A A A A Автор Тема: Поверхностная яркость  (Прочитано 4106 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн ДмтрАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 160
  • Благодарностей: 116
  • Не любить людей значит не уважать себя
    • Сообщения от Дмтр
Поверхностная яркость
« : 01 Окт 2015 [09:51:23] »
___Прошу помочь. Составил справочник по объектам дальнего космоса. Выложен для скачивания здесь https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,84286.260.html
___Хочу доработать графой про поверхностную яркость.
___Посоветовали источник - книгу Кларка "Визуальная астрономия глубокого космоса". Стал смотреть, и появились вопросы.
___Из книги наугад взял М109.
Кларк пишет: магнитуда 10,9, преобладающая поверхностная яркость 22,9 магнитуды на квадратную угл. секунду.
Википедия пишет: видимая зв. величина 9,8, поверхностная яркость 13,4.
Дипскайпедия пишет: видимая величина 9,9, поверхностная яркость 13,7.
___Взял NGC 4038.
Кларк пишет: магнитуда 11, преобладающая поверхностная яркость 21,6 магнитуды на квадратную угл. секунду.
Википедия пишет: видимая зв.величина 10,3, поверхностная яркость 12,1.
Дипскайпедия пишет: пустая графа.
___Порядок цифр, как у Кларка, встречается в словаре у Эрнеста http://astro-talks.ru/forum/viewtopic.php?f=20&t=178 Сперва подумал, что это и есть правдоподобно.
___У меня есть "Уранометрия 2000", авторы 2-го справочного тома Крагин, Бонано, изд.Вильман Белл:
М106: 9,8mv, поверх ярк 13,5. NGC 4038: 10,3mv, поверх ярк 12.  В предисловии к книге дана своя формула поверх яркости, в ней логарифмы, коэффициенты, разные дельты для разных типов галактик, прибавляемые к общей v магнитуде.
___Что уместно писать в графу? Что имеет в виду Кларк (и Эрнест)?
___Ориентируюсь на зрительную яркость/величину, но при наличии данных вставил бы и фотографическую.
... Коротко и ясно пояснили, что засада оказывается в том, что в Википедии и др.местах яркость дана в расчете на угл.минуту, а у Кларка на угл.секунду, и для перевода из минут в секунды нужно прибавлять +8,89...
В голову бы не пришло, что есть разночтения по единице измерения!...

...У Эрнеста ошибочка: примеры город-деревня начаты правильно, в секундах, а потом, переходя к объектам, числовые значения выше двадцати указаны в минутах.
« Последнее редактирование: 09 Окт 2015 [16:49:16] от Дмтр »

НПЗ Тал 125-Аполар на МТ-3с-2д, МТО 11СА, БПЦ 20х60, УАЗ 3163 "Патриот" и 31602 "Симбир". А после победы над либеральной жиже-цензурой и КУЛЬТОМ либеральной недо-личности, - Тал-175, Тал-350, Тал-300К, ПНБ-1, ГАЗ 2330 "Тигр".

Онлайн ORSA

  • *****
  • Сообщений: 8 114
  • Благодарностей: 256
  • Человек без бинокля недальновиден
    • Сообщения от ORSA
Re: Поверхностная яркость
« Ответ #1 : 02 Окт 2015 [17:14:42] »
Кларк пишет: магнитуда 10,9, преобладающая поверхностная яркость 22,9 магнитуды на квадратную угл. секунду.Википедия пишет: видимая зв. величина 9,8, поверхностная яркость 13,4.
Поверхностная яркость может замеряться к угловой минуте и к угловой секунде. В одной угловой минуте примерно 3600 секунд =60*60
Log(3600)*2,5 =8,89 - это грубо говоря то число на которое отличается яркость в минутах от яркости приведенной к секундам
22.9 - 13.4 = 9.5 (почти 8.89)
----------

Еще яркость бывает визуальная и фотографическая - они чуток различны. Все вместе дает расхождения.

таким образом 22,9  - это к секунде
а 13.4 к минуте
БПЦ 10x40; Nikon 7x50; MT3S; Vixen Porta ll; SQM L; Foton 7x35; SW BKP 2501; HDAZ; HEQ5 pro; APO; Alter 703 delux; БГШ 2.3x40; BA8 UO 15x70

Оффлайн ДмтрАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 160
  • Благодарностей: 116
  • Не любить людей значит не уважать себя
    • Сообщения от Дмтр
Re: Поверхностная яркость
« Ответ #2 : 03 Окт 2015 [00:15:38] »
___Пособираю методики определения поверхностной яркости. В интернетах описано хаотично, никого сильно не интересует этот вопрос.

___"Уранометрия". Второй том. М.К., Э.Б..
   Surface Brightness (SB)

   As a broad generalization, surface brightness is calculated by dividing a galaxy`s magnitude by its area. More precisely, once the total V magnitude and dimensions are known, the mean surface brightness is computed as follows:
V`25 = VT + ΔV + 5logD – 2.51log (D/d) – 0.26
where
VT = total V magnitude
ΔV = 0.25 or 0.33 for cD or E type galaxies (T = -6 to 4),
ΔV = 0.13 or 0.16 for S0-, S0, S0+ type galaxies (T = -3 to -1),
ΔV = 0.11 for all ther galaxy types (T ≥ 0),
D = major axis in arcminutes, and
d = minor axis in arcminutes.
   The value of ΔV is dependent upon the morphology of the galaxy and the magnitude isophote to which the dimensions are measured. For about 30% of the galaxies in the DSFG (deep sky field guide), our measured dimensions match those of the RC3 (Third Reference Catalogue of Bright Galazies), which indicates an isophote of 25.0 mag/arcsec2. For those galaxies, the lover ΔV values (0.25 and 0.13) were used in the surface brightness computation. For the remainder, it was determined that our average isophote was 24.5 for elliptical galaxies, 24.7 for S0 types, and 25.0 for spirals. This corresponds to ΔV values of 0.33, 0.16 and 0.11, respectively.
   The total magnitude in combination with the surface brightness provides a better indication of the visibility of a galaxy than the magnitude alone. For example, UGC 1378 (Chart 2) has a surface brightness of 14.7, meaning that it will appear as if each square arcminute of its area is as bright as a 14.7 magnitude star. (Try defocusing a 14th magnitude star until it is an arcminute across to get an idea of how faint this is!). Therefor, this galaxy will be more difficult to observe than its total magnitude (V = 12.6) might indicate. Experience suggests that objects with surface brightnesses fainter than 14.5 will be difficult to detect no matter what the total magnitude is. The "average" galaxy has a surface brightness of about 13.5, while the highest surface brightness objects have values of 12.5 or brighter.
   The examples of the Andromeda Galaxy and its companions (Chart 30) serve to show that surface brightness does not depend on total magnitude. The main galaxy, M31, is a naked-eye object but has a surface brightness of 13.5, typical of mid-stage spirals. The small companion, NGC 221 = M32, is nearly five magnitudes fainter overall yet is visible in handheld binoculars because its surface brightness, 12.5, is so high. The companion NGC 205, although about the same total magnitude as M32, is much more difficult to see at a mean surface brightness of 14.0. The more distant companions NGC 185 and NGC 147 have still lower surface brightnesses, and despite being among the brightest galaxies in the sky by total magnitude, are often elusive to those seeking them from light-polluted observing sites.
   Finally, we recommend that the surface brightness values presented here be regarded as qualitative indicators of relative brightness. The RC3 cites an average error of 0.33 for its its surface brightness values, and we believe that our average error is somewhat greater than that.  We have of not normalized the density of the DSS images to achieve uniform isophotal dimensions and many of the magnitudes used are of an unknown type. But even assuming perfect data, there can be structural variations within the same morphological type which will affect the visibility of a ticular galaxy.

___Методы английской Википедии https://en.wikipedia.org/wiki/Surface_brightness
Англ. Википедия пишет, что ПЯ обычно измеряют в секундах, но при этом в статьях графы "ПЯ" нет.
Русская Википедия статьи не имеет, но зато во многих статьях есть графа "ПЯ", и соответствует минутам.

___Р.Кл. "Визуальная астрономия дальнего космоса"
   The human eye.
   Units of brightness.
   Two factors govern the eye`s detection of light. One is the total brightness of an object, and the other is its surface brightness. Surface brightness is the total amount of light divided by the area over which it spread.
   A physicist might describe an object`s total brightness by units of power (that is, energy flow), such as watts or number of photons per second. However, more specialized terms have been introduced for visual perceptions. The term illuminance describes the total light output of an object in the wavelengths seen by a typical human eye. One of the earliest units of illuminance measure was a candle. Requirements ofr precision led to the unit called the candela, the total visual ight emitted in all directions by a standard candle made of a specific material and of a certain size. The lumen (lm) is another common unit of measure, and is equal to a candle divided by 4 π (=12.5664).
   Surface brightness, intensity per unit area, is described by another term, luminance. Note the subtle, but important, difference between luminance and illuminance. Common units of luminance are candelas per`square meter, of lumens per square meter.
Astronomers use their brightness unit: the stellar magnitude. And instead of linear measurements of distance on a surface, they use angular measurements of distance on the sky.
   The magnitude was invented because the eye responds to light approximately logarithmically. One magnitude corresponds to a change in brightness by a factor of 1001/5, which is about 2.51. Five magnitudes is a factor of 100 in brightness and 10 magnitudes is a factor of 100 times 100 or 10 000.
   Since astronomical objects cover an area of sky, their surface brightnesses are described in magnitudes per square arc-second. The full Moon, for example, is a half degree (1800 arc-seconds) in diameter, so it covers 2.5 million square arc-seconds of sky. Dividing its brightness by its area gives it a surface brightness of 3,6 magnitudes per square arc-second.
   Astronomical objects differ vastly in both total brightness and surface brightness. The full Moon and the planer Mars have nearly the same surface brightness; their total amounts of light are so different only because the Moon covers a mech larger area of sky. The Moon and the Sun, on the other hand, have nearly the same apparent size. Here it`s a difference in surface brightness that causes such dissimilar a mounts of light.
   An object of a certain total brightness (such as the Moon) also illuminates the surface of the Earth with a certain number of lumens per square meter. Any astronomical object illuminates the Earth`s surface in such a manner. Examples are in Table 2.1.
The illumination an object causes on the Earth`s surface is directly relevant to astronomy. A telescope objective has a given area on which light from the object falls. The illumination per unit area times the area of the objective determines how many lumens are delivered to the eye.
   Conversion between common units of surface brightness is shown in Table 2.3. The surface brightnesses of some familiar astronomical objects are shown in Table 2.3.

   A catalog of deep-sky objects.
   S.B.
The surface brightness in magnitudes per square arc second. This value is only a rough approximation computed from the visual magnitude and the object`s size. The S.B. can be found by the equation:
S.B. = v mag + 2.5 log (2827ab)
   where a and b are the object`s major and minor dimensions in arc-minutes (an elliptical shape is assumed). The constant equals π(60 arc-sec/arc-minute)2/4.
« Последнее редактирование: 14 Янв 2016 [16:59:39] от Дмтр »
НПЗ Тал 125-Аполар на МТ-3с-2д, МТО 11СА, БПЦ 20х60, УАЗ 3163 "Патриот" и 31602 "Симбир". А после победы над либеральной жиже-цензурой и КУЛЬТОМ либеральной недо-личности, - Тал-175, Тал-350, Тал-300К, ПНБ-1, ГАЗ 2330 "Тигр".

Оффлайн ДмтрАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 1 160
  • Благодарностей: 116
  • Не любить людей значит не уважать себя
    • Сообщения от Дмтр
Re: Поверхностная яркость
« Ответ #3 : 09 Дек 2015 [22:08:23] »
По итогам 3-месячных трудов выложена ЛЮБИТЕЛЬСКАЯ ОПИСЬ СОКРОВИЩ НЕБА с графой "Поверхностная яркость" для 1004 объектов дальнего космоса. https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,84286.280.html 
...
___Поверхностная яркость ("ПЯ") заслуживает более подробного пояснения.
___ПЯ - средняя яркость удаленных протяженных объектов. Выражается в виде звездных величин с единицы угловой площади (квадратной секунды, минуты).
___Яркость фона ночного неба. Яркость городского засвеченного неба составляет 9,1-9,6m/мин2 (18-18,5m/сек2), в пригородах 10,1-11,1m/мин2 (19-20m/сек2), загородное (деревенское) небо без Луны – 11,6-12,1m/мин2 (20,5-21m/сек2), в горах яркость неба – 13,1m/мин2 (22m/сек2).
___Яркость типичных объектов дальнего космоса:
- компактные планетарные туманности (вроде NGC 6210 в Геркулесе): от 13m/сек2.
- яркие планетарные туманности (вроде М57 в Андромеде): от 18m/сек2.
- компактные галактики (вроде IC 2861 в Б.Медведице): от 19.5m/сек2.
- большие шаровые скопления (вроде M13, М92): от 20m/сек2.
- галактики из каталога Месье: от 22m/сек2.
- большинство галактик из NGC: от 23m/сек2.
- самые тусклые из визуально обнаружимых объектов: 25..26m/сек2.
↑ По материалам Эрнеста (http://astro-talks.ru/forum/viewtopic.php?f=20&t=178).
___Объект воспринимается уверенно, если его ПЯ не ниже яркости фона неба. Предельно слабым считается объект, ПЯ которого на 3m слабее яркости (фона) неба. Из-за особенностей зрения объекты, имеющие резкие границы, видны лучше, чем постепенно "сходящие на нет".
___Многие объекты имеют значительную площадь при малой яркости, их ПЯ зачастую ниже, чем яркость даже "деревенского" неба. Но они наблюдаемы потому, что яркость протяжённого объекта складывается с яркостью фона, а ограничивающим фактором является контраст объекта к фону: приблизительно 30% контраст является граничным.
___Расчёты ПЯ объектов достаточно условны, поскольку их ПЯ, как правило, неравномерна. Например, ПЯ у М42 или М31 изменяется от центра к периферии в десятки раз.
___Минимальная ПЯ галактик, которые ещё поддаются фотографической ССD-регистрации, составляет 27m/arcsec2.
↑ По материалам С.Плаксы (http://prozarium.ru/TextDetails.aspx?TextID=2081).
___Поверхностная яркость обозначена по источникам:
- "j" (в кв.секундах) - С.Плакса "Астрономические наблюдения в городе. Астроклимат." Формула: J=m+2,5•lg(S). Заимствована ПЯ 28 объектов.
- "kl" (в кв.секундах) – Р.Кларк "Визуальная астрономия дальнего космоса". Формула: S.B.=vmag+2.5log(2827ab). Взята ПЯ около 400 (из свыше 600) объектов.
- "ви" (в кв.минутах) – русская Википедия. Автор цифр неизвестен.
- "s" (в кв.минутах) - из хорватской deepskypedia.com. Ссылка о ПЯ ведет на статью в английской Википедии.
- "wi" (в кв.минутах) – англоязычная Википедия. Формула ПЯ в англ. Википедии приведена в секундах: S=m+2.5•log10A.
- "v" (в кв.минутах) - М.Крагин, Э.Бонано "Уранометрия 2000". Формула:  V`25=VT+ΔV+5logD–2.51log(D/d)–0.26. Из этого каталога (30 000 объектов) взяты данные о ПЯ галактик, отсутствующие в предыдущих источниках.
- единичные другие – "Э" (в кв.секундах) –Эрнест http://astro-talks.ru/forum/viewtopic.php?f=20&t=178 ; "starlab", просто "ПЯ".
___Для перевода единиц ПЯ из секунд в минуты нужно от значения ПЯ  отнять 8,89  (Log(3600)х2,5). Расхождения в ПЯ менее 2-3 десятых, для экономии места, выдавались за одно. Доверие цифрам разных алгоритмов – вопрос, вероятно, веры.

___ Источник дополнил наглядным примером расчёта для двух единиц измерения ПЯ:
... Интегральный блеск Туманности Андромеды (галактики М31) составляет примерно 3.5m, а площадь 1х3 градуса или 60 на 180 угловых минут. Логарифм по основанию 2.5 площади эллипса с осями 60 и 180 (или примерно 7500 квадратных минут) составит 9.75m, которые надо добавить к блеску объекта, получаем яркость 3.5m + 9.75m = 13.25m с квадратной минуты - так как площадь мы считали в кв. минутах.
С квадратной секунды снимается в 3600 раз меньший блеск или примерно на 9m более тусклая величина: 13.25m + 8.9m = 22.15m c квадратной секунды.
Вот вам и типичная яркость галактики из каталога Мессье в разных единицах.
« Последнее редактирование: 19 Фев 2016 [11:54:47] от Дмтр »
НПЗ Тал 125-Аполар на МТ-3с-2д, МТО 11СА, БПЦ 20х60, УАЗ 3163 "Патриот" и 31602 "Симбир". А после победы над либеральной жиже-цензурой и КУЛЬТОМ либеральной недо-личности, - Тал-175, Тал-350, Тал-300К, ПНБ-1, ГАЗ 2330 "Тигр".