that at other dark sites. The main contributions to sky brightness are airglow and zodiacal light. The sky is brighter at low ecliptic latitude (by 0.4 mag); at solar maximum (by 0.4 mag); and at high airmass (0.25 mag brighter at airmass 1.5). Light pollution (line + continuum) contributes < 0.03 mag in U, approximately 0.02 mag in B, approximately 0.10 mag in V, approximately and 0.10 mag in R at the zenith. This paper is a summary of results which are presented in full elsewhere (Benn & Ellison 1998, La Palma Technical Note 115).

研究の動機と目的

• La Palma観測所、すなわち最高水準の暗黒地域における、固有の明るさと人工的明るさの寄与を定量化すること。
• 太陽活動、空気質量、地理的位置が夜空明るさに与える影響を評価すること。
• 近隣および地域的な発光源からの光Pollutionが空の明るさに与える寄与を評価すること。
• 他の暗黒地域と比較し、国際天文学連合（IAU）の暗黒空基準に適合しているかどうかを評価すること。

提案手法

• 1987年から1996年の間、63日間の光度測定可能な夜に、アイザック・ニュートン望遠鏡およびヤコブス・カプトレイン望遠鏡で撮影された427枚のCCD画像から夜空明るさを測定した。
• 星、星雲、宇宙線、CCD欠陥のない領域を選別し、正確な夜空背景明るさの測定を実施した。
• 大気発光強度の天頂距離（空気質量）に伴う変化をモデル化するために、van Rhijn式を用いた。
• 人口と距離に基づき、近隣の町や島からの光Pollution寄与をGarstangモデルを用いて推定した。
• 夜空スペクトルのスペクトル的特徴を分析し、大気発光（例：OHバンド、NaD）、黄道光、人工放射（Hg、Na線）の寄与を分離した。
• NaDおよびHg線の等価幅を計算し、光Pollutionに起因する線発光寄与を直接推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 太陽活動最小期における、高黄道・銀河赤緯でのLa Palmaの中央値夜空明るさは何か？
• RQ2 太陽活動、空気質量、黄道赤緯に伴い、夜空明るさはどのように変化するか？
• RQ3 U、B、V、Rバンドにおける人工的光Pollutionが夜空明るさに与える寄与は何か？
• RQ4 La Palmaの夜空明るさは他の暗黒地域と比較してどうか？また、IAUの暗黒空基準を満たしているか？
• RQ5 サハラ砂漠の粉塵などの大気条件が、夜空明るさにどの程度影響を与えるか？

主な発見

• 太陽活動最小期（1994年～1996年）におけるLa Palmaの中央値夜空明るさは、高高度および高銀河／黄道赤緯での測定で、B = 22.7 ± 0.03、V = 21.9 ± 0.03、R = 21.0 ± 0.03 mag arcsec⁻²であった。
• 黄道面では黄道極と比較して0.4 mag明るくなり、太陽活動最大期では太陽活動最小期と比較して0.4 mag明るくなった。
• 空気質量1.5（天頂距離約45°）では、大気を通る光路長が長くなるため、夜空明るさが0.25 mag増加した。
• Uバンドでは連続スペクトルに寄与する光Pollutionは0.03 mag未満、Bバンドでは約0.02 mag、VおよびRバンドでは約0.10 magであった。
• 総合的な光Pollution寄与は、IAUが提唱する暗黒地域の0.1 magの閾値をはるかに下回っており、効果的な光制御がなされていることが示された。
• Iバンド（20.0 mag arcsec⁻²）の夜空明るさは、OH発光バンドが支配的であり、1晩を通じて最大2倍の変動を示した。