www.astrocafe.hk

過去一兩年我不時外遊，到過西藏好幾次，過台灣繞著全島走了一圈登上3000多海拔總計十多天、也到過雲南高美古，最後終於在西藏落戶建立我的私人觀測站。預計今年底前Paramount ME及小型望遠鏡開光，希望明年底前600 f3.5牛反啟用。

為掌握一個初步但客觀的數據，我買了一個窄視場的Sky Quality Meter (SQM)，以量度天空背景亮度：
http://unihedron.com/projects/sqm-l/

年前香港大學也用SQM (廣視場的)做了一次全港性的天空背景亮度調查，普遍同意這份報告如實反映了香港的光害情況：
http://nightsky.physics.hku.hk/
http://nightsky.physics.hku.hk/ECF_2007 ... Report.pdf

而我最大的疑問是，近期好幾次在極緻完美的天空下，即海拔5000米，西藏阿里荒原地帶，天色透明度完美的環境下，SQM量出來的數值仍突破不了每平方角秒22等的亮度：
viewtopic.php?f=13&t=1178&start=0#p10301

曾有機會與負責建立巨型望遠鏡天文台的中科院首席科學家一起拿著SQM在西藏量度一下，然後和他們以科研器材所得的數值比較，猜想問題源自於西藏的星太亮了，就算是窄視場的SQM也會被干擾，這個和Cloudynights上的討論結果相若

好，在西藏高原上，幸福地被星光晒傷

以下是 Unihedron 負責人 Anthony Tekatch 對有關問題的一些看法：

A very interesting question. It is true that there will be less absorption of incoming starlight - and also incoming scattered light from the ecliptic plane (responsible for the zodiacal light, zodiacal band, etc which are significant sources of night-sky surface brightness).

In the green part of the spectrum, the total amount of suppression of starlight by the atmosphere at the zenith is about 0.2 mags. There might be a larger contrast if the center of the galaxy was high in the sky, since it likely contributes about 0.3 mags/sq arcsec of additional surface brightness.

SQM﹣L 的敏感角有差不多 10 度，在 10 度範圍內由星星所造成的亮度理論值應該怎樣算？

我猜開發人已把這些平均化了，當然我發現避開有亮星的天區，數值的確會下降些許的，其中一定要避開銀河區域，所以在同一時刻，就算不計及其他因素，SQM-L指向不同天區，數值都有0.5等以內的變化。

開發人告訴我最暗的讀數超過23等的

http://unihedron.com/projects/darksky/d ... stics=true

我有少許懷疑，西藏的高海拔大氣透明度，真的扭曲了SQM-L的讀數。

按道理，天文台是用望遠鏡指向沒有可見星的窄小天區量度天空亮度的，所以SQM只能作一個概括的指標去度量不理想的夜空。

其實 SQM 讀數的實際意義是甚麼呢？例如說讀數是 20 ，是不是等於有無數 20 等的星星排滿天上的光度？

每平方角秒的背景亮度，square arcsec

因為我只需要一個相對數值作參考，所以我沒細讀參考資料。但一般籠統的方法，例如一顆目視星等是一等的面積天體，目視下的亮度，類近把一顆一等星，在望遠鏡調焦糢糊後成為該天體同樣大後一樣。

這些要請教好讀書求甚解的同好了。

負責人回覆：

We have seen readings higher than 22, here is list:
http://unihedron.com/projects/darksky/d ... stics=true

The ones at the from Cherry springs may have been caused by some cloud cover, that has not been scientifically confirmed.

A reading of 22.14 was recorded in "Tivoli Observatory, Namibia".

-------------------------------------------------------------------------
Here is a paper regarding an incomplete balloon experiment to determine
"sky brightness as a function of altitude":
http://spacegrant.colorado.edu/COSGC_Pr ... sphere.pdf
-------------------------------------------------------------------------
I have not read this paper, but the link is for your reference:
Sky Brightness as a Function of Altitude
J. V. Hughes
Applied Optics, Vol. 3, Issue 10, pp. 1135-1138 (1964)
doi:10.1364/AO.3.001135
http://www.opticsinfobase.org/abstract. ... -3-10-1135
-------------------------------------------------------------------------

If you suspect that the meter is faulty, we would be glad to send another for reference comparison.

Best regards,
Anthony Tekatch
Unihedron
4 Lawrence Ave.
Grimsby, ON L3M 2L9
Canada
Tel: (905) 945-1197
Fax: (905) 945-6770
http://unihedron.com

mwtse 寫:其實 SQM 讀數的實際意義是甚麼呢？例如說讀數是 20 ，是不是等於有無數 20 等的星星排滿天上的光度？

負責人回覆：

The SQM basically just takes all the light and produces a reading from that. There is no removal of star light.

Yes, your description of mpsas is correct.

即是說，SQM的並不會假設天上星光，在測量天區的面積內造成有一個平均值，而從讀數中減去，那在超高海拔的地方，星光便是一種訊噪，干擾了SQM的讀數，居"高"不下。OMG..... 星光太亮了

另外為免誤導大家，跟負責人確認了一下，若讀數是20，即把一顆20等的星攤開在1平方角秒的面積內的亮度，所以跟我樓上的深空天體比喻一樣，實際上看來是比點光源無限小的星點要暗。當然還要計及光譜等因素，但我個人沒有深究了。

跟據香港光害普查，市區的 SQM 讀數約 13，換句話說，13 等的星因為是點光源，只要望遠鏡沒有把光點模糊化至 1 平方角秒大小，理論上仍然是可分辨的。

跟進問題：
1. 現實世界「一點」不會是無限小的，光學質素普通的望遠鏡（連目鏡），一點星光約多少平方角秒大小？
2. 人眼要有多大對比度才能分辨？

社長 寫:即是說，SQM的並不會假設天上星光，在測量天區的面積內造成有一個平均值，而從讀數中減去，那在超高海拔的地方，星光便是一種訊噪，干擾了SQM的讀數，居"高"不下。OMG..... 星光太亮了

另外為免誤導大家，跟負責人確認了一下，若讀數是20，即把一顆20等的星攤開在1平方角秒的面積內的亮度，所以跟我樓上的深空天體比喻一樣，實際上看來是比點光源無限小的星點要暗。當然還要計及光譜等因素，但我個人沒有深究了。

星等是在海拔多高的環境下測量出來？大氣減光的程度有多少？幾公里的距離，雖然說的是大氣層底部密度最高的幾公里，應該還不至有太大差別吧？

mwtse 寫:星等是在海拔多高的環境下測量出來？大氣減光的程度有多少？幾公里的距離，雖然說的是大氣層底部密度最高的幾公里，應該還不至有太大差別吧？

海拔4800米左右：
viewtopic.php?f=13&t=1178&start=0#p10301

按負責人數據 "the total amount of suppression of starlight by the atmosphere at the zenith is about 0.2 mags."，那未計及大氣透明度不完美時的消光作用，也未計及非天頂位置的情況。舉個例子，雖然我們不會測地平仰角(大氣消光會減3個星等)，但有時要避開天頂最亮的星，我過好幾次都要測例如七十度左右的天區才是最暗的。

http://www.hudong.com/wiki/%E5%A4%A7%E6 ... 8%E5%85%89

在我們阿里那面，南極老人星過中天時也不超過地面5度，是在山巒間擦過的，但肉眼看來的確是僅次於天狼的全天第二亮恆星。

亦即是說，在海平面但沒光害的地方測，隨時會有0.5等甚至更大的差距，得出比西藏高原更暗的數值，因為那裡的星受到大氣消光影響，的確比乾燥的西藏高原看來暗。

我下次試試拿太陽眼鏡出來，看看能否目視銀河或M42

mwtse 寫:跟據香港光害普查，市區的 SQM 讀數約 13，換句話說，13 等的星因為是點光源，只要望遠鏡沒有把光點模糊化至 1 平方角秒大小，理論上仍然是可分辨的。

跟進問題：
1. 現實世界「一點」不會是無限小的，光學質素普通的望遠鏡（連目鏡），一點星光約多少平方角秒大小？
2. 人眼要有多大對比度才能分辨？

讀數為13，即天空背景光亮度等同每一平方角秒面積內有一顆13等的恆星，然後"抹勻"成為一片光害背景，在那情況下，因為亮度及對比度差距，13等的點光源仍然可以看到拍到的，大視星等13等而面積又稍大的星系，就很困難了。

星系因為表面亮度低，而且是連續光譜所以光害濾鏡效用較低，所以的確是深空天體拍攝目視中最困難的一項。

M51 光度 8.01 等，但大小 13.8 x 11.8 角分，視面積為 1 平方角秒的 60 萬倍，我們應該怎樣理解 8.01 等這數值？
若把一顆 8 等星的光散佈至 13.8 x 11.8 角分的範圍，我們是否應該看不到？

沒有深究，只好引述資料

http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_brightness

社長 寫:沒有深究，只好引述資料

http://en.wikipedia.org/wiki/Surface_brightness

應該正確：

The apparent magnitude of an astronomical object is generally given as an integrated value—if a galaxy is quoted as having a magnitude of 12.5, it means we see the same total amount of light from the galaxy as we would from a star with magnitude 12.5. However, while a star is so small it is effectively a point source in most observations (the largest angular diameter, that of R Doradus, is 0.057 ± 0.005 arcsec), the galaxy may extend over several arcseconds or arcminutes. Therefore, the galaxy will be harder to see than the star against the airglow background light.

Surface brightness:

Quoting an object's surface brightness gives an indication of how easily observable it is.

Calculating surface brightness

Surface brightnesses are usually quoted in magnitudes per square arcsecond. Because the magnitude is logarithmic, calculating surface brightness cannot be done by simple division of magnitude by area. Instead, for a source with magnitude m extending over an area of A square arcseconds, the surface brightness S is given by

S = m + 2.5 log A

以此公式計算 M51 應為 22.4 等，應該是看不到的。不過，M51 的視大小資料取自 SkiSafari，不知是否正確。

三人行必有我師，不如你去找找答案核證一下，然後跟大家分享　

社長 寫:三人行必有我師，不如你去找找答案核證一下，然後跟大家分享　

網上找了資料，計算結果是 22 等，如果這結果是有效的，在香港無論如何都應該看不到 M51。

M51 雖不是點光源，但亦不是一個均勻發光的物體，我的計算卻假設星系的光平均地分佈於 13.8 x 11.8 角分範圍內。但就算星系只填滿上述面積的三分之一，surface brightness 仍然只有 20~21 等。

就算在上水這種環境，以及天氣很普通的晚上，也是能夠拍到M51的，我印象中用203APO加光害濾鏡，可以看到星系核心的：

viewtopic.php?f=17&t=804&start=0&hilit=M51

社長 寫:就算在上水這種環境，以及天氣很普通的晚上，也是能夠拍到M51的，我印象中用203APO加光害濾鏡，可以看到星系核心的：

viewtopic.php?f=17&t=804&start=0&hilit=M51

文獻記載 M51 雙筒可見，因此沒有道理會計算所得這樣暗的，其中一定有錯誤／誤解的地方，懇請各賢達之士不吝指正。

我已把問題轉介給David....