Avståndsbestämning av NLC - Peter Rosén

[Peter R]

Ny bild i galleriet
Objekt: Avståndsbestämning av NLC
Exponering:
Fotograf: Peter Rosén
Teleskop: 70-200/2,8
Kamera: Canon Eos 5DMkII
Kommentar: Den 4 juli fotograferade jag några väldigt spännande NLC i riktning mot Perseus som jag la upp på Spaceweather med en liten twist :-) http://spaceweather.com/gallery/indiv_u ... d_id=83988 .
Jag såg då att P-M Hedén hade lagt upp bilder fotograferade i samma riktning den kvällen från Vallentuna, ungefär 26 km norrut från min position.
Eftersom jag tog en time-lapse under en längre tid med en bild var 4:e sekund var det lätt att hitta en bild som stämde bra tidsmässigt så jag satte igång att mäta 4 olika formationer som jag har färgkodat och som syns tydligt i båda bilderna samt att ta fram deras koordinat i RA och Dec i förhållande till stjärnorna.

Dessa värden har jag sedan matat in i Paul Schlyters utmärkta online-kalkulator http://stjarnhimlen.se/calc/metnlcalt_en.html och då fått fram de geografiska positionerna för dessa formationer och deras höjd.
Positionen visar sig ligga norr om Åland och höjden är mellan 75,1 km (blå punkt) till 78,6 (röd punkt).
Det blev väldigt samstämmiga resultat för alla 4 punkterna. Höjden är något lägre i Mesosfären än den som brukar anges till ca. 83 km.

/*Peter R


Klicka for att se stor version av bilden

[Peter R]

Och här kommer mätresultaten från kalkylatorn.

/*Peter R

NLC Positions 1-4.jpg (955.15 KiB) Viewed 7256 times

[hansg]

Otroligt fint arbete Peter!!
h-g

[stoffe]

Hej

Det där var mycket föredömligt! Jag fotograferade NLC i natt som var, hoppas någon annan oxå gjorde det så kan vi göra fler beräkningar av denna typ. Kan du skicka in dessa resultat till förmån för forskning? Berätta gärna hur man gör i så fall.

[bjorne]

Kan bara hålla med föregående.
Verkligen imponerande.

[MikkoK]

Underbart engagemang!

[Hans Bengtsson]

Lysande exempel på hur modern fototeknik kan användas för att bestämma intressanta data som höjden till NLC.

Jag blir nyfiken på hur du bestämde rektascension och deklination för de åtta punkterna. Det syns ju inte många stjärnor på bilderna? Finns det identifierbara stjärnor strax intill punkterna? Eller någon annan metod?

mvh
Hans Bengtsson

[Peter R]

Tack alla

Den här typen av avståndsbedömningar och uträkningar är otroligt spännande att utföra.
2011 beräknade jag avståndet och höjden på en Perseid med hjälp av ringrostig skolmatte, en penna och kalkylator http://astronet.se/view_image.php?id=1293
Det var då Paul Schlyter hänvisade mig till den här onlinekalkylatorn av och som tur var så blev resultaten ganska samstämmiga.

I februari använde jag den på "2012 DA14" viewtopic.php?t=7142#p28491.
Jag tycker det är fantastiskt att kunna räkna fram avstånd och höjd baserat på 2 foton så det har blivit något av ett favoritverktyg för "soffastronomi".

Jag frågade Ole Martin Christensen som är forskare på Chalmers vad han tror om mina höjdvärden. De ligger ju 4 - 10 km lägre än de som brukar anges för NLC och han tyckte att de lät lite lågt jämfört med de som brukar rapporteras.
En avvikelse i mätningarna med 1 bågminut för RA-positionen ger en höjdskillnad på hela 3 km så ett mätfel på 1,5 - 3 bågminuter skulle kunna förklara höjdskillnaden.
Mätfelen i bilderna är långt mindre än så och jag har fått väldigt enhetliga resultat för alla 4 mätpunkterna, dessutom ett väldigt bra noggrannhetsvärde på 0,6 -1,3 km på ett avstånd av 160 km.
Så om jag inte har upptäckt några nya "lågsniffande NLC" så skulle förklaringen kunna vara att bildernas tidsangivelser i exif-filen inte stämmer. Min kameraklocka gick före med 8-9 sekunder och det har jag korrigerat för men jag har inte fått uppgifter från P-M Hedén om hur exakt hans klocka är.

Det där var mycket föredömligt! Jag fotograferade NLC i natt som var, hoppas någon annan oxå gjorde det så kan vi göra fler beräkningar av denna typ. Kan du skicka in dessa resultat till förmån för forskning? Berätta gärna hur man gör i så fall.

Forskningen har säkert tillgång till mera tillförlitliga mätinstrument i form av satelliter osv, men knappast billigare :-)

Jag blir nyfiken på hur du bestämde rektascension och deklination för de åtta punkterna. Det syns ju inte många stjärnor på bilderna? Finns det identifierbara stjärnor strax intill punkterna? Eller någon annan metod?

I min bild fick jag fram stjärnor ner till magnitud 8 så det fanns många referensstjärnor där Mirfak var den ljusaste.
Jag hade svåreare med P-M Hedéns bild eftersom den var lågupplöst och ganska hårt jpeg-komprimerad. Men jag lyckades förstärka den så att jag fick fram 3 - 4 referensstjärnor. Då kunde jag lägga båda bilderna i passning med hänsyn till stjärnorna ovanpå en bild av stjärnfältet från mitt astroprogram "StarryNightPro +". Då var det lätt att utläsa formationernas exakta RA- och Dec-koordinat.

Det skulle vara kul att utföra sådana här mätningar på norrsken men det är troligtvis ännu svårare för det finns sällan någon utmärkande punkt att mäta på.

/*Peter R

[stoffe]

Det vore bra om det fanns någon databas, kanske man kan använda saafs galleri som databas?

Men min fråga kvarstår, hur rapporterar man in sina resultat? Jag själv har mycket lite kontakt med universitetsvärlden.
Det kanske är så att det inte finns något bra sätt att rapportera in?

Jag bidrar gärna till att rapportera in mina bilder för forskningssyfte.

Norrsken förändras mycket snabbare än NLC så man kanske blir tvungen att filma det istället för forskningssyfte för att få två lika mätningar från två olika platser.

För exakt tidsinställning av en systemkamera så borde en gps i blixtskon (vissa Canon-modeller har inbyggd gps) vara det som behövs för att synka tiden. Jag själv äger ingen GPS som passar till kameran men här är en för under 300 kr, den systemkamera som jag har går att synkronisera tiden med på det sättet.
http://opteka.com/gpn1.aspx
Finns säkert till fler märken och modeller med adapterkabel eller liknande.

[Hans Bengtsson]

Hej!

Det är bra att du fått med så svaga stjärnor som magnitud 8 på bilderna, det underlättar ju mycket för positionsbestämningar.

Jag blir, spontant och utan att ha räknat på det, lite överraskad över att ett så litet positionsfel som en bågminut (en 60-dels grad) kan få så stor betydelse för höjden i kilometer. Det bör då också vara viktigt att stjärnornas positioner inte har position för J2000.0 utan för datumets epok. Jag tror att Paul Schlyters kalkylator utgår från datumets epok, det finns nog ingen snurra som tar hänsyn till precessionen inbakad i kalkylatorn?

mvh
Hans Bengtsson

[Peter R]

Jag vet faktiskt inte hur man rapporterar in sådana resultat eller om det över huvud taget finns intresse för det.
Genom den här typen av experiment och uträkningar försöker jag öka min egen förståelse för nattlysande moln.
Din idé med GPS tar bort mycket av osäkerheten. Tyvärr verkar just denna modell inte stödja Canon men det kanske finns andra.
Canons inbyggda klocka i mina kameror drar sig otroligt mycket, nästan 1 sek/dag och det är absurt att de inte kan lösa något så elementärt.

Paul Schlyter skrev till mig :

Jacek Stegman (en NLC-forskare vid MISU på Stockholms universitet) skriver så här:
"Som vi alla vet (först och främst från raketmätningar, men även från Odin) ligger nattlysande moln på en höjd av ca 83.5 km med förvånansvärd liten variation i höjden".

Om man anser 83,5 km vara en korrekt höjd och mitt lägsta resultat är 75,1 så har jag räknat på hur stora fel det motsvarar i de olika variablerna.
Om felet i positionsangivelse för "Observatör 2" är 3.800 m i västlig riktning i longitud eller 1.900 m i lattitud i nordlig riktning så förklarar det höjdskillnaden.
Om kameraklockan för "Observatör 2" går efter med 4 minuter skulle det också kunna förklara differansen. Det är ganska små avvikelser som får stort utslag på resultatet och det troliga är att det är en blandning av alla 3 faktorerna som har spelat in. Ändå är jag positivt överraskad av att andå ha kommit så nära med mindre än 6% avvikelse från mitt bästa resultat på 78,6 km.

/*Peter R

[Peter R]

Jag blir, spontant och utan att ha räknat på det, lite överraskad över att ett så litet positionsfel som en bågminut (en 60-dels grad) kan få så stor betydelse för höjden i kilometer. Det bör då också vara viktigt att stjärnornas positioner inte har position för J2000.0 utan för datumets epok. Jag tror att Paul Schlyters kalkylator utgår från datumets epok, det finns nog ingen snurra som tar hänsyn till precessionen inbakad i kalkylatorn?

Ja, det är förvånansvärt stora utslag men de stämmer. I tabellen nedan har jag ändrat latituden för "observatör 2" med 1 bågminut, vilket motsvarar ungefär 1.900 m och då kommer höjdberäkningen upp till 82,4 km från ursprungliga 75,1.
Det kan ha att göra med att vi är ogynnsamt positionerade i förhållande till varandra och det skulle säkert vara att föredra om vi hade varit på en linje vinkelrätt mot observationsriktningen.

Hur mycket J2000.0 gör mot datumets epok har jag ingen aning om och jag hinner inte räkna på det innan jag reser bort på semester men troligtvis skulle det få ett utslag, som allting annat eftersom vinkeln mot observatörerna förändras.
Man kanske bör se det hela som en intressant tillämpning och tankeexperiment snarare än en empirisk mätning. Mätbildernas överensstämmelse upptäckte jag totalt slumpmässigt och går man in för det med exkta och optimala positioner och tidsangivelser så går det säkert att komma fram till bättre resultat.

Mina observationer av NLC de senaste dagarna har visat att mörkret återvänder snabbt nu :-)
Med det vill jag önska alla en lång och skön sommar.

/*Peter R

Skärmavbild 130716.jpg (216.3 KiB) Viewed 7108 times

[Hans Bengtsson]

I och med att Paul Schlyters kalkylator (såvitt jag tror) utgår från datumets epok när det gäller RA och DE, så blir det nödvändigt att man utgår från datumets epok även vid bestämning av RA och DE för de aktuella punkterna på bilderna. Precessionen har ju ändrat koordinaterna avsevärt från standardekvinoktiet J2000.0 till år 2013, det handlar om åtskilliga bågminuter, exakt hur mycket är beroende av var på himlen stjärnorna ligger.

Googlade och hittade i all hast en precessionskalkylator (har inte testat den):

http://www.nightskynotebook.com/Precession.php

mvh
Hans Bengtsson

[Peter R]

Det är nog lugnt i det här fallet skulle jag tro för jag har använt mig av datumets epok när jag har mätt punkterna i bilderna så förhoppningsvis är det samma referens.
Men jag ska höra med Paul för säkerhets skull.
Om så inte vore fallet så skulle det naturligtvis kunna utgöra ytterligare en felkälla.

/*Peter R

[Hans Bengtsson]

Ja, i så fall är det ju inga problem. Detta med epoken var bara en möjlig och lurig felkälla, som jag kom att tänka på och som skulle gett avsevärda fel ifall det hade blivit en blandning av äpplen och päron, särskilt om resultatet är så känsligt för enstaka bågminuter.

Det är svårt att säga om den relativt låga höjden du får till molnen beror på mätfel eller på att molnen verkligen låg lite lägre än normalt. Precis som skrivits i något inlägg ovan brukar man anse att NLC-höjden är rätt konstant, det har senare års forskning visat.

mvh
Hans Bengtsson