Precisione del metodo
Le fotografie (a differenza delle misure fatte con uno strumento come lo SQM) contengono gli elementi sufficienti per una autocalibrazione: le stelle. Infatti, è possibile misurare la luminosità di una stella "sommando" la luce dei pixel nei quali la stella si è distribuita (è sufficiente conoscere la dimensione dei pixel; ma su questo tornerò con spiegazioni più dettagliate). La figura mostra una prima grossolana verifica: ho calcolato la magnitudine di 4 stelle di Orione. In corsivo ho riportato la magnitudine esatta (ricavata da Stellarium).
In media la magnitudine ricavata dalle fotografie è circa 0.4-0.5 magnitudini in meno di quella reale. Calcolando però che la luce delle stelle ha subito una estinzione di circa 0.2-0.3 magnitudini (per cui viste da terra attraverso l'atmosfera appaiono 0.2-0.3 magnitudini più deboli; e questo è quello che dovrei misurare in foto) ne risulta che l'errore di misura, indicativamente, potrebbe essere di circa 0.2 magnitudini (forse meno perchè l'altezza della stella è di 45°-50° sull'orizzonte e l'estinzione potrebbe essere stata maggiore).
In ogni caso un risultato assolutamente incoraggiante, considerando che lo SQM viene accreditato di una precisione di +/- 0.1 magnitudini (che poi, come si fa con il passare del tempo a essere sicuri che la precisione non si degrada?).
Cielo del rifugio Carota (3)
Lo zenith (foto a sinistra, cliccare per una versione 1024x768) mostra altre nuvole di passaggio. La magnitudine apparente superficiale è simile alla direzione poco inquinata di NE: circa 19.9 in R e circa 20.2 in G e B.
Il fondo del cielo è un po' meglio: circa 20.5, 20.6. Si tratta, di un cielo che,
secondo Cinzano può essere classificato come "poco luminoso" (per essere considerato buio dovrebbe essere almeno un'altra intera magnitudine in meno, vale a dire oltre 21.5). Interessante notare che questi valori stimati di luminanza del cielo corrispondono in maniera fin troppo buona con la mappa riportata a pagina 32 del report ISTIL di Cinzano (giuro non ho copiato!). Il sito di osservazione è nella zona verde scuro a destra della Val Belluna, nelle Alpi Venete (si individua facilmente trovando prima Lamosano con una mappa online).
La mia speranza è che il Dolada, a 1700 metri di quota e magari in condizioni più favorevoli (meno nuvolette di passaggio) possa avvicinarsi ai fatidici 21.5 (dopodichè sarei molto contento).
Per confronto la magnitudine superficiale del cielo nella foto di Rodellosso del 2004 è (adesso che ho ricalibrato le curve della fotocamera) stimata in circa 20.8-21.
Cielo del rifugio Carota (2)
Foto fatta 2 minuti dopo, in direzione NE. Le luci in basso a destra sono le ultime di Lamosano (la foto panoramica).
Anche in questa foto sono visibili alcune nubi, ma sono molto più buie. Secondo il mio metodo, la stima è di mag 19.8 nel canale R e 20.2 nei canali G e B (per l'area più luminosa della nuvoletta sopra il portellone della macchina).
Si tratta di una magnitudine in meno nel rosso e di mezza nel verde e nel blu. Il colore diventa difficile da apprezzare anche in foto.
In linea d'aria Lamosano dista circa 5 km dai paesi molto inquinanti della riva del lago. Quindi (se le nuvole sono circa sopra i paesi) è evidente basta spostarsi di 5 km per gudaganre una magnitudine (che è due volte l'effetto di un filtro Deep Sky!). Ovviamente non sempre sarà così, soprattutto sarà necessario trovare la direzione che va verso zone non abitate. Almeno in questo caso sembra essere così, come del resto è evidente anche nella foto panoramica.
Cielo del rifugio Carota
Questa foto è la prima, fatta sabato alle 22.15. E' in direzione S, proprio sopra della zona più inquinante dell'Alpago. Si riconosce la costellazione di Orione e, sotto, la Lepre (che è anche visibile nella foto panoramica del messaggio precedente).
Quando sono arrivato c'erano alcune nuvole biancastre. Una è visibile appena sopra la cintura di Orione. Nella foto appare rossa perchè è colorata dalle lampade al sodio inquinanti della valle (ma l'occhio non riusciva a percepire il colore perchè sotto la soglia di sensibilità dei coni).
I parametri di esposizione sono i soliti.
Misurando i livelli RGB nella zona più luminosa della nuvoletta trovo le seguenti luminanze: R 18.8 (magnitudini per secondo d'arco quadrato), G e B circa 19.4-20. In altre paole la nuvola è già abbastanza buia (al confronto le nuvole sopra casa mia si attestano su magnitudine 16-17. Circa 2.5-4 magnitudini in più significa che il flusso luminoso verso il cielo è 10-40 volte maggiore - dati per altro abbastanza in accordo con le mappe di Cinzano).
Misurando in vicinanza della cintura di Orione trovo magnitudini superficiali di: R 20.1 e G e B circa 20.2-20.3. Ma siamo sopra la zona più inquinata del cielo del Carota a 1000 metri. Le altre zone sono migliori (sui 20.6 quella sera). E' possibile che alzandosi e allontanandosi a quota 1700 la situazione migliori.
Inquinamento luminoso in Alpago
Panorama della valle d'Alpago, causa dell'inquinamento luminoso locale dei rifugi Carota e Dolada. L'immagine, composta di 5 scatti grandangolari (28 mm equivalenti), si estende da ENE a SSO. A sinistra Lamosano (la luce intensa è l'illuminazione a giorno di una zona franosa), verso destra i paesi molto più popolati che si affacciano sul lago di S. Croce.
Canon PowerShot S60, 5.8 mm (28 mm equivalenti) a F/2,8, 400 ISO, 15 s di esposizione.
Nebbia...
Niente da osservare. Non mi resta che qualche elaborazione delle foto. Ecco una cosa facile da fare sulle foto: ricavare le curve di livello dell'inquinamento luminoso.
Penso che potrà essere utile per visualizzare meglio estensione e gravità dei domi luminosi (vedremo).
Basta convertire la foto in 16 toni di grigio per avere 16 curve di livello. Nell'esempio le aree più luminose a sinistra sono zone a (circa) mag 16.33, la seconda striscia mag 16.52 (sempre circa), segue 16.72, 16.93, 17.16, 17.4 e... vicino vicino al bordo grondaia fa capolino il 17.6!! (speriamo meglio per altre notti e altri luoghi).
Calibrazione della Fotocamera
Allora... ecco come fare le misure.
Riassunto delle puntate precedenti (messaggio del 26 dicembre).
1) Per misurare l'inquinamento luminoso, oppure la luminosità superficiale, si scatta una fotografia in formato raw, con zoom, bilanciamento del bianco ed effetti speciali bloccati (in modo da essere certi che il processore della fotocamera si ripete).
2) La fotocamera è stata impostata per la massima sensibilità (nel mio caso F 2.8, T 15 s, ISO 400). Le impostazioni determinano la luminanza che corrisponde al livello 127 su 255:
BV = EV - SV
(percepito come grigio 50% ma che in realtà riflette circa il 18% -il secondo quadratino dall'alto nella foto a sinistra).
3) Si seleziona un'area di interesse nella fotografia e, utilizzando una qualche utility (nel mio caso un piccolo software che si chiama DigitalColor Meter e fa parte del Mac OS X) si leggono i valori R, G, B (oppure V nella scala HSV).
A questo punto, se il valore letto è uguale a 127, siamo fortunati perchè la luminanza dell'area selezionata è esattamente quella che corrisponde alla corretta esposizione impostata al punto 2 (basterà solo convertire le unità fotografiche (ev) in magnitudini, come spiegato nel messaggio del 26/12).
Ma se il valore letto non è 127? In questo caso l'area che ci interessa ha una luminanza diversa da quella preimpostata. La conversione fra valore letto del pixel (R, G, B o V) e effettiva luminanza dipende dallo spazio colore della fotocamera (che nella maggior parte dei casi è sRGB).
Per evitare sorprese, invece che usare le formule teoriche dello spazio colore, per il momento ho preferito determinare "sperimentalmente" la curva di conversione.
Nella fotografia a fianco ci sono 5 piccoli quadrati che corrispondono alla parte centrale di 5 foto di una parete uniformemente illuminata, bianca, e senza difetti (era l'anta laccata opaca del mio armadio). Le 5 foto sono state fatte con impostazione manuale scalando di un tempo ogni volta. La seconda è quella che corrisponde alla indicazione di esposizione perfetta, la prima è fatta con un tempo doppio (+1 ev), la terza con un tempo metà (-1 ev), la quarta e la quinta rispettivamente a -2 e -3 ev.
Leggendo i livelli di grigio con il DigitalColor Meter ho ricavato la seguente tabella (forse troverete valori diversi perchè, come spiegherò, la curva gamma del vostro monitor potrebbe essere diversa dalla mia... si sa... i PC sono diversi!).
ev valore pixel (media)
+1 190.10
0 129.54
-1 81.55
-2 49.81
-3 27.45
E' sufficiente riportare i dati nel foglio 2 del
file excel di calibrazione per vedere la curva di calibrazione della vostra fotocamera (N.B. il file è nella sezione documenti del gruppo visualsky http://it.groups.yahoo.com/group/visualsky/ ; per scaricarlo occorre essere loggati).
Bene. Adesso basta tornare sul foglio 1, inserire i dati di esposizione e... voilà... compare la curva di conversione pixel magnitudine (eventualmente aggiustate la scala verticale).
Due inquinamenti a confronto
Foto interessante. In alto a sinistra la luce bluastra della Luna (appena fuori campo). In basso la luce che predomina è quella arancione delle lampade al sodio.
Altro test (luminanza della Luna)
La Luna piena fotografata con la PowerShot S60, Zoom a 20.7 mm (equivalente a un teleobiettivo di 100 mm del formato pellicola 24x36). Cliccare per l'immagine a scala completa.
Questa foto offre la possibilità di un altro test indiretto sulla accuratezza di misura. I parametri di esposizione sono: F 5.3, 1/500 s, 50 ISO. La lettura dei pixel oscilla fra 120 (mari) e 170 (aree brillanti) che, fatti i calcoli, indica una luminanza specifica di circa 3.9 mag/arcsec^2 (mari) e di circa 3.4 per le aree brillanti.
Ma quanto dovrebbe essere la luminanza della superficie lunare? Io ho trovato 3.6 (presumo in media) qua: http://www.stjarnhimlen.se/comp/radfaq.html . Non mi sembra male... quasi quasi mi fido di più della fotocamera digitale che dell'Unihedron ;-).
Luna piena
Ecco qua... oggi tocca la Luna quasi piena. L'inquadratura è la stessa del 30 dicembre. Nella zona delle Iadi la luminanza è circa 17.5-17.6 in R e G e 17.3 nel B (uno di questi giorni spiego bene come fare la conversione pixel-esposizione-magnitudine). Vicino alla nebulosa di Orione i valori salgono a circa 17.2 (R e G) e 17.0 per il Blu. La luce della luna si somma a quella dell'IL; anche se queste giornate sarebbero particolarmente trasparenti (di giorno vedo il Monte Grappa a 30-40 km molto nitido, e il cielo è strablu) e quindi il confronto con il 30 dicembre (che non era così trasparente) non è molto significativo.
Due commenti:
a) rispetto alla luce artificale dell'inquinamento luminoso, la Luna è molto più blu;
b)... i valori di luminanza del cielo in condizioni di Luna piena sono indicativamente di mag 17 (per secondo d'arco quadrato). Apparentemente quindi i numeri che ottengo tanto sbagliati non sono (in realtà credo che siano decisamente buoni: ho fatto dei controlli sulla luminosità delle stelle nel Cigno, foto di Rodellosso 2004, e le mie stime sono di errori intorno a 0.25 magnitudini... suspance... spiegherò).
