Mængden af lys fra stjernerne

Til Spørg om fysik
Jeg har tit tænkt over, hvor meget stjernerne lyser op. Er det muligt i en tindrende stjerneklar nat, uden lys fra solen, månen og menneskelig bebyggelse at orientere sig i, eller vil det være så mørkt, at man ikke "kan se en hånd for sig"?

Venlig hilsen
S A

Dette er ikke bare fysik, det handler også om synet, så jeg har forsøgt at samle nogle data om vores syn, men det ligger ikke rigtigt indenfor det vi forsker i, så jeg håber, at det er tilstrækkeligt.

Svaret på dit spørgsmål kommer lidt an på, hvem man er, og hvad der er sket lige før. Nattesynet bliver dårligere med alderen. Generelt skal en fyrreårig have dobbelt så meget lys for at kunne se det samme som en tyveårig, og den tresårige skal have 6 gange så meget. Det tager ½ time for en normal person at kunne se bedst muligt i mørke, og ca. 5 min. den anden vej.

Rygning forsinker processen, engelske natflyvere under 2. verdenskrig måtte ikke ryge 24 timer før et togt, fordi det så tog for lang tid at kunne se i mørket.

Øjet kan se lysstyrker der varierer 100 millioner gange, idet øjet ved enhver lysstyrke kan se forskelle op til 100 gange, og det kan ændre følsomheden en million gange. Vi har to typer synsceller i øjnene: tappene i den gule plet, som kan se farver fra 400 til 700 nm (nanometer = 10^-9 m) gul maksimum 564 nm, grøn maksimum 534 nm, blå maksimum 420 nm, og stavene som kun ser sort/hvidt. Tappene er koncentreret i den gule plet, som er den vi anvender når vi ser på ting præcist.

Den maksimale følsomhed for tappene er ved en bølgelængde på ca. 555 nm eller gul, den bølgelængde solen udsender mest energi i, og som stort set er den der kendes fra Natriumlamper, de gule lamper ved industrianlæg.
 
Stavene sidder udenom og har maksimal følsomhed ved 510 nm eller nærmest grønblå, men ser altså ikke farver i svagt lys, men kun ikke lys - lys altså som et sort - hvid billede. Stavene er gode til at se bevægelser (det hjælper vore reflekser), derfor det er svært at fiksere noget i svagt lys. For at stavene skal kunne se i svagt lys kræves tilstedeværelsen af et stof, som hedder synspurpur.

Mangel på stoffet kan skyldes arvelighed, sygdomme eller mangel på visse stoffer i kosten bl.a. A-vitamin. Personer som ikke kan se om natten, kaldes natteblinde. Vi går over fra at anvende tappene til at anvende stavene ved ca. halvmåne + stjernelys.

Fuldmånen er ca. 1000 gange kraftigere end stjernelyset. Øjets tærskelværdi for at se noget ligger omkring 10-100 gange stjernelyset.
Lysfluxen i stjernelys er meget groft ca. 0,002 [mW/m²], tilsvarende er fuldmåne ca. 3 [mW/m²] og fuld sol (højt på himlen) ca. 1 400 000 [mW/m²]. I det man kalder fotometriske enheder er mørkesynet i området 10^-2 til 10^-6 cd (Candela).

Hvis der er klar himmel, vil man i åbent land som tyveårig altså kunne orientere sig rimeligt i stjernelys. Specielt hvis der er faldet sne (som reflekterer stjernelyset), vil man kunne se ganske godt. Er det overskyet i et landskab med træer og buske, vil det være meget svært eller umuligt at klare sig med det lys, der kommer fra stjernerne. Mange mennesker i dag har faktisk ikke ofte prøvet den belysning fordi vi har så meget lys fra huse, gadelygter osv.

Med elektronisk hjælp, lysforstærkningsudstyr (normalt militært, det skal ikke forveksles med infrarødt udstyr, hvor man normalt belyser med rødt lys udenfor det synlige område), er der stort set altid lys nok udendørs til at se omgivelserne.

Vi har her i landet en omfattende lysforurening (og vist en forening som er imod denne lysforurening). Det har betydet, at man igennem årene har flyttet astronomiske observatorier i København fra oprindeligt Rundetårn og observatoriet i botanisk have til Brorfelde (Midtsjælland) og nu har flyttet kikkerterne til Sydamerika til ensomt beliggende bjergtoppe (det skyldes også hyppighed af skyer, højden og placeringen på jorden). Astronomerne kan i dag ikke arbejde med kikkerter i nærheden af byer, gadebelysning, fasadebelysning, forretningsbelysning, belyste sportsanlæg osv., på grund af denne lysforurening.

Med venlig hilsen
Malte Olsen