De komst van de smartphones en de tablet-computers hebben voor een ware revolutie gezorgd op vlak van applicaties en programma's. Vandaag de dag beschikken diverse online 'app stores' over duizenden applicaties die makkelijk kunnen gedownload worden op je smartphone of tablet. Zo werden er ook op sterrenkundig vlak de afgelopen jaren kwalitatieve applicaties ontwikkeld die er voor zorgen dat je de complete sterrenhemel met alle aanverwanten binnen handbereik hebt. In dit artikel bespreken we de Dark Sky Meter app voor de iPhone.
"Hai buurman!"
"Hee Peter; weer terug van vakantie?"
"Ja man. We zaten op een mooie camping. Net buiten Lyon. Joh, dat is echt iets voor jou. Ik heb nog nooit zoveel sterren bij mekaar gezien. Jij bent toch zo'n sterrenkijkerd? Zo’n astroloog?"
"Euhhh… ja, je bedoeld astronoom. Maar was die hemel daar bij Lyon dan echt zo mooi? Ik bedoel Lyon... zo'n enorme stad....?"
"Nou ech wel. Moet je ech naar heen man. Ik zal je het adres geven."
Komt dit tafereel u bekend voor? Tja; wat moet je nou met dit soort aanbevelingen? Hoe betrouwbaar is de informatie die goedbedoelende kennissen u geven? Is het verstandig om al uw deepsky-apparatuur in te laden en naar Lyon af te reizen? Het liefst zou je de buurman willen uithoren over zaken als lichtkoepels, transparantie, de grensmagnitudes, maar ja.... Dat kun je van buurman Peter niet verwachten. Wat wij nodig hebben is een objectieve manier om zichtbaarheid van de sterrenhemel te bepalen.
Sky Quality
Die objectieve methode bestaat. De laatste jaren zien we steeds vaker amateur-astronomen met een gestrekte arm naar de hemel wijzen met in hun hand een piepjes producerend apparaatje: de Sky Quality Meter van de firma Unihedron, afgekort tot SQM. Het apparaat is uitgerust met een CCD en meet de helderheidswaarde van de hemel. De bediening is erg simpel: slechts 1 knop. Na indrukken gaat het apparaat enkele seconden meten en verschijnt de gemeten lichtintensiteit op een rood display. De weergegeven waarde is de magnitude per vierkante boogseconde. Verschijnt er een getal van 18 dan is de hemel behoorlijk lichtvervuild en niet zo best. Vanaf 20 wordt het al een stuk beter en komt de Melkweg in zicht. Bij 21,0 zien we al een indrukwekkende sterrenhemel. Vanaf een bergtop in Chili kan de waarde oplopen tot 21,9 of zelfs 22,0.
Toch is de SQM een wat omstreden apparaat. De uitkomst is niet altijd zaligmakend. Dat heeft dan vooral met de transparantie te maken. Bijvoorbeeld als er sluierbewolking hangt. De SQM meet een heel goede duisterniswaarde, maar door de groezelige sluier zien we van de sterrenhemel niet veel. Veel amateurastronomen vinden de SQM daarom maar onzin. "Als ik wil weten of het helder is kijk ik gewoon zelf wel naar boven! ". Deze groep ziet meer in een vergelijking van de NELM: de naked eye limiting magnitude. Helaas zegt de NELM ook niet alles. De ene persoon heeft scherpere ogen dan de ander. Waar de ene persoon nog net sterren van magnitude 6,2 kan zien, ziet de ander sterretjes van 7,0 of zelfs zwakker. Daarmee is ook de NELM niet goed onderling vergelijkbaar.
Afgezien van het genoemde transparantie-nadeel heeft de SQM het voordeel dat alle metingen vergelijkbaar zijn. Het geeft een goede indicatie van de hoeveelheid strooilicht in de atmosfeer. Er is daarom een groeiende schare amateurs en professionals die het overzichtelijke getal dat een SQM genereert gebruiken in hun waarneemverslagen. Wellicht speelt ook de gadgetwaarde een rol: een leuk extra apparaatje om in de oculairkoffer te stoppen. Inmiddels is de SQM zo populair geworden, dat men wereldwijd al spreekt over "SQM-waarde". Een betere bekroning kun je je als fabrikant niet wensen! Een nadeel van de SQM is dat ie duur is. De eenvoudigste versie kost meer dan 100 euro. Niet echt een apparaatje dat buurman Peter voor de grap even aanschaft. Zou dat niet goedkoper kunnen?
Augustus 2012
Op de zuidelijke helling van de Zwitserse Piz Corvatsch wandelen twee Nederlandse toeristen naar beneden; Norbert Schmidt en Harro Treur. Zij zijn beiden opgegroeid in de Randstad en kennen het begrip lichtvervuiling daardoor maar al te goed. Norbert is in het dagelijks leven een ervaren bouwer van wetenschappelijke app’s voor de iPhone. Harro is een hobby-astronoom die graag telescopen bouwt en verbouwt. Met regelmaat laden zij hun dobsonkijker in de auto en rijden dan 1 of soms meerdere uren, op zoek naar donkere oorden om de hemel te bekijken. Zo ook dit bezoek aan Zwitserland. Tijdens de bergwandeling wordt de vraag opgeworpen of een iPhone ook in staat is om SQM-metingen te verrichten via de camera. Norbert is positief. Hij meldt dat Apple eind 2012 de camera-aansturing wil vrijgeven voor programmeurs. Hopelijk wordt het dan mogelijk om op commando langer te belichten. Gelijkertijd registreert een iPhone automatisch de geografische locatie, maar ook in welke windrichting de camera gericht staat en zelfs de hellingshoek. Hierdoor kan zo’n app dus ook worden bediend door onervaren gebruikers. Bovendien is zo’n app wereldwijd beschikbaar. Zo kun je uit alle hoeken van de wereld SQM-gegevens verzamelen en er zelfs een kaart mee opbouwen. Urenlang filosoferen de vrienden verder over het onderwerp. Alle mogelijke problemen worden opgeworpen en ook al direct opgelost. Complete test-scenarios worden uitgedacht. Er was nauwelijks meer aandacht voor het prachtige dal van St. Moritz.
Teleurstelling
Een paar maanden gaan voorbij als uit de Verenigde Staten een teleurstellende mededeling komt. Apple kondigt aan dat de camerabesturing slechts gedeeltelijk wordt opengezet, zoals diafragma en witbalans. Helaas blijft de sluitertijd geblokkeerd. Ook een extra verzoek aan firma Apple wordt niet gehonoreerd. Daarmee valt het doek voor ons mooie plan. Norbert laat het er niet bij laten zitten. Hij gaat druk programmeren aan een testprogramma: SQ-App versie 1.0. Het programma maakt een aantal foto's en doet een optelling van de verzadiging van de pixels. Harro test het uit en concludeert: het principe werkt! Zelfs in een verduisterde toiletruimte met alleen een kiertje licht onder de deur is de camerachip in staat om een meetbare hoeveelheid licht op te vangen. De mannen krijgen er lol in. Norbert programmeert verder (in Valkenburg) en Harro test (in Hoofddorp).
De app wordt verder uitgebouwd en produceert al snel uitgebreide Excel-tabellen met meetwaarden. Er volgen nieuwe versies. Deze worden stelselmatig uitgetest. Helaas zijn de lichtmetingen nogal grillig. De camera heeft last van onverwachte vreemde afwijkingen. Dagelijks worden er honderden metingen verricht in Hoofddorp, waarna tot diep in de nacht excelanalyses worden uitgevoerd. De bevindingen worden vervolgens in Valkenburg ingeprogrammeerd in een nieuwe app-versie. De camera blijft weerbarstig gedrag vertonen. Er moeten allerlei uitvluchten worden bedacht om die uitschieters te ontwijken. Ook moet een manier gevonden om temperatuurinvloeden te vermijden. Pas bij versie #28 krijgen we een beetje grip op de iphone-camera. Eerst wordt een Dark-meting verricht om de hoeveelheid ruis van de chip te bepalen. Pas daarna kan de hemel worden gemeten. Het verschil in pixelwaarde geeft een indicatie van de hoeveelheid hemellicht.
Meten en ijken
Er wordt een gestructureerd meetprogramma opgestart bij diverse duisternisgradaties. Dit gebeurt in de speciaal geprepareerde testlocatie in Hoofddorp (het toilet). Regelmatig moet een testsessie worden onderbroken vanwege op de deur bonkende huisgenoten. Uiteindelijk zijn er bijna 5 000 metingen verricht en 120 EXCEL-bladen vol tabellen en analysegrafieken opgesteld. Daarbij werd de app geijkt ten opzichte van vijf SQM-apparaten. Het bleek dat zelfs de officiële SQM-apparaten onderling nog verschillende resultaten gaven. Wij ontdekten structurele verschillen tot 0,14. De app is vervolgens afgesteld op de gemiddelde waarde van deze vijf referentie-apparaten. Ook moest er rekening worden gehouden met het verschil in beeldveld. De Sky Quality Meter bekijkt een beeldveld van ruim 80 graden breed. De iPhone meet een compact gebied van 10 graden.
In de loop van de maanden is de app uitgebouwd en voorzien van een aantal extra's:
- Schemerinfo: tijdstippen van zonsondergang tot zonsopkomst
- Maaninfo: de hoeveelheid maanlicht
- Hellingshoekmeter
- Cloud prediction
- Een overzichtelijke 48-uurs voorspelling van de bewolking
- Submit; de gebruiker kan de meetgegevens opsturen naar de centrale database
- Wereldkaart. Daarop kan worden ingezoomd en kunnen de gemeten SQM-waarden van alle gebruikers worden bekeken. Al deze opties zijn gebaseerd op de locatie van de gebruiker. Inmiddels zijn we bij versie #61 aangekomen. De app is half april goedgekeurd door Apple en sindsdien verkrijgbaar in de iTunes Appstore.
Bruikbaarheid
De App is ontwikkeld voor iphone 4S en iphone 5 en behaalt een nauwkeurigheid van 0,10 of beter (meetgebied van SQM 16 tot 21). De Dark Sky Meter heeft wel een beperking. Boven de SQM 22,5 zijn de meetresultaten nauwelijks nog boven de ruisdrempel en daardoor onbetrouwbaar. Dat is niet erg, want nergens ter wereld vinden we een sterrenhemel met deze duisterniswaarde. Bij zeer donkere sterrenlucht (SQM tussen de 21,5 en 21,9) registreert de Dark Sky Meter een bruikbare hoeveelheid licht, maar worden de uitkomsten minder constant en zijn er fluctuaties van 0,25 in de plus of min. Neem je echter het gemiddelde van 5 metingen, dan is de waarde binnen de norm van 0,10. Niet gek voor een apparaat dat bedoeld is om te telefoneren! Norbert heeft ook varianten geprobeerd voor de iphone 4 en de ipad. Helaas ontdekten we daarbij dat voor die toestellen de camerasensor niet gevoelig genoeg is en dat metingen beperkt zijn tot SQM 20.
Een nieuwe lichtvervuilingskaart
Er circuleren al jaren diverse lichtvervuilingskaarten. Deze kaarten zijn meestal gebaseerd op inwoneraantallen. Dan krijg je het merkwaardige effect dat extreem lichtvervuilde lokaties zoals luchthavens en kassengebieden worden bestempeld als dunbevolkt, dus donker! Dit type kaart is dus niet altijd betrouwbaar. Een andere optie is satellietfotoos. Maar zelfs de prachtige satellietfotoos van de aarde bij nacht geven niet altijd een realistisch beeld van hoe het er vanaf de grond uit ziet.
Kijk maar eens naar deze foto: de situatie in geheel Nederland en België lijkt volkomen hopeloos. Maar in werkelijk kunnen waarnemers op de Veluwe, Drenthe of de Achterhoek nog best een behoorlijke sterrenlucht zien. Zelfs binnen de Randstad zijn er lokaal nog redelijke waarneemplaatsen te vinden. Wij verwachten dat de nieuwe Dark Sky Meter-kaart hierin een goede rol kan spelen. De kaart met meetgegevens wordt dagelijks ververst en aangevuld.. Er kunnen zelfs aanvullende analyses worden gedaan: wat is de invloed van tijdstip of seizoen op de lichtvervuiling? Zijn er klimatologische factoren, bijvoorbeeld windrichting of fijnstof? Hierin ligt de kracht van een meet-app die door een breed publiek wordt ondersteund. De International Darksky Association (IDA) toont zich daarom erg enthousiast over de app.
Twee versies in de Appstore
Er is enorm veel tijd en nadenkwerk in de ontwikkeling gaan zitten. Het werk is nog niet klaar. De volgende stap is het onderhouden en uitbouwen van de kaart. Voor het up- en downloaden van gegevens wordt een krachtige database ingehuurd. Om deze redenen wordt de Pro-versie van Dark Sky Meter niet gratis aangeboden, maar kost € 3,59. Slechts een fractie van de aanschafprijs van een officieel meetapparaat. Wel geheel gratis is Dark Sky Meter-Lite. Dit is een eenvoudige versie bedoeld voor het brede publiek. Voor dat publiek is de meetwaarde “magnitude per vierkante boogseconde” een te abstract begrip. Daarom is in overleg met de International Darksky Association een vertaalslag gemaakt waarin de hemelhelderheid wordt weergegeven als een lichtfactor ten opzichte van een ideale sterrenhemel. Deze info kan naar de database worden ge-upload maar ook rechtstreeks op Twitter worden geplaatst.
Toekomst
De app kan op een aantal punten nog worden verbeterd. Belangrijkste verbetering zou zijn dat we alsnog de controle krijgen over de sluitertijd. Dan kan de noodzakelijke Darkmeting automatisch en foutloos worden uitgevoerd zonder je vinger over de lens te leggen. Bovendien kan de belichtingstijd bij 21+hemels worden verlengd zodat de app direct een betrouwbare eindwaarde geeft. Voor de sluitertijd zijn we helaas afhankelijk van de medewerking van Apple.
Grootste pluspunt van de app is dat het grote publiek nu op een leuke manier geïnformeerd wordt over het begrip lichtvervuiling. Zelfs buurman Peter kan er mee overweg. We zijn benieuwd hoe goed of slecht zijn camping bij Lyon gaat scoren deze zomer.
Onze dank gaat uit naar de volgende personen: Mario Hodzelmans, Victor van Wulfen, Maurits Polak, Jan van Gastel, Carl Vehmeijer en Bob Parks.
Website Dark Sky Meter: https://www.darkskymeter.com/
