Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 112 -119.

The brightness and color of the sky change depending on various factors, including the time of day, atmospheric conditions, and the direction of the observed sky.
Observations of night sky brightness (NSB) were performed using a Sky Quality Meter (SQM) and a Fully Automated Photoelectric Photometer (FAPP) at the Kottamia Astronomical Observatory (KAO). Observations of the zenith sky brightness (ZSB) were carried out during the total and partial lunar eclipses of July 27th, 2018 and July 16th, 2019. The stellar and planets visibility during both eclipses were calculated depending on the brightness of the sky during different phases of the eclipses. The maximum numbers of visible stars in the middle of the total and partial eclipse events were found to be ~ 3700 and 1780 stars. Most of the planets were found to be observable except for Uranus and Neptune because of their rising and setting times.
To study the monthly and seasonal variation of the NSB, we used the SQM at the zenith during the period between July 2021 and June 2022. The results of the observations showed a monthly variation where the maximum brightness (20.08 magSQM/arcsec2) was observed in October 2021 and the minimum (20.32 magSQM/arcsec2) in February 2022. A slight decrease in the brightness was observed throughout the year.
For the first time, we carried out observations of all sky brightness using the SQM to measure the NSB and to study the diurnal variation of sky brightness in all directions. The observations showed brightness variations in all directions during the night. The variations in the NSB were attributed to changes in atmospheric conditions due to the presence of aerosols, clouds, and water vapor.
Moreover, we used FAPP to observe the morning and evening twilight brightness in specific directions of the sky using different filters. A general tendency was observed for sky brightness to decrease at low altitudes 40°< alt < 50° and to increase at higher altitudes within the beginning of the evening twilight. There was a similarity in sky brightness between morning and evening twilight in the V and R filters, in which the brightness remained almost constant until a solar elevation of about -15. The sky brightness behaved the same in the B filter when it started changing at the beginning of the morning and evening twilight.
We used the FAPP to measure all NSB in the UBVRI filters and obtained average ZSB values of 20.49, 20.38, 19.41, 18.60, and 17.94 mag/arcsec2. The average calculated color indices at the zenith were U-B = 0.11, B-V = 0.98, V-R = 0.81 and R-I = 0.66.
Satellite data from (VIIRS/NPP) were used to measure NSB variation at KAO from 2012 to 2021. The data revealed a variation during the year, which was similar to that observed in the ground-based observations. Seasonal records showed that variations in NSB were highest during summer and lowest during winter, whereas NSB remained almost constant during autumn and spring. The general trend of NSB from ground- and space-based observations revealed an annual decrease. To monitor light pollution at the Kottamia Observatory, we measured the sum radiance of five cities near the observatory site. The data of the NSB showed an increase in the brightness since 2014 due to light pollution coming from New Cairo and Sherouk cities, followed by an increase by mid-2016 mainly due to the New Administrative capital. The main effect of increasing the sky glow over KAO is related to the New Administrative Capital city.
Finally, using Garstang model (Garstang 1989a), we calculated the NSB and compared the results with those of our ground observations. The model results are in good agreement with the observations up to 98.26% for the B filter and 95.79% for the V filter, whereas the difference between the model result and the SQM observation was only 0.15 mag/arcsec2. The model showed very good results compared with our ground observations.

يتغير سطوع ولون السماء تبعًا لعوامل مختلفة بما في ذلك الوقت من اليوم والظروف الجوية والإتجاه الذي يتم رصده في السماء.
تم إجراء أرصاد لشدة إستضاءة السماء في نقطة السمت (ZSB) خلال الخسوف الكلي والجزئي للقمر في 27 يوليو 2018 و 16 يوليو 2019. تم حساب رؤية النجوم والكواكب خلال كلا الخسوفين إعتمادًا على سطوع السماء خلال مراحل مختلفة من الخسوف. تم حساب الحد الأقصى لعدد النجوم المرئية في منتصف أحداث الكسوف ليكون حوالي 3700 و 1780 نجمة خلال الكسوف الكلي والجزئي ، على التوالي. وجد أن معظم الكواكب يمكن ملاحظتها باستثناء أورانوس ونبتون.
لدراسة التباين الشهري والموسمي لسطوع السماء ، إستخدمنا مقياس جودة السماء (SQM) في نقطة السمت خلال الفترة من يوليو 2021 إلى يونيو 2022. وأظهرت الأرصاد تباينًا شهريًا مع أعلى سطوع في أكتوبر 2021 (20.08 magSQM/arcsec2) و أدنى مستوى في فبراير 2022 (20.32 magSQM/arcsec2). لوحظ إنخفاض طفيف في السطوع على مدار العام.
و لأول مرة ، قمنا بأرصاد سطوع السماء كلها بإستخدام SQM لقياس سطوع السماء ليلا ودراسة التباين النهاري لسطوع السماء في جميع الاتجاهات. أظهرت الأرصاد تباينًا في السطوع في جميع الاتجاهات طوال الليل. تُعزى الإختلافات في NSB إلى التغييرات في الغلاف الجوي. في المتوسط ، تم العثور على إختلافات بسبب وجود الغبار الجوي والسحب وبخار الماء.
علاوة على ذلك ، إستخدمنا FAPP لرصد سطوع الشفق في الصباح والمساء في إتجاهات محددة من السماء في مرشحات مختلفة. ولوحظ ميل عام لإنخفاض سطوع السماء على إرتفاعات منخفضة <40 - 50 درجة وزيادة في الارتفاعات الأعلى في بداية الشفق المسائي. كان هناك تشابه بين سطوع سماء الشفق في الصباح والمساء في مرشحات V و R حيث يظل السطوع ثابتًا تقريبًا حتى ارتفاع الشمس حوالي -15. سلك سطوع السماء نفس الطريقة في مرشح B عندما بدأ يتغير مع بداية شفق الصباح والمساء.
علاوة على ذلك، إستخدمنا مقياس الضوء الكهروضوئي الأوتوماتيكي (FAPP) لقياس كل سطوع السماء ليلا في مرشحات UBVRI و حصلنا على متوسط قيم إستضاءة للسماء في نقطة السمت 20.49 و 20.38 و 19.41 و 18.60 و 17.94 mag/arcsec2 في مرشحات UBVRI على التوالي. كان متوسط مؤشر اللون المحسوب للسمت U-B = 0.11، B-V = 0.98 ، V-R = 0.81 و R-I = 0.66.
تم إستخدام بيانات من القمر الصناعي (VIIRS/NPP) لقياس إختلاف إضاءة السماء ليلا في مرصد القطامية خلال 2012-2021. أظهرت بيانات سطوع السماء ليلا تباينًا خلال العام والذي كان مشابها للأرصاد الأرضية. أظهر التباين الموسمي أعلى سطوع خلال الصيف والأدنى خلال الشتاء بينما كان متماثلًا تقريبًا خلال الخريف والربيع. أظهر الاتجاه العام لسطوع السماء من الملاحظات الأرضية والفضائية إنخفاضًا على مدار العام. و لرصد التلوث الضوئي في مرصد القطامية، قمنا بقياس مجموع إضاءة خمس مدن بالقرب من موقع المرصد. أظهرت بيانات إضاءة السماء زيادة في السطوع منذ عام 2014 بسبب التلوث الضوئي القادم من مدينتي القاهرة الجديدة والشروق تليها زيادة بحلول منتصف عام 2016 ويرجع ذلك أساسًا إلى العاصمة الإدارية الجديدة. يرتبط التأثير الرئيسي لزيادة وهج السماء فوق مرصد القطامية الفلكي بالعاصمة الإدارية الجديدة.
و أخيرا ، باستخدام نموذج جارستانج ( (Garstang 1989a، قمنا بحساب سطوع السماء وقارننا النتيجة بأرصادنا الأرضية. تتوافق نتائج النموذج بشكل جيد مع الأرصاد بنسبة تصل إلى 98.26% للمرشح B و95.79% للمرشح V بينما كان الفرق بين نتيجة النموذج و أرصاد SQM 0.15 mag/arcsec2 فقط. أظهر النموذج نتائج جيدة جدًا مقارنة بأرصادنا الأرضية.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.