Geri Dön

Measurement and analysis of sky brightness in tae-3: A case study in Antarctica

Tae-3 kapsamında gökyüzü parlaklığı ölçümü ve analizi: Antarktika için vaka çalışması

PDF İndir

  1. Tez No: 637054
  2. Yazar: FURKAN ALİ KÜÇÜK
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEYHAN KAHYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Astronomi ve Uzay Bilimleri, Meteoroloji, Astronomy and Space Sciences, Meteorology
  6. Anahtar Kelimeler: Antarctica, Light Pollution, Sky Quality
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Atmosfer Bilimleri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 85

Özet

Gökbilimciler ve atmosfer bilimciler genellikle yaşadığımız evreni ve atmosferi analiz etmek için gökyüzünden gelen ışığı kullanırlar. Işık, atmosferde tozlar ve moleküller tarafından dağılmış uzun bir yol izler. Sonuç olarak, gökyüzündeki doğal parlaklık bozulur ve artar. Gözlemler, gösteriyorki yanlış tasarlanmış yapay aydınlatmanın yaygınlaştıkça Dünya'daki yaşamın olumsuz etkilendiğini göstermiştir. Bunun en bilinen örneği, kumsallarda yuva yapan deniz kaplumbağalarıdır. Kaplumbağa yavruları suya yansıyan ışıkları seyrederek denize ulaşırlar. Karadaki yapay aydınlatma yoğunlaştığında deniz kaplumbağaları bilinçli olarak yollarını kaybeder. Göçmen kuşlar ise, yıldızları ve Ay'ı navigasyon olarak kullanırlar. Fazla ışık yollarını kaybetmelerine sebep olur. Ayrıca bu kuşların çoğu, ışıklı gökdelenler ve projektörler nedeniyle fazla ve yanlış yöne uçaktan yorgunluktan ölebiliyor. Bazı kuğu toplulukları, Sibirya'da yumurtlamanın başlangıcında erken dönebiliyor. İnsan eliyle yapılan tüm sorunlar gibi fazla aydınlatma da ışık kirliliği yaratarak dünyamızın geleceğinive üzerinde yaşayan tüm canlı yaşamı olumsuz etkilemektedir. Bu olumsuz etkilerin bazıları önceden öngörülemeyebiliyor. Yapay aydınlatmaların yanlış kullanımı sonucunda insanlık tarihi arasına olumsuz bir perde çeklimiş oluyor. Yapay aydınlatmalardan en çok ve tarihsel süreçte de en çok etkilenen atmosfer bilimciler ve astronomlardır. Atmosfer bilimciler, yaşadığımız dünyanın atmsoferini anlamaya çalışırken, astronomlar da içinde yaşadığımız evrenin kökenini, yaşını ve yapısını anlamaya çalışırlar. Atmosfer ve astronomi bilimleri bakımından gök parlaklığına sebep olan unsurların hepsinin önemi çoktur. Kullanılan yapay aydınlatmalar uzaklara kadar etkisini gösterebilmektedir. Bu da gece gökyüzü kalitesi hassas ölçümlerini olumsuz etkiler. Gece gökyüzü palaklığı açısaniye kare başına kadir olarak verilir. Kadir ölçeği bir logaritmik sayı ölçeğidir. Gece gökyüzünde yıldız gözleri sırasında iki yıldızın görğnen ışık şiddetlerinin oranı 100 ise bunların kadirleri arasındaki fark 5 olarak söylenir. Gökyüzünde gördüğümüz en parlak cisim olan Güneş'in kadir ölçeği -26,73 olarak bilinmektedir. Dünya üzerinde karanlık gök yüzüne sahip ve gece gökyüzü parlaklığı mükemmel sayılabilecek yerler sınırlıdır. Dünya üzerindeki en karanlık gökyüzü olan mükemmel gökyüzünden şehir merkezine kadar olan sınıflandırma Bortle Karanlık Gökyüzü Ölçütü oalrak bilinir. Bu ölçüt mükemmel gökyüzü, tipik karanlık, kırsal, kırsal geçiş, banliyö, parlak banliyö, şehir geçişi, şehir ve şehir merkezi sınıflarından oluşmaktadır. Şehir merkezleri gibi gece gökyüzü parlaklığının fazla olduğu yerlerde aşırı miktarda aydınlatma yapıldığı hemfikir olarak görülmektedir. Bu aşırı miktarda ışık harcandığının yani enerji savurganlığının göstergesidir. Kullanılmayan, boşa giden, uzaya kaçan ışık; boşa harcanan enerjinin yanısıra boşa harcanan doğal kaynaklardır. Doğru aydınlatmanın yapılmadığı yerlerde ihtiyaçtan daha çok ve daha uzun süreli ışık kullanımı vardır. Uluslararası Karanlık Gökyüzü Birliği'nin araştırmasına göre dış aydınlatmalarda kullanılan ışığın %30'u boşa gitmektedir. Işık kirliliğin çok az bilinen bir diğer etksisi ise hava kirliliğine etkisidir. Işık, hava kirliliğine doğrudan ve dolaylı yollardan etki etmektedir. Boşa giden elektrik enerjisini üretmek için kullanılan fosil yakıtları hava kirliliğine neden olmaktadır. Parlak şehir ışıklarının geceleri havayı temizleyen kimyasal tepkimeleri engellemesiyle doğrudan etkiyle hava kirliliğinin azalmasını engellemektedir. Atmosfer kimyasının en önemli moleküllerinden biri azot kökleridir. Azot kökleri, hava kirliliğine neden olan moleküllerle kimyasal tepkimeye girerek oksitleyici görev yapmaktadır. Hava kirleticisi ozonun atmosferde olması sağlık sorunlarına sebep olabilir. Yapay aydınlatmaların olmadığı yerlerde azot köklerinin bozulması hiçbir zaman gerçekleşmez. Bu durumda hava kirliliğinin azalmasını engeller. Işık krililiği ve gökyüzü parlaklığı ölçümleri yeryüzünden, havadan ve uzaydan yapılmaktadır. Yeryüzünden yapılan ölçümlerde CCD kamer, DSLR kamera veya SQM gibi cihazlar kullanımaktadır. Havadan yapılan ölçümlerde ise uçak veya drone kullanılmkatadır. Farklı amaçlar için kullanılan uydular yardımıyla da dünyanın yüksek çözünürlüklü görüntüleri elde edilerek ışık kirliliği haritaları oluşturabilir. Ölçüm için en sık kullanılan ise SQM cihazıdır. İlk olarak amatör astronomlar tarafından kullanılmaya başlanan cihaz kolay kullanımı ve taşınabilir olmasıyla birlikte herkes tarafından da kullanılmaya başlandı. Hem sabit istasyonlar hem de mobil kullanım için farklı modeller içeren SQM cihazı, 20 derecelik koni içerisinde bulunan ve cihaza doğru yönlendirilen ışığı algılar. Bu cihaz ile birlikte gece gökyüzündeki yıldızların parlaklığo ve gökyüzü kalitesi ölçümü yapılabilir. İncelenecek gökcisminin ışık yoğunluğunu ölçmek için karanlık, nemsiz ve hava kirliliğinin neredeyse olmadığı yerlere ihtiyaç vardır. Atmosferin dağılmasından buluta kadar birçok faktör, gelen ışığın yoğunluğunu azaltır. Bilim insanları sakin bir atmosfere sahip yerleri tercih eder. Antarktika'da bir teleskop inşa etmeyi önerilecek olunursa, Antarktika'nın bir kısmının üzerindeki sakin atmosfer parametrelerini incelemek gereklidir. Yıldız ışıkları atmosferden geçerken saçılır. Dünya atmosferi olumsuz etki oluşturur. Bu etki, kavurucu kumdan yükselen sıcak havaya bakmanın neden olduğu bir çölün gözle görülür parıltısına benzer. Antarktika, şehir ışıklarından uzak bir yer olarak bilinmektedir. Örneğin, Hubble Uzay Teleskobu, atmosferimizin üzerinde yörüngede döndüğü için titreme sorununu tamamen ortadan kaldırır. Antarktika'da bir teleskop inşa etmek için en önemli şey sakin atmosfer parametreleridir. Gökyüzü parlaklığının kaynağı iki kaynağa ayrılır: doğal ve yapay kaynaklar. Birincil parametreler, ay ve dünyadan yansıyan güneş ışığı, yıldız ışıklarının atmosferdeki yayılması, Zodyak Işığı ve Aurora'dır. İkincisi ise yapay kaynaklardır. Yanlış aydınlatma bunun en büyük nedenlerinden biridir. Sönük yıldızları ve gökyüzündeki küçük değişiklikleri gözlemlemek için çok karanlık bir gökyüzüne sahip olmak gerekir ve gökyüzü parlaklığı 19 kadirden az olmamalıdır. Ayrıca, gece gökyüzü parlaklığı, ışık kirliliğinin nispi yoğunluğunu karakterize etmek için bir çevresel değerlendirme göstergesi olarak kullanılabilir. Bu çalışmada, Antarktika kıtasındaki 62 S 58 W ve 66 S 66 W koordinatları arasındaki gökyüzü parlaklığı verileri, SQM cihazı kullanılarak büyüklük / açı saniye² cinsinden toplanmıştır. Sefer boyunca gemiye sabitlenen SQM cihazı sayesinde birer saniyelik aralıklarla gökyüzü kalitesi ölçümü yapıldı. Cihaz, geminin ışık ve dumanının elde edilen verileri olumsuz etkilemeyeceği bir alana sabitlenir. 03.02.2019-01.03.2019 tarihleri ​​arasında gerçekleşen TAE-3'te (Türk Antarktika Seferi 3) yaklaşık bir ay boyunca“Sky Quality Meter”adı verilen taşınabilir bir ışık algılama cihazı kullanılarak Antarktika HorseShoe Adası çevresinde gece gökyüzü parlaklığı ölçüldü ve izlendi. Sky Quality Meter (Gökyüzü Kalitesi Ölçer) (SQM), gökyüzü parlaklığını ölçmek için uluslararası birim olan (mag/arcsec²) olarak gece gökyüzünün parlaklığını anında ölçebilen bir cihazdır. Ayın doğuşu ve batışı, gün doğumu-gün batımı, sivil, denizcilik ve astronomik alacakaranlık, gökyüzünü gözlemlerken olumsuz etkilere neden olur. Ayrıca, Bulutluluk ve sıcaklık, astronomik ve meteorolojik parametreleri de ölçüldü. Yeterli güvenilirlik ve doğruluk verilerini sağlamak için, her bir safha başlamadan önce, gece gökyüzü parlaklık verilerini almak için SQM'lerin kullanılmasında uygun prosedürler hakkında tüm araştırmacılra eğitim verilmiştir. Ölçüm sonuçları gösterdi ki cihazın en düşük değerinin 5.89 mag/arcsec²dir. Bu değer, cihazın güneşin parlaklığına duyarlılığı olarak gösterilebilir. Şubat ayında ölçülen değerlere bakıldığında, en yüksek değer olan 20,39 mag/arcsec² olup, normal ışık kirliliği olan şehirlerdeki değerlere eşittir. Bunun yanı sıra sefer boyunca ölçülen PM10 ve PM2.5 değerlerinin, gökyüzü kalitesi ölçümlerini olumsuz etkilediği gözlenmektedir. Partikül miktarı ile Aurora görünürlük oranı arasında bir ters orantı olduğu saptanmış ve bu iki parametrenin gökyüzü kalitesine etkisinin benzer olduğu belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, sinoptik ve mezo-ölçek faktörlerinin her ikisi de zamansal sıcaklık değişimlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Gökyüzünü daha iyi gözlemlemek için bu değişiklikleri izlemek çok önemlidir. Doğal ışıklardan ve yapay ışıklardan saçılma astronomik gözlemleri olumsuz etkiliyor. Atmosferik parametrelerdeki değişkenlik, gözlemleyebileceğimiz parlaklık sınırını düşürür ve sönük yıldızların gözlemlenmesini engeller. Bu, görülebilen yıldızların sayısını etkiler. Gözlem süresinin kısa tutulmasınına neden olmaktadır. Yıldız, ufuksal koordinatlarında ne kadar yüksekte olursa olsun, kısa süreli gözlem yapılmasına neden olur. Şubat ayında yapılacak gözlemlerin atmosferik parametreler üzerinde olumsuz etkileri olduğunu gösterdik. Bu, Şubat ayında yapılacak gözlemler için öncelikle meteorolojik verilerin incelenmesi gerektiğini göstermektedir. TAE-3 ve TAE-4 verileri karşılaştırıldığında, maksimum ve minimum değerler benzerdir. Atmosferik parametreler de neredeyse benzer bir salınım gösteriyor gibi görünüyor. Şubat 2019 ve Şubat 2020'de ölçülen ölçümlere bakıldığında bulut kapalılığı 5 / 8'e benzerken, aurora değerlerinin maksimum yüzde 2 olduğu görülüyor. Şubat 2020'de elde edilen PM2.5 ve PM10 değerlerinde ise 2019'a göre tepe değeri bulunmuyor. Bu da Antarktika'daki Horseshoe Adası'nda yapılacak gökyüzü gözlemleri için atmosferik parametrelerin önemli olduğunun kanıtı olarak sunulabilir. Gökyüzünü gözlemlemek ve atmosferik parametreleri ölçmek için bu ölçümleri izlemek çok önemlidir. Projemiz, TAE-4 kapsamında devam etmiş ve ölçümlerinin karşılaştırmalı bir analizi gerçekleştirilmiştir. Gökyüzü kalitesi ölçümlerinin devam ettirilmesinin yanında Aurora görünürlüğünün ve partikül miktarındaki değişimin takip edilmesi gelecek çalışmalar kapsamında büyük öneme sahiptir.

Özet (Çeviri)

Astronomers and atmospheric scientists usually use light from the sky to analyze the universe and atmosphere we live in. Light travels a long way in the atmosphere, scattered by aerosols and molecules. As a result, the natural glow in the sky deteriorates and increases. Sky brightness is caused by two main sources as artificial and natural. Basic parameters are the sunlight reflected from the moon and the earth, the diffusion of star lights in the atmosphere, the Zodiac Light, and the Aurora. The secondary parameters are artificial resources. Incorrect urban lighting planning is one of the biggest reasons for this. To observe the fainter stars and small changes in the sky, it is necessary to have a very dark sky and the sky brightness should be less than 19 magnitudes. The night-sky brightness can be used as an environmental assessment indicator to characterize the relative intensity of light pollution. The night-sky brightness was measured and monitored around Antarctica Horseshoe Island using a portable light-sensing device called“The Sky Quality Meter”for about a month in TAE-3 (Turkish Antarctic Expedition 3) that took place between 03.02.2019-01.03.2019. These measurements are taken between 62 and 67 degrees Southern Latitudes. The Sky Quality Meter (SQM) is a device that can instantaneously measure the brightness of the night sky in units of mag/arcsec², the international unit for measuring sky brightness. The positions of moonrise/moonset, sunrise/sunset, civil/nautical, and astronomical twilight which cause poor sky quality when observing the sky are calculated. The cloud cover and temperature, to study astronomical and meteorological parameters were measured as well. Before the start of each phase, training was provided to all parameters on the procedures in using the SQMs to take night sky brightness data. For the measurement results, the lowest value of the device is expected as mag/arcsec². This value can be shown as the sensitivity of the device to the brightness of the sun. Looking at the values measured during February, the highest value; 20.39 mag/arcsec², was equal to the values in cities with normal light pollution. Particulate values ​​measured throughout the expedition are observed to affect the sky quality measurements adversely and it was determined that there was an inverse ratio between the number of particles and the visibility ratio of Aurora. For a better view of the night sky for several scientific reasons, monitoring atmospheric parameters and brightness elements is really important. Our project continued within the scope of TAE-4 and a comparative analysis of its measurements was carried out. In addition to continuing sky quality measurements, monitoring the visibility of Aurora and the change in the number of particles is of great importance for future studies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    835448

    Ensemble and deep learning on astronomical data with different modalities

    Astronomik veride farklı kiplerle topluluk öğrenmesi ve derin öğrenme

    FATMA KUZEY EDEŞ HUYAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Astronomi ve Uzay Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMRE ONUR KAHYA

    PROF. DR. ZEHRA ÇATALTEPE

  2. Tez No

    335869

    Yeryüzü sıcaklıklarının uzaktan algılama tekniği ile belirlenmesi: Tek-kanal yöntemleri

    Retrieval of land surface temperature using remote sensing techniques: Single-channel methods overview

    BAHADIR ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HİLAL GONCA COŞKUN

  3. Tez No

    19270

    Düşük gerilim devreleri ve simülasyon programları ile analizi

    Low-voltage circuits and analysis with simulation programs

    MESUT BİROL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. HAKAN KUNTMAN

  4. Tez No

    75362

    Yüksek binaların mimari tasarımında düşey sirkülasyon ve asansör problemi

    Başlık çevirisi yok

    M.ZEKERİYA ÖZAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALTAN ÖKE

  5. Tez No

    68873

    GPS ile nirengi ağı sıklaştırmasında uygun yöntemin araştırılması

    The search of suitable methods for densification of geodetic netvvorks with GPS

    M.HALİS SAKA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeodezi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERSOY ARSLAN

Geri Dön