Dlaczego nie widać gwiazd? Mało ludzi o tym wie

Nie tylko błękit dziennego nieba, który jest konsekwencją tak zwanego rozpraszania Rayleigha światła słonecznego w ziemskiej atmosferze, poprawia nam nastrój. Podobnie można poczuć się widząc nocne niebo, gdy zamiast jednej dominującej dziennej gwiazdy, Słońca, przy bezchmurnej pogodzie, gołym okiem widać miliony świetlistych punktów, manifestację obecności gwiazd w naszej Galaktyce.

I to bliskiej nam jej części, bo ludzkie oko ma ograniczoną czułość i im dalsze są gwiazdy, tym trudniej je dostrzec. Nawet te bardzo jasne, u kresu swej ewolucji, lub te bardzo masywne i zarazem jasne, gdy są zbyt daleko, będą niedostrzegalne. Nie mówiąc już o gwiazdach, które tworzą inne galaktyki, widocznych tylko przez największe teleskopy. I też tylko wtedy, gdy nie są zbyt daleko, bo wtedy światło gwiazd tworzących galaktykę nawet w teleskopie zlewa się w plamkę.

No właśnie, czy na pewno na niebie widać miliony gwiazd? W Drodze Mlecznej mamy co najmniej 100 miliardów gwiazd, być może kilka razy więcej, najpotężniejsze teleskopy dostrzegą sporą część z nich. Z pomocą przeciętnej lornetki już tylko około 80 tysięcy.

A co najwyżej kilkanaście do kilkudziesięciu tysięcy z nich jest dostrzegalne nieuzbrojonym okiem. I to w sytuacji idealnej, gdy przejrzystość nieba pozwala dojrzeć gwiazdy zgodnie z tym na co pozwala czułość ludzkiego w pełni zdrowego oka. I tu zaczyna się problem, bo sytuacji i miejsc, w których zdołamy zobaczyć tyle gwiazd na ile pozwalają wyliczenia jest coraz mniej.

Jasność gwiazd określana jest zgodnie z logarytmiczną skalą magnitudo, wedle której im mniejsza liczba opisująca jasność, tym jaśniejszy obiekt. I tak, najjaśniejszych gwiazd, o jasności 1,5 magnitudo i większej, na niebie jest tylko 22, a najjaśniejszy jest Syriusz, który dobrze widać późną jesienią i zimą. Do tego należy doliczyć kilka jaśniejszych obiektów, jak Księżyc, planety Mars, Wenus, Jowisz i Saturn, i wiemy ile przy dobrej pogodzie obiektów widać nawet w większych miastach.

Gwiazd o jasności do 2,5 magnitudo jest około 70, do 4,5 magnitudo niespełna 900, a do 6 magnitudo prawie 6000. Tę wartość często określa się jako limit dostrzegalności gołego oka. Jednak oko oku nie równe, i w sprzyjających okolicznościach można dostrzec także gwiazdy o jasności do 6,5 magnitudo, a tych jest około 9000. Są też szacunki, które zakładają, że ludzie o najlepszym wzroku, gdy znajdą się w miejscu szczególnie ciemnym, i przyzwyczają wzrok do ciemności, dostrzegą gwiazdy o jasności do 7 magnitudo. Tych jest ponownie kilka razy więcej, ale szansa by zobaczyć taką ich liczbę jest bardzo mała.

Oczywiście to liczba wszystkich gwiazd widocznych z obu półkul Ziemi, więc można założyć, że w rzeczywistości z danego miejsca widać jedocześnie nie więcej niż 4500 gwiazd. Uwzględniając ruch obrotowy nieba, który sprawia, że nie wszystkie gwiazdy są widoczne stale na terenie Polski, a część z nich wschodzi i zachodzi, maksymalna liczba różnych gwiazd widocznych gołym okiem wzrasta i sięga około 6500.

Nie będę jednak w błędzie twierdząc, że tylko niewielka część czytelników miała szanse zobaczyć faktycznie tak dużo gwiazd na niebie. A dokładnie rzecz ujmując, rozdzielić je na poszczególne obiekty.

Teoretycznie problem coraz słabszej widoczności gołym okiem gwiazd w miejscach, gdzie mamy dużo sztucznego oświetlenia, jest czymś oczywistym i każdy zdaje sobie z tego sprawę. Lecz tylko teoretycznie, bo czy wiecie, że to nie tylko problem miłośników astronomii, ale też naturalnych ekosystemów, które wymagają do poprawnego funkcjonowania występowania nocy, a ta z roku na rok jest coraz jaśniejsza.

W praktyce zmiany widoczności gwiazd postępują stopniowo, tak jak rozwija się nasza cywilizacja. I nawet jeśli jesteśmy świadkami zmian, to są one powolne. Jednak gdy skupimy się na problemie, porównamy doświadczenia sprzed lat, dostrzeżemy, że jesteśmy w stanie dostrzec różnice. I są one ogromne.

Dziś większość ludzi, nawet wybierając się na wakacje, nie dociera do miejsc, gdzie mogą przetestować dobrze realną czułość swojego wzroku. Zbyt jasne niebo sprawia, że widzą jedynie te gwiazdy, które są jaśniejsze niż limit czułości ich oczu.

Jeśli macie około 20 lat to możecie nie pamiętać czasów, gdy nawet w miastach światła było tak mało, że niebo zdawało się być upstrzone gwiazdami. Na wsi Droga Mleczna była bardzo wyraźną poświatą przecinającą niebo, a nawet dawało się ją wyróżnić poprzez zwiększoną liczbę widocznych gołym okiem gwiazd w rejonie dysku galaktycznego. Obecnie widok Drogi Mlecznej jest luksusem, który nie jest dany większości populacji na Ziemi.

Science opublikowało na początku 2023 roku artykuł, którego autorem jest Christopher Kyba i inni. Wynika z niego, że w ciągu ostatniej dekady niebo stawało się prawie 10% jaśniejsze z roku na rok. Dane bazują na obserwacjach dostarczonych przez zwykłych ludzi (duży wkład mieli tu obserwatorzy z Polski), więc odzwierciedlają naszą percepcję, a nie to co pokazują instrumenty zainstalowane na satelitach. Te jak zauważają autorzy pracy, nie są w stanie prawidłowo wykryć tempa zmian.

Przyczyny ograniczenia dostrzegalności gwiazd mogą być naturalne i wymuszone przez działalność człowieka. Naturalna przyczyna to ta związana z realnie zbyt dużą jasnością danego regionu nieba, rozciągłością obiektu, takiego jak kometa, co utrudnia jego wyróżnienie z tła. To także ograniczona rozdzielczość ludzkiego oka, która sprawia, że nie rozróżnimy obiektów położonych zbyt blisko siebie nawet jeśli każdy z nich ma jasność w zakresie dostrzegalnym przez ludzkie oko. To dlatego trudno dostrzec księżyce Jowisza.

Wszyscy znacie pewnie też asteryzm Wielki Wóz, część konstelacji Wielka Niedźwiedzica. Jedną z gwiazd tworzącą dyszel wozu, tam gdzie się on załamuje, jest Mizar. To w rzeczywistości gwiazda podwójna. Jeśli macie dobry wzrok to przy dobrej pogodzie zobaczycie, że są to dwie gwiazdy obok siebie, Mizar i ponad sześć razy słabiej świecący Alkor. W rzeczywistości to układ wielokrotny, bo każda z tych gwiazd jest dodatkowo podwójna, ale to stwierdzić można tylko poprzez obserwacje spektroskopowe.

Obserwując niebo w mieście nawet przez zwykłą lornetkę, „dostrzeżemy” więcej gwiazd. To konsekwencja lepszego odizolowania oka od peryferyjnego światła otoczenia, a nie faktyczne zwiększenie widocznej ich liczby.

Naturalną przyczyną jest także zmienność pogody. Atmosfera ziemska nawet w najlepszych do obserwacji miejscach ma różną przejrzystość, a także drga zależnie od kontrastów temperaturowych, przez co obrazy gwiazd stają się rozmyte. To wpływa na zasięg widoczności teleskopami, ale też gołym okiem.

Przyczyny związane z działalnością człowieka to:

• coraz większa liczba źródeł światła, szczególnie tych, które skierowane są w stronę nieba,
• duża ilość światła niebieskiego w widmie lamp LED, które rozprasza się w atmosferze,
• zanieczyszczenie atmosfery, które sprawia, że światło jeszcze bardziej się rozprasza,
• ciągła ekspozycja naszych oczu na sztuczne światło, co utrudnia szybką adaptację do ciemnego otoczenia.

Powyższe czynniki czynią niebo coraz bardziej zanieczyszczonym światłem (zaświetlonym), zwiększają jasność tła nieba, a tym samym zmniejszają limit jasności gwiazd, które da się dostrzec.

Oświetlenie uliczne, budynków, reklamy, są instalowane dziś często bezmyślnie, tak, że noc zamienia się w dzień. Świecą całą noc, na przejściach ulicznych pojawiają się kurtyny świetlne, które zamiast poprawiać bezpieczeństwo czynią coś zgoła odmiennego. W miastach w większym stopniu niż w regionach wiejskich, ale i te przestają być już oazami ciemnego nieba.

Postęp w technologiach LED i ich relatywnie niski koszt sprawił, że nie zastanawiamy się jak dużo światła emitowane jest w stronę nieba niepotrzebnie. Paradoksalnie, w miastach są miejsca, gdzie zdaje się być ciemno, ale to miejsca w zakątkach ulic, pomiędzy budynkami, gdzie z tej ciemności korzyści są niewielkie. Poza tym nie wystarczy, by otoczenie miejsca obserwacji było ciemne. Również niebo nad nami nie może być zaświetlone przez światła otoczenia, a w miastach z tym nie da się wygrać.

To, że przechodząc z okolicy jasnej ulicy w miejsce zacienione przez budynek widzimy więcej gwiazd na niebie, to nie wynik zwiększenia przejrzystości miejskiego nieba. Po prostu nasze oczy przestają być atakowane przez jasne oświetlenie, które sprawia, że oko nie jest w stanie dostrzec większego kontrastu jasności niż ten limitowany przez sztuczne światło. Adaptujemy się do panujących w otoczeniu warunków.

Jeśli chcecie sobie zobrazować w czym problem, znajdźcie sobie lampę uliczną. Najpierw spójrzcie się na niebo (bezchmurne oczywiście) z dala od tej lampy i policzcie ile widać gwiazd. Potem wejdźcie w zasięg lampy ulicznej i ponownie spróbujcie policzyć gwiazdy. Będzie ich o wiele mniej, o ile jakąkolwiek dostrzeżecie.

Miasta i ich otoczenie stają się teraz właśnie takimi ogromnymi lampami, źródłami światła. Stojąc w ich zasięgu widzimy znacznie mniej gwiazd i innych obiektów na niebie niż gdy opuścimy teren miasta. Na wsi, gdzie mogą znajdować się pojedyncze lampy, nie będą one tak mocno przeszkadzać w obserwacjach, gdy odejdziemy od nich dalej. W dużych miastach, na terenach w pobliżu dróg szybkiego ruchu i innych miejscach zabudowanych, odejście od lampy ulicznej, reflektora na budynku, poprawi w pewnym stopniu widoczność gwiazd, ale nie zmieni faktu, że zlewające się światło całego otoczenia mocno limituje dostrzegalność gwiazd na niebie.

Już od prawie 100 lat astronomowie wyprowadzają ze swoimi teleskopami się do miejsc odległych od miast i wszelkiej masowej cywilizacji. Bo nawet ich najlepsze instrumenty nie pomogą w walce z coraz większą jasnością tła nieba w miejscach zamieszkanych. Dostrzegą oni co najwyżej gwiazdy, które są trochę jaśniejsze niż jasność nieba, a ta jak wiemy szybko rośnie. Najlepsze dziś miejsca dla profesjonalnych astronomicznych obserwacji to Chile, Południowa Afryka, Australia, Hawaje.

Amatorzy obserwacji nieba, powinni udać się jak najdalej od miast, a nie tylko tam gdzie nie ma lamp ulicznych, bo to jedynie półśrodek. Najlepiej w regiony górskie, a przede wszystkim do miejsc zwanych parkami ciemnego nieba. To tam nawet fotografując smartfonem zdołamy uchwycić poświatę Drogi Mlecznej na zdjęciu.

Tęsknota za widokiem nieba pełnego gwiazd ma już nawet swoją nazwę. To tak zwana noktalgia. Określenie świeże, ale ma sens, bo nic nie uspokaja tak jak widok silnie rozgwieżdżonego nieba.

W miastach i ich otoczeniu widzimy z roku na rok coraz mniej gwiazd. W tych najjaśniejszych centrach widać co najwyżej pojedyncze gwiazdy, czasem jasny odblask światła słonecznego od przelatującej Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Na przedmieściach miast i w niewielkich miejscowościach limit widoczności to często jedynie skromne 4 magnitudo. Problem jest taki, że coraz więcej ludzi nie zdaje sobie sprawy z tego, jak rozgwieżdżone może być niebo. I wpadają w zachwyt widząc wcale nie tak spektakularny widok nieba jakim mógłby on być, gdyby nie czasy jakie nastały.