Traducido del apédice 4.1 de "The Vanishing Universe: Adverse
Environmental Impacts on Astronomomy", Proceedings of the conference sponsored
by UNESCO, ICSU, IAU, COPSAR held at UNESCO, Paris, 30 June-2 July 1992, ed.
Derek McNally, Cambridge University Press, 1994.
El reporte considera la forma en que las recomendaciones pueden ser puestas en
práctica, y da ejemplos de las restricciones que se requerirían
en alumbrado urbano. Recomendaciones para sitios actualmente experimentando
interferencia se dará en un reporte separado.
La protección de radio observatorios respecto a interferencia en
frecuencias de radio es un problema aparte, que concierne a la IUCAF
(Inter-Union Commission on the Allocation of Frequencies for Radio Astronomy
and Space Research).
I. Introducción
La astronomía moderna está cada vez mas relacionada con la
observación de objetos muy débiles, la cual solo puede lograrse
con telescopios grandes en los mejores sitios. El Reporte de la
Comisión 50
presentado en 1976 muestra que el número de sitios adecuados para
observatorios astronómicos es muy limitado; peor aún, el Reporte
muestra el rápido crecimiento de iluminación artificial que se
experimenta actualmente en muchos observatorios y que interfiere seriamente
con observaciones profundas. De manera acorde la UAI/IAU adoptó la
siguiente resolución en la Asamblea General de 1976.
Este reporte reafirma la seriedad de la amenaza que representan para la
astronomía las distintas formas de interferencia en sitios
astronómicos existentes y potenciales, y recomienda niveles aceptables
de interferencia que no deben excederse para poder alcanzar la mayor
sensitividad en observaciones astronómicas. La principal fuente de
interferencia (en 1976/1992) es luz artificial, pero interferencia seria puede
también darse por aeronaves, transmisores de ondas de radio y
contaminación
atmosférica. Por tanto, este reporte también establece las
condiciones bajo las cuales se sabe que estos dos tipos de interferencia son
dañinos y recomienda la protección respectiva para sitios
astronómicos.
II. Niveles aceptables de luz artificial
2.1 La luz artificial ilumina el cielo tanto en continuo como en
líneas espectrales, generadas por lámparas de vapores de metales.
Esta luz es dispersada de retorno por el cielo, formando un fondo brillante
contra el cual deben detectarse fuentes celestes. Existe un fondo natural
tanto en continuo por el brillo difuso conjunto de estrellas débiles,
luz zodiacal, y luminiscencia atmosférica ("atmospheric airglow")
como en las líneas espectrales de luminiscencia atmosférica.
2.2 Luz continua (luz blanca)
El límite de sensitividad debido al fondo de luz blanca se deteriora
proporcionalmente al total de las contribuciones de luz natural y artificial.
Una contribución del 10% del nivel natural, la cual empeora el
desempeño del telescopio en la misma proporción, es generalmente
aceptada como el límite máximo tolerable bajo condiciones ideales,
excepto para el estudio directo de la luminiscencia atmosférica, el
cual requiere condiciones mas estrictas. Esta contribución de luz
artificial al brillo de cielo está especificada para una elevación
de 45o con respecto al horizonte, y para longitudes de onda entre
300 y 1000 nanómetros (nm). Estas consideraciones
dan lugar a la recomendación 1.
En la región óptica la luz emitida por lámparas de vapor de sodio de baja presión está confinada principalmente a un par estrecho de líneas, las líneas D del sodio, las cuales coinciden con líneas de emisión intensa de la luminiscencia atmosférica. Dado que la emisión atmosférica es a la vez intensa y variable, es poco probable que observaciones astronómicas puedan verse seriamente afectadas si el total de las emisiones artificiales dentro de la línea D del sodio no excede el nivel mínimo natural. Este criterio se aplica dentro de una banda de 1 nanómetro que contiene a las dos líneas D del sodio. Estas consideraciones dan lugar a la recomendación 2.
| Población | 68,000 |
| Emisión de luz urbana | 4.2×107 lumens |
Se encontró que el efecto de esta ciudad sobre el brillo del cielo nocturno, el cual incluye también una contribución adicional de otras fuentes de ilumación al descubierto, fue un incremento de 0.8 veces el nivel natural del cielo para una elevación de 45o y una distancia de 16 km. Esta medición se refiere al brillo integrado sobre las longitudes de onda de la luz visible. Mas adelante se encontró la siguiente ley:
una población a 16 km (10 millas) de distancia de un observatorio no causará interferencia debido a la emisión de luz blanca si el alumbrado público está por debajo de 5×106 lumens.
Es necesario enfatizar que mediciones futuras pueden llevar a una
revisión de esta indicativa.
7.2 Formas aceptables de iluminación
urbana
Aparte de las lámparas de incandescencia, las únicas luminarias
que pueden proveer iluminación útil en las calles sin tener
efectos serios en las condiciones del cielo son las lámparas de sodio
de baja presión (el uso de otras luminarias puede considerarse en
circunstancias no ideales, como se contempla en la
sección 7.3). El efecto en la intensidad de las
líneas D del sodio debe, de acuerdo con la
Recomendación 2, ser comparado con el nivel
mínimo de brillo natural debido a la luminiscencia dentro de la banda
entre 588.8 y 589.8 nm.
El brillo del cielo debido a las líneas D del sodio, mencionado por Allen (ver sección 6.2) fue medido en el observatorio de Kitt Peak por Broadfoot y Kendal (J. Geophysics Research 73, 426, 1968). Se encontró un efecto combinado de las líneas D del sodio equivalente a 30 R nm-1 promediado dentro de una banda de 1 nm (valores mayores pueden obtenerse en observatorios a mayores latitudes y en distintas épocas del año). Este valor es aproximadamente tres veces mayor que el brillo del cielo oscuro, promediado dentro de la misma banda de 1 nm.
Dado que el ancho de banda visible efectivo de la luz blanca es aproximadamente
100 nm, y dado que la Recomendación 2 permite duplicar
el brillo del cielo dentro de la banda de 1 nm, la emisión permisible de
lámparas de sodio de baja presión es aproximadamente un tercio
del de las lámparas incandescentes.
7.3 El uso de otras luminarias de vapores de
metales halides
Lámparas de mercurio, de sodio de alta presión y de metales
halides son empleadas en muchas comunidades. Estas lámparas
pueden estar afectando en la actualidad el brillo del cielo en observatorios
existentes. Donde los niveles actuales de brillo del cielo debidos a estas
lámparas no excedan los niveles recomendados para luz blanca, dados en
la Recomendación 1, debe hacerse todo esfuerzo para
restringir el aumento en su uso. Esta cuestión será tópico
de discusión dentro de la Comisión 50, dentro de las siguientes
líneas. Frecuentemente se encuentra en observatorios existentes que las
líneas espectrales debidas a la emisión artificial de mercurio
son tan intensas que impiden cualquier trabajo observacional en las longitudes
de onda de dichas líneas. Pueden entonces ser conveniente el permitir
mayor iluminación del cielo en las líneas del mercurio, con tal
de que esta emisión de luz esté confinada a líneas
delgadas, como es el caso en las lámparas de vapor mercurio. Las pocas
líneas claramente afectadas por lámparas de vapor de mercurio
representan una circunstancia menos dañina que el impacto en bandas
anchas que tienen lámparas con corrección de color de vapor de
mercurio y de sodio de alta presión, y el mucho mayor número de
líneas espectrales y bandas en las que emiten lámparas de
metales halides.
En todas las situaciones el uso de mercurio y sodio de alta
presión con corrección de color y de lámparas de metales
halides debe ser evitado, debido al complejo espectro de
emisión que producen.
La eficiencia de todo tipo de luminaria empleada en alumbrado público
se mejora con el uso de escudos y reflectores que dirigen la luz hacia abajo,
donde se necesita, y no hacia arriba, donde solo puede iluminar el cielo.
El alumbrado público urbano, referido por Walker
(sección 7.1), usa una variedad de tipos de
lámparas e instalaciones, tanto cubiertas como descubiertas. Donde la
emisión total de luz de una comunidad se aproxima al límite de
interferencia determinado por las Recomendaciones, puede disponerse de una
mayor instalación, con tal de que sean cubiertas y no den luz hacia
arriba. El incremento en el brillo del cielo será en este caso producido
por dispersión de luz reflejada por el suelo, lo cual es inevitable,
y el incremento de alumbrado permisible dependería de la fracción
de luz que llegaría finalmente al cielo.
7.4 Blindaje de luminarias y filtraje de luz
La mayoría de las fuentes de luz tienen emisión dentro y fuera
del rango visible. Emisiones fuera del rango visible no tienen ninguna utilidad
para el alumbrado público y son dañinas al trabajo
astronómico, el cual se hace en todas las regiones del espectro. Luz
de longitud de onda pequeña es dispersada mas fuertemente en la
atmósfera, afectando mas severamente las condiciones de
observación. Existen filtros para emisiones con longitudes de onda
menores a 440 nm, fuera del rango visual, con poco efecto dentro del mismo
rango visual. Este filtraje es necesario con lámparas de vapor de
mercurio, metales halide y fuentes fluorescentes, pero no es
necesario para lámparas incandescentes, de sodio de baja presión
o de sodio de alta presión.
7.5 Interferencia en radiofrecuencias
El nivel citado de 2×10-6 W m-2 corresponde a la
máxima potencia de un transmisor de 1 kW, empleando una antena de
dipolo a una distancia de 8 km. Para otras distancias se puede aplicar una
ley de cuadrado inverso (por ejemplo a 20 km la potencia del transmisor
debe acotarse a 6 kW; en la práctica deben tenerse en cuenta las
características del patrón de emisión de la antena y
las de la topografía local del terreno).
Alberto Carramiñana (alberto at inaoep.mx)
16 de mayo de 2004