Medidor de calidad del cielo

Un medidor de calidad del cielo ( SQM ) es un instrumento que se utiliza para medir la luminancia del cielo nocturno , más específicamente el brillo del cielo nocturno (NSB) en el cenit, con un ancho de banda que va de 390  nm a 600  nm. ^{[ 1 ]} Lo utilizan, normalmente los astrónomos aficionados , para cuantificar el aspecto de la contaminación lumínica del resplandor del cielo y utiliza unidades de " magnitudes por segundo de arco cuadrado " preferidas por los astrónomos.

El SQM está equipado con un fotodiodo de silicio que funciona como detector y que está parcialmente cubierto por un filtro de rechazo para la longitud de onda del infrarrojo cercano. El sistema presenta una alta respuesta a longitudes de onda hasta el infrarrojo cercano (de 350  nm a 2500  nm ^{[ 2 ]} ), gracias a un convertidor de luz a frecuencia. Esta estructura intenta imitar ^{[ 3 ]} la respuesta espectral del ojo humano en el régimen fotópico.

La respuesta espectral final se obtiene mediante la combinación del fotodiodo y el filtro de corte de infrarrojo cercano de transmisión. Esta respuesta se superpone a las bandas B y V de Johnson, bien conocidas en fotometría astronómica, en el rango de longitudes de onda entre 320  nm y 720  nm, que incluye el espectro de luz visible.

Más allá de los astrónomos aficionados, los fotómetros SQM se han vuelto muy populares entre investigadores de diferentes campos de estudio, incluidas asociaciones involucradas en la lucha contra la contaminación lumínica. El instrumento tiene una incertidumbre sistemática que se cita en 10 % (0,1 mag arcsec−2). ^{[ 4 ]} El aspecto de la incertidumbre también está relacionado con la estabilidad de estos radiómetros: la variación del comportamiento del instrumento (principalmente debido al envejecimiento del sensor, la influencia de la temperatura del aire ^{[ 5 ]} y las condiciones atmosféricas y la temperatura interna) podría confundirse con cambios en el brillo del cielo, especialmente cuando el seguimiento NSB se realiza durante un intervalo de tiempo prolongado. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Existen varios modelos de SQM fabricados, que ofrecen diferentes campos de visión (es decir, miden diferentes áreas angulares del cielo) y diversas capacidades de medición automática, registro de datos o comunicación de datos . Las versiones actuales solo tienen una banda de observación, lo que puede producir interpretaciones erróneas si la contaminación lumínica cambia de lámparas de vapor de sodio a LED . ^{[ 8 ]}

El SQM-L, o "Sky Quality Meter - L", es un modelo con una lente integrada adicional, que ofrece un rango de medición más estrecho de 20° en comparación con el rango de 84° del modelo SQM estándar. ^{[ 9 ]}

El SQM es fabricado por la empresa canadiense Unihedron en Grimsby, Ontario .

Los valores reportados por el SQM están en unidades de magnitudes por segundo de arco cuadrado (mag arcsec ⁻² ). Por lo general, los datos proporcionados por los SQM se registran en magnitudes, denotadas como m o mag, específicamente en mSQM (o magSQM), donde el subíndice SQM indica que la radiancia medida se calcula ponderando la radiación electromagnética según la respuesta espectral de estos instrumentos. ^{[ 10 ]} Como las magnitudes astronómicas son una escala logarítmica negativa, los valores más pequeños indican un cielo más brillante y una diferencia de 5 mag arcsec ⁻² corresponde a una diferencia de luminancia de 100 veces. Los valores típicos oscilarán entre aproximadamente 16 para cielos urbanos brillantes y 22 para los cielos más oscuros de la Tierra. ^{[ 8 ]}

La respuesta de los SQM puede verse afectada por las variaciones de la temperatura ambiente, por lo que es importante verificar estos efectos. Dado que los SQM no son impermeables, deben protegerse de la humedad mediante una carcasa, que generalmente proporciona el fabricante. Esta carcasa protege el dispositivo y, además, retiene el calor generado durante su funcionamiento, que es mínimo en los modelos USB (SQM-LU) pero más significativo en los modelos Ethernet (SQM-LE).

En entornos urbanos, los SQM registran con frecuencia grandes variaciones en la radiancia debido a la presencia o ausencia de nubes. Las mediciones de radiancia tomadas por los dispositivos SQM-LU son estables dentro del rango de temperatura de −15  °C a 35  °C, con variaciones menores a la incertidumbre sistemática del 10 % indicada por el fabricante. ^{[ 11 ]}

Cuando los SQM se instalan permanentemente al aire libre para un monitoreo a largo plazo, su sensibilidad puede degradarse con el tiempo debido a la exposición ambiental. Un estudio de 2021 demostró que este efecto de envejecimiento, causado por factores como la reducción de la sensibilidad del sensor y la degradación óptica, puede provocar un oscurecimiento sistemático de las mediciones. Los investigadores propusieron un método de corrección utilizando el brillo del cielo crepuscular como fuente de calibración natural. Al comparar las lecturas de los SQM en condiciones de crepúsculo claro con modelos empíricos, derivaron tasas de degradación lineal de 34 a 53 milimagnitudes/seg.cuadrado por año, dependiendo de la ubicación y la latitud. ^{[ 12 ]}

Las mediciones SQM se pueden enviar a una base de datos en el sitio web del fabricante y al proyecto de ciencia ciudadana GLOBE at Night .

• Página del producto en la página web de Unihedron
• Proyecto GLOBO de Noche
• Red de mediciones SQM
• Universidad de Viena, archivo y análisis de datos SQM
• Escala e instrucciones en la página web del uniedro