,_Melbourne_City_Centre_--_2019_--_1530-4.jpg/1280px-Melbourne_(AU),_Melbourne_City_Centre_--_2019_--_1530-4.jpg)
Световое загрязнение – это наличие нежелательного, неуместного или чрезмерного искусственного освещения . [1] [2] В описательном смысле термин « световое загрязнение» относится к последствиям любого плохо реализованного освещения в дневное или ночное время. Световое загрязнение можно понимать не только как явление, возникающее в результате конкретного источника или вида загрязнения, но также как фактор, способствующий более широкому коллективному воздействию различных источников загрязнения. [3]
Хотя этот тип загрязнения может существовать в течение дня, его воздействие усиливается ночью из-за контраста с темнотой. Подсчитано, что 83 процента людей в мире живут под засветленным небом и что 23 процента суши в мире подвержены воздействию свечения неба . [4] [5] Площадь, подверженная искусственному освещению, продолжает увеличиваться. [6] Основным побочным эффектом урбанизации является световое загрязнение, которое ставит под угрозу здоровье, разрушает экосистемы и портит эстетическую среду. В глобальном масштабе он увеличился как минимум на 49% с 1992 по 2017 год. [7]
Решение проблемы светового загрязнения часто состоит из простых шагов, таких как регулировка светильников или использование более подходящих лампочек. Однако, поскольку это антропогенное явление, устранение его воздействия на людей и окружающую среду требует политических, социальных и экономических соображений.
Световое загрязнение – это присутствие антропогенного искусственного света в темных условиях. [8] [9] [10] [11]
Этот термин чаще всего используется по отношению к окружающей среде и окружающей среде, но также используется для обозначения искусственного света в помещении. Неблагоприятные последствия многочисленны; некоторые из них, возможно, еще не известны. Световое загрязнение конкурирует со звездным светом в ночном небе за жителей городов, мешает работе астрономических обсерваторий [12] и , как и любая другая форма загрязнения , разрушает экосистемы и оказывает неблагоприятное воздействие на здоровье.[13] [14] [15] Световое загрязнение является побочным эффектом индустриальной цивилизации. Его источники включают наружное и внутреннее освещение зданий, рекламу, освещение наружных территорий (например, автостоянок), офисов, фабрик, уличных фонарей и освещенных спортивных площадок. Он наиболее серьезен в высокоиндустриальных, густонаселенных районах Северной Америки, Европы и Азии, а также в крупных городах Ближнего Востока и Северной Африки, таких как Тегеран и Каир , но даже относительно небольшое количество света может быть замечено и создавать проблемы. Осознание пагубного воздействия светового загрязнения началось во второй половине XIX века, [16] но усилия по устранению его последствий начались только в 1950-х годах. [17] В 1980-х годах возникло глобальное движение за темное небо с основанием Международной ассоциации темного неба (IDA). Сейчас такие образовательные и пропагандистские организации существуют во многих странах мира.
Около 83% людей, в том числе 99% европейцев и американцев, живут под засветленным небом, которое более чем на 10% ярче естественной темноты. 80% жителей Северной Америки не могут видеть галактику Млечный Путь. [18]
Сторонники энергосбережения утверждают, что световое загрязнение необходимо решать путем изменения привычек общества [19] , чтобы освещение использовалось более эффективно , с меньшими отходами и меньшим количеством нежелательного или ненужного освещения. [ нужна цитата ] Несколько отраслевых групп [ какие? ] также признают световое загрязнение важной проблемой. Например, Институт светотехников в Соединенном Королевстве предоставляет своим членам информацию о световом загрязнении, проблемах, которые оно вызывает, и о том, как уменьшить его воздействие. [20] Хотя недавние исследования [21] указывают на то, что энергоэффективности недостаточно для снижения светового загрязнения из-за эффекта отскока .
Поскольку люди могут расходиться во мнениях относительно того, раздражает ли какой-либо конкретный источник освещения или насколько важно его влияние на жизнь, не являющуюся человеком, один человек обычно считает световым загрязнением то, что другой считает желательным. Один из примеров можно найти в рекламе, когда рекламодатель хочет, чтобы определенные источники света были яркими и видимыми, в то время как другие находят их раздражающими. Другие виды светового загрязнения менее спорны. Например, свет, который случайно пересекает границу участка и раздражает соседа, обычно считается бесполезным и загрязняющим.
По этой и другим причинам решения о том, как управлять искусственным освещением, часто вызывают споры. Разногласия по поводу того, какой свет является разумным и кто должен иметь власть и ответственность, иногда заставляют стороны вести переговоры. Если желательно, чтобы такие решения были подкреплены объективными данными, уровни освещенности можно определить количественно с помощью полевых измерений или математического моделирования , результаты которого обычно отображаются на картах изофот или картах контуров света . Чтобы справиться со световым загрязнением, власти приняли различные меры в зависимости от интересов, убеждений и понимания вовлеченного общества. [ нужна цитация ] Эти меры варьируются от полного бездействия до внедрения строгих законов и правил, определяющих, как можно устанавливать и использовать освещение.
Световое загрязнение вызвано неэффективным или ненужным использованием искусственного света. Конкретные категории светового загрязнения включают проникновение света, чрезмерное освещение , блики , световые помехи и свечение неба . Один источник света, вызывающий нарушение, часто попадает более чем в одну из этих категорий.
Вторжение света происходит, когда нежелательный свет проникает на территорию собственности, например, освещая соседский забор. Распространенная проблема проникновения света возникает, когда сильный свет проникает в окно дома снаружи, вызывая такие проблемы, как лишение сна . Ряд городов США разработали стандарты наружного освещения, чтобы защитить права своих граждан от проникновения света. Чтобы помочь им, Международная ассоциация темного неба разработала ряд типовых постановлений по освещению. [22]
Была создана Ассоциация темного неба, чтобы уменьшить количество света, поднимающегося в небо, что снижает видимость звезд (см. «Свечение неба» ниже). Это любой свет, излучаемый более чем на 90° выше надира . Ограничив свет на отметке 90°, они также уменьшили светоотдачу в диапазоне 80–90°, что создает большую часть проблем с проникновением света.
Федеральные агентства США также могут обеспечивать соблюдение стандартов и рассматривать жалобы в пределах своей юрисдикции. Например, в случае проникновения света из-за белого стробоскопического освещения от вышек связи, превышающего минимальные требования Федерального управления гражданской авиации к освещению [23] Федеральная комиссия по связи ведет базу данных регистрации антенных конструкций [24], информацию, которую граждане могут использовать для выявления нарушающих структур и предоставляет механизм обработки запросов и жалоб граждан. [25] Совет по экологическому строительству США (USGBC) также включил кредит за уменьшение количества проникновения света и свечения неба в свой экологически чистый строительный стандарт, известный как LEED .
Проникновение света можно уменьшить, выбрав осветительные приборы, которые ограничивают количество света, излучаемого более чем на 80° выше надира. Определения IESNA включают полную отсечку (0%), отсечку (10%) и полуотсечку (20%). (Эти определения также включают ограничения на свет, излучаемый под углом более 90 °, чтобы уменьшить свечение неба.)
Чрезмерное освещение – это чрезмерное использование света. [ нужна цитата ]
По данным Министерства энергетики США, освещение коммерческих зданий потребляет более 81,68 тераватт -часов (данные за 1999 год) электроэнергии в год [26] . Даже среди развитых стран существуют большие различия в моделях использования света. Американские города излучают в космос в три-пять раз больше света на душу населения по сравнению с немецкими городами. [27]
Чрезмерное освещение обусловлено несколькими факторами:
Большинство этих проблем можно легко исправить с помощью доступных, недорогих технологий , а также путем устранения практики арендодателей/арендаторов, которая создает препятствия для быстрого решения этих проблем. Самое главное, чтобы промышленно развитые страны осознали большую выгоду от снижения чрезмерного освещения, необходимо повысить осведомленность общественности.
В некоторых случаях может потребоваться техника освещения с чрезмерным освещением. Например, непрямое освещение часто используется для получения «более мягкого» вида, поскольку жесткое прямое освещение обычно менее желательно для определенных поверхностей, таких как кожа. Непрямой метод освещения воспринимается как более уютный и подходит для баров, ресторанов и жилых помещений. Также возможно заблокировать эффект прямого освещения, добавив смягчающие фильтры или другие решения, хотя интенсивность будет уменьшена.
Блеск можно разделить на несколько типов. Одна из таких классификаций описана в книге Боба Мизона, координатора кампании Британской астрономической ассоциации за темное небо, следующим образом: [32]
По словам Марио Мотты, президента Массачусетского медицинского общества , «... блики от плохого освещения представляют опасность для здоровья населения, особенно с возрастом. Рассеяние яркого света в глазах приводит к потере контрастности и приводит к небезопасным условиям вождения, очень похоже на блики на грязном лобовом стекле от солнечного света под низким углом или от дальнего света встречной машины». [33] По сути, яркий и/или плохо экранированный свет вокруг дорог может частично ослеплять водителей или пешеходов и способствовать несчастным случаям.
Эффект ослепления вызван в значительной степени снижением контрастности из-за рассеяния света в глазу из-за чрезмерной яркости или отражения света от темных участков поля зрения, яркость которых аналогична яркости фона. Этот вид яркого света является частным случаем слепящего света, называемого затуманивающим светом. (Это не то же самое, что потеря аккомодации ночного зрения , вызванная прямым воздействием самого света на глаз.)
Световой беспорядок – это чрезмерное скопление источников света. Группы огней могут создавать путаницу, отвлекать внимание от препятствий (в том числе тех, для освещения которых они предназначены) и потенциально вызывать несчастные случаи. Беспорядок особенно заметен на дорогах, где уличное освещение плохо спроектировано или где проезжую часть окружает ярко освещенная реклама. В зависимости от мотивов человека или организации, установившей фонари, их расположение и конструкция могут даже быть предназначены для отвлечения внимания водителей и способствовать авариям.
Еще одним источником светового загрязнения являются искусственные спутники Земли . С будущим увеличением числа спутниковых группировок , таких как OneWeb и Starlink , есть опасения, особенно члены астрономического сообщества, такие как МАС , что световое загрязнение значительно увеличится, помимо других проблем перенаселенности спутников. [34] [35] [36]
Общественный дискурс вокруг ожидаемого роста спутниковых созвездий, таких как OneWeb и Starlink, включает в себя многочисленные петиции астрономов и гражданских ученых, [37] [38] и поднимает вопросы о том, какие регулирующие органы обладают юрисдикцией в отношении действий человека, которые затемняют звездный свет. [39] [40] [41] [42] [43] [44]
Измерение эффекта свечения неба в глобальном масштабе — сложная процедура. Естественная атмосфера не является полностью темной даже при отсутствии земных источников света и освещения с Луны. Это вызвано двумя основными источниками: свечением воздуха и рассеянным светом .
На больших высотах, в первую очередь над мезосферой , солнечного УФ-излучения на очень коротких волнах достаточно, чтобы вызвать ионизацию . Когда ионы сталкиваются с электрически нейтральными частицами, они рекомбинируют и испускают фотоны, вызывая свечение воздуха . Степень ионизации достаточно велика, чтобы обеспечить постоянное излучение даже ночью, когда верхние слои атмосферы находятся в тени Земли. Ниже в атмосфере все солнечные фотоны с энергиями выше потенциала ионизации N 2 и O 2 уже поглощены более высокими слоями, и поэтому заметной ионизации не происходит.
Помимо излучения света, небо также рассеивает падающий свет, в первую очередь от далеких звезд и Млечного Пути , а также зодиакальный свет , солнечный свет, который отражается и обратно рассеивается от частиц межпланетной пыли.
Количество свечения воздуха и зодиакального света весьма различно (зависит, среди прочего, от активности солнечных пятен и солнечного цикла ), но при оптимальных условиях самое темное небо имеет яркость около 22 звездных величин на квадратную угловую секунду. В полнолуние яркость неба увеличивается примерно до 18 звездных величин/кв. угловая секунда в зависимости от местной прозрачности атмосферы, в 40 раз ярче самого темного неба. В густонаселенных районах яркость неба 17 звёздных баллов/кв. угловая секунда не является чем-то необычным и в 100 раз ярче естественной.
Чтобы точно измерить, насколько ярким становится небо, в качестве исходных данных для определения количества и интенсивности источников света используются ночные спутниковые снимки Земли. Они учитываются в физической модели [45] рассеяния молекулами воздуха и аэрозолями для расчета совокупной яркости неба. Карты, показывающие повышенную яркость неба, подготовлены для всего мира. [46]
Шкала Бортла — это девятиуровневая измерительная система, используемая для отслеживания уровня светового загрязнения неба. Чтобы увидеть Млечный Путь, требуется шкала Бортла пять или меньше, пока он «нетронутый», самый темный из возможных. [47]
Осмотр территории вокруг Мадрида показывает, что последствия светового загрязнения, вызванного одним большим скоплением, могут ощущаться на расстоянии до 100 км (62 мили) от центра. [4]
Глобальные последствия светового загрязнения также становятся очевидными. Исследования конца 1990-х годов показали, что на всей территории, состоящей из южной Англии, Нидерландов, Бельгии, Западной Германии и северной Франции, яркость неба как минимум в два-четыре раза превышает норму. [4] Единственные места в континентальной Европе, где небо может обрести естественную темноту, — это северная Скандинавия и острова, расположенные вдали от континента. [ нужна цитата ] Рост светового загрязнения в зеленом диапазоне составил 11% с 2012–2013 по 2014–2020 годы и 24% в синем диапазоне. [48]
В Северной Америке ситуация аналогичная. Существует серьезная проблема со световым загрязнением в диапазоне от морских провинций Канады до юго-запада Америки. [4] Международная ассоциация темного неба работает над определением районов с высококачественным ночным небом. Эти территории поддерживаются сообществами и организациями, которые занимаются уменьшением светового загрязнения (например, заповедник Темного неба ). Отдел звуков природы и ночного неба Службы национальных парков измерил качество ночного неба в национальных парках по всей территории США. Качество неба в США варьируется от первозданного ( Национальный парк Капитол-Риф и Национальный парк Биг-Бенд ) до сильно ухудшенного ( Национальный парк отдыха в горах Санта-Моники). Район и национальный парк Бискейн ). [49] База данных мониторинга Программы ночного неба Службы национальных парков доступна в Интернете (2015 г.). [50]
В марте 2013 года световое загрязнение Гонконга было объявлено «худшим на планете». [51]
В июне 2016 года было подсчитано, что треть населения мира больше не может видеть Млечный Путь, включая 80% американцев и 60% европейцев. Сингапур оказался самой загрязненной светом страной в мире. [52] [4]
За последние 21 год в столицах провинций Китая наблюдался значительный рост светового загрязнения, причем горячие точки расположены вдоль восточного побережья. [53]
Медицинские исследования воздействия чрезмерного света на организм человека показывают, что световое загрязнение или чрезмерное освещение могут вызывать различные неблагоприятные последствия для здоровья, а в некоторых учебниках по светодизайну [ 54] здоровье человека используется в качестве явного критерия правильного внутреннего освещения. . Последствия для здоровья чрезмерного освещения или неправильного спектрального состава света могут включать: увеличение частоты головных болей, утомляемость работников , стресс, определяемый с медицинской точки зрения , снижение сексуальной функции и усиление тревоги. [55] [56] [57] [58] Аналогичным образом, были изучены модели на животных, демонстрирующие неизбежное негативное влияние света на настроение и тревогу. [59] Для тех, кому необходимо бодрствовать ночью, свет ночью также оказывает сильное влияние на внимательность и настроение. [60]
Наружное искусственное освещение в ночное время – воздействие современных типов уличного освещения – было связано с риском ожирения, [61] психических расстройств, [62] диабета , [63] и, возможно, других проблем со здоровьем [64] по предварительным данным . исследования. [65]
В 2007 году Международное агентство по исследованию рака Всемирной организации здравоохранения включило «сменную работу, влекущую за собой нарушение циркадных ритмов», в список вероятных канцерогенов. (Пресс-релиз МАИР № 180). [66] [67] Многочисленные исследования зафиксировали корреляцию между работой в ночную смену и увеличением заболеваемости раком молочной железы и простаты. [68] [69] [70] [71] [72] [73] Одно исследование, в котором изучалась связь между воздействием искусственного света в ночное время (ALAN) и уровнем заболеваемости раком молочной железы в Южной Корее, показало, что регионы, где были самые высокие уровни ALAN сообщил о самом высоком числе случаев рака молочной железы. В Сеуле, где наблюдался самый высокий уровень светового загрязнения, было на 34,4% больше случаев рака молочной железы, чем в Канвондо, где был самый низкий уровень светового загрязнения. Это предполагает высокую корреляцию между ALAN и распространенностью рака молочной железы. Также было обнаружено, что не было никакой корреляции между другими типами рака, такими как рак шейки матки или рак легких, и уровнями ALAN. [74]
Более недавнее обсуждение (2009 г.), написанное профессором Стивеном Локли из Гарвардской медицинской школы, можно найти в справочнике CfDS «Ослепленные светом?». [75] В главе 4 «Последствия светового загрязнения для здоровья человека» говорится, что «... проникновение света, даже тусклого, вероятно, будет иметь измеримые последствия для нарушения сна и подавления выработки мелатонина. Даже если эти эффекты относительно невелики от ночи до ночи. ночь, постоянные хронические циркадные ритмы, сон и гормональные нарушения могут иметь долгосрочные риски для здоровья». В 2009 году Нью-Йоркская академия наук провела встречу, посвященную циркадным нарушениям и раку. [76] Красный свет меньше всего подавляет мелатонин. [77]
В июне 2009 года Американская медицинская ассоциация разработала политику поддержки контроля светового загрязнения. В новостях об этом решении подчеркивается, что блики представляют собой опасность для здоровья населения , приводящую к небезопасным условиям вождения. Яркий свет, особенно у пожилых людей, приводит к потере контраста, ухудшая ночное зрение. [33]
Новое исследование 2021 года, опубликованное в Южном экономическом журнале, показывает, что световое загрязнение может увеличиться на 13% при преждевременных родах до 23 недель беременности. [78]
Хотя свет в ночное время может быть полезным, нейтральным или вредным для отдельных видов , его присутствие неизменно нарушает экосистемы. Например, некоторые виды пауков избегают освещенных мест, а другие виды с удовольствием строят свою паутину прямо на фонарных столбах. Поскольку фонарные столбы привлекают множество летающих насекомых, пауки, терпящие свет, получают преимущество перед пауками, избегающими его. Это простой пример того, как появление света в ночное время может нарушить частоту видов и пищевые сети.
Световое загрязнение представляет серьезную угрозу, в частности, для ночной дикой природы, оказывая негативное воздействие на физиологию растений и животных. [79] Это может затруднить навигацию животных , изменить конкурентные взаимодействия, изменить отношения хищник-жертва, [80] и нанести физиологический вред. [81] Ритм жизни регулируется естественными суточными закономерностями света и темноты, поэтому нарушение этих закономерностей влияет на экологическую динамику. [82] Многие виды морского планктона, такие как копеподы Calanus , могут обнаруживать уровни освещенности всего 0,1 мкВтм -2 ; [83] используя это в качестве порогового значения, был создан глобальный атлас морского искусственного освещения в ночное время, [84] показывающий его глобальный широко распространенный характер.
Исследования показывают, что световое загрязнение вокруг озер не позволяет зоопланктону, такому как дафнии , поедать поверхностные водоросли , вызывая цветение водорослей , которое может привести к гибели растений в озерах и снижению качества воды. [85] Световое загрязнение может также влиять на экосистемы и другими способами. Например, энтомологи задокументировали, что ночной свет может мешать мотылькам и другим ночным насекомым ориентироваться. [86] Это также может негативно повлиять на развитие и размножение насекомых. [87] На ночные цветы, опыление которых зависит от бабочек , может влиять ночное освещение, поскольку не существует замены опылителя , на которого не повлиял бы искусственный свет. Это может привести к сокращению видов растений, которые не способны к размножению, и изменить долгосрочную экологию территории . [88] Среди ночных насекомых светлячки ( Coleoptera : Lampyridae, Phengodidae и Elateridae) являются особенно интересными объектами исследования светового загрязнения, поскольку их размножение зависит от собственного света и, следовательно, они очень чувствительны к уровню освещенности окружающей среды. [89] [90] [91] Светлячки хорошо известны и интересны широкой публике (в отличие от многих других насекомых) [92] и их легко обнаружить неспециалистам, а из-за их чувствительности и быстрой реакции на изменения окружающей среды хорошие биоиндикаторы искусственного ночного освещения. [93] Предполагается, что значительное сокращение популяций некоторых насекомых, по крайней мере частично, вызвано искусственным освещением в ночное время. [94] [95] [96]
Исследование 2009 года [97] также предполагает пагубное воздействие на животных и экосистемы из-за возмущения поляризованного света или искусственной поляризации света (даже в течение дня, поскольку направление естественной поляризации солнечного света и его отражение являются источником информации для многих людей). животных). Эта форма загрязнения называется загрязнением поляризованного света (PLP). Неестественные источники поляризованного света могут вызвать неадаптивное поведение чувствительных к поляризации таксонов и изменить экологические взаимодействия. [97]
Свет на высоких конструкциях может дезориентировать перелетных птиц. По оценкам Службы рыболовства и дикой природы США, количество птиц, погибших после того, как их привлекли высокие башни, варьируется от четырех до пяти миллионов в год или на порядок выше. [98] Программа информирования о фатальном свете (FLAP) работает с владельцами зданий в Торонто , Онтарио , Канаде и других городах, чтобы снизить смертность птиц путем выключения света во время периодов миграции. Другое исследование показало, что свет, излучаемый Почтовой башней, затронул 25 видов птиц. В результате они обнаружили, что сокращение использования чрезмерного освещения увеличивает выживаемость видов птиц. [99]
Аналогичная дезориентация была отмечена и у видов птиц, мигрирующих вблизи морских производственных и буровых объектов. Исследования, проведенные компаниями Nederlandse Aardolie Maatschappij bv (NAM) и Shell, привели к разработке и испытанию новых технологий освещения в Северном море. В начале 2007 года фары были установлены на производственную платформу Shell L15. Эксперимент оказался большим успехом, поскольку количество птиц, кружащих над платформой, сократилось на 50–90%. [100]
Птицы мигрируют ночью по нескольким причинам. Берегите воду от обезвоживания во время полета в жаркий день, а часть навигационной системы птицы каким-то образом работает со звездами. Поскольку свет города затмевает ночное небо, птицы (а также млекопитающие) больше не ориентируются по звездам. [101]
Детеныши морских черепах , вылупившиеся из гнезд на пляжах, являются еще одной жертвой светового загрязнения. Распространено заблуждение, что вылупившихся морских черепах привлекает Луна. Скорее, они находят океан, отходя от темных силуэтов дюн и их растительности, и этому мешает искусственное освещение. [102] Однако на размножающуюся активность и репродуктивную фенологию жаб влияет лунный свет. [103] Молодые морские птицы также дезориентируются светом, когда покидают свои гнезда и улетают в море, что приводит к высокой смертности. [104] [105] [106] [107] Земноводные и рептилии также страдают от светового загрязнения. Источники света, введенные в обычное темное время суток, могут нарушить уровень выработки мелатонина. Мелатонин — это гормон, который регулирует фотопериодическую физиологию и поведение. Некоторые виды лягушек и саламандр используют светозависимый «компас», чтобы ориентировать свое миграционное поведение к местам размножения. Поступивший свет также может вызывать нарушения развития, такие как повреждение сетчатки, замедление роста молодых особей, преждевременный метаморфоз, [108] снижение выработки спермы и генетические мутации. [81] [109] [110] [89] [111] [112] Вблизи глобальных прибрежных мегаполисов (например, Токио, Шанхай) естественные циклы освещения, обеспечиваемые Луной в морской среде, значительно нарушаются из-за светового загрязнения, только ночи вокруг полнолуния обеспечивают большую яркость, а в течение данного месяца лунные дозы могут быть в 6 раз меньше, чем дозы светового загрязнения. [113]
В сентябре 2009 года на 9-м Европейском симпозиуме по темному небу в Арме, Северная Ирландия, прошла сессия, посвященная влиянию ночного света на окружающую среду (LAN). Там речь шла о летучих мышах, черепахах, «скрытом» вреде локальной сети и многих других темах. [114] Влияние локальной сети на окружающую среду было упомянуто еще в 1897 году в статье Los Angeles Times . Ниже приводится отрывок из этой статьи под названием «Электричество и английские певчие птицы»:
Английский журнал встревожен связью электричества с певчими птицами, которая, по его мнению, ближе, чем связь между кошками и кормовыми культурами. Кто из нас, спрашивает он, предвидит, что электричество может истребить певчих птиц? ... За исключением вьюрков, всех английских певчих птиц можно назвать насекомоядными, и их рацион состоит в основном из огромного количества очень мелких насекомых, которых они собирают из травы и трав до того, как высохнет роса. По мере того как электрический свет проникает в уличное освещение сельских районов Англии, эти бедные крылатые атомы уничтожаются тысячами при каждом свете каждый теплый летний вечер. ... Высказываются опасения, что, когда Англия будет освещена электричеством от одного конца до другого, певчие птицы вымрут из-за отсутствия у них продовольствия. [115]
Астрономия очень чувствительна к световому загрязнению. Ночное небо , наблюдаемое из города, совсем не похоже на то, что можно увидеть с темного неба. [116] Небосвечение ( рассеяние света в атмосфере ночью) уменьшает контраст между звездами, галактиками и самим небом, из-за чего становится намного труднее увидеть более тусклые объекты . Это один из факторов, который привел к созданию новых телескопов во все более отдаленных районах.
Даже при кажущемся ясном ночном небе может быть много рассеянного света , который становится видимым при более длительной выдержке в астрофотографии . Программно можно уменьшить рассеянный свет, но при этом на изображении потеряется детализация объекта. Следующий снимок области вокруг галактики Вертушка (Мессье 101) с видимой величиной 7,5 м со всеми звездами до видимой величины 10 м был сделан в Берлине в направлении, близком к зениту , с помощью светосильной линзы (f- номер 1.2) и выдержкой пять секунд при индексе экспозиции ISO 12800:
Некоторые астрономы используют узкополосные « фильтры туманностей », которые пропускают только определенные длины волн света, обычно наблюдаемые в туманностях , или широкополосные «фильтры светового загрязнения», которые предназначены для уменьшения (но не устранения) эффектов светового загрязнения путем фильтрации . спектральные линии, обычно излучаемые натриевыми и ртутными лампами , тем самым усиливая контраст и улучшая вид тусклых объектов, таких как галактики и туманности. [117] К сожалению, эти фильтры снижения светового загрязнения (LPR) не являются лекарством от светового загрязнения. Фильтры LPR уменьшают яркость исследуемого объекта, что ограничивает использование более высоких увеличений. Фильтры LPR блокируют свет определенных длин волн, что изменяет цвет объекта, часто создавая ярко выраженный зеленый оттенок. Кроме того, фильтры LPR работают только с определенными типами объектов (в основном с эмиссионными туманностями ) и малопригодны для галактик и звезд. Ни один фильтр не сможет сравниться по эффективности с темным небом для визуальных или фотографических целей.
Световое загрязнение влияет на видимость диффузных небесных объектов, таких как туманности и галактики, больше, чем звезд, из-за их низкой поверхностной яркости. Большинство таких объектов становятся невидимыми в сильно засвеченном небе над крупными городами. Простой метод оценки темноты места — найти Млечный Путь , который на действительно темном небе кажется достаточно ярким, чтобы отбрасывать тень. [119]
Помимо свечения неба, на наблюдения может повлиять проникновение света, когда искусственный свет напрямую попадает в трубу телескопа и отражается от неоптических поверхностей, пока в конечном итоге не достигнет окуляра . Эта прямая форма светового загрязнения вызывает свечение по всему полю зрения , что снижает контраст. Вторжение света также затрудняет адаптацию визуального наблюдателя к темноте. Обычные меры по уменьшению этих бликов, если прямое уменьшение света невозможно, включают в себя флокирование трубы телескопа и аксессуаров для уменьшения отражения, а также установку светового экрана (также используемого в качестве экрана от росы ) на телескоп, чтобы уменьшить попадание света от углы, отличные от углов, близких к цели. В таких условиях некоторые астрономы предпочитают проводить наблюдения под черной тканью, чтобы обеспечить максимальную адаптацию к темноте.
Исследование, представленное на собрании Американского геофизического союза в Сан-Франциско, показало, что световое загрязнение разрушает нитратные радикалы , тем самым предотвращая нормальное сокращение атмосферного смога в ночное время, создаваемое выхлопными газами, выбрасываемыми автомобилями и заводами. [120] [121] Исследование было представлено Харальдом Старком из Национального управления океанических и атмосферных исследований .
Ночью поляризация лунного неба очень сильно снижается при наличии городского светового загрязнения, поскольку рассеянный городской свет не сильно поляризован. [122] Поляризованный лунный свет не виден людям, но считается, что многие животные используют его для навигации.
Исследования, связанные со световым загрязнением, сосредоточены на качестве освещения и снижении нашей способности четко видеть небо в ночное время. Однако световое загрязнение имеет множество коренных причин и последствий на протяжении всего спектра жизни. С тех пор, как промышленная революция вышла за пределы Англии и распространилась по всему миру, в нашем образе жизни произошли серьезные изменения. Технологические инновации развиваются быстрыми темпами. Нередко можно найти круглосуточные предприятия, такие как заправочные станции, магазины повседневного спроса и аптеки. Больницы и другие медицинские учреждения должны быть укомплектованы персоналом 24 часа в сутки, семь дней в неделю. С появлением Amazon многие фабрики и транспортные компании теперь работают посменно 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, чтобы удовлетворить спрос нового глобального потребителя. Всем этим отраслям требуется освещение как внутри, так и снаружи объектов, чтобы обеспечить безопасность работников во время их перемещения по работе, а также при входе и выходе с объектов. В результате «40% населения Соединенных Штатов и почти 20% населения Европейского Союза утратили способность видеть ночное небо… другими словами, они как будто никогда по-настоящему не ощущали ночное время». [45]
Сосредоточив внимание на сменной работе и сохраняющейся необходимости круглосуточной работы конкретных секторов экономики, исследователи изучают влияние светового загрязнения на эту группу работников. В 2007 году Международное агентство по исследованию рака (IARC) попыталось привлечь внимание к риску, связанному со сменной работой, как к вероятному риску развития рака. Этот шаг стал результатом многочисленных исследований, которые выявили повышенный риск развития рака у групп посменных рабочих. Исследование здоровья медсестер 1998 года выявило связь между раком молочной железы и медсестрами, проработавшими более 30 лет в ночные смены. Однако остановить вахтовую работу в этих отраслях невозможно. Больницы должны быть укомплектованы персоналом круглосуточно.
Исследования показывают, что, как и другие проблемы окружающей среды, световое загрязнение — это, прежде всего, проблема, вызванная промышленно развитыми странами. Исследования Галлоуэя и др. (2010) изучили многочисленные экономические показатели, чтобы лучше понять, где происходит световое загрязнение по всему миру. Исследование Галлоуэя показало, что страны с асфальтированными дорогами, являющимися фактором развитой инфраструктуры, часто имеют повышенное световое загрязнение (2010). Аналогичным образом, страны с высоким уровнем добычи ресурсов также имеют высокий уровень светового загрязнения. Наконец, Гэллоуэй обнаружил, что страны с самым высоким ВВП и большой площадью поверхности, называемые городскими и пригородными, также имеют самые высокие показатели светового загрязнения.
Китай является новым лидером промышленного и экономического роста. Недавнее исследование светового загрязнения с использованием оперативной системы линейного сканирования оборонной метеорологической спутниковой программы (DMSL/OLS) показало, что световое загрязнение увеличивается в восточных прибрежных городах, но уменьшается в промышленных городах и городах по добыче полезных ископаемых. В частности, городские районы вокруг дельты реки Янцзы, дельты Жемчужной реки и района Пекин-Тяньцзинь являются особыми зонами светового загрязнения. Исследуя Китай в целом, Цзян обнаружил, что световое загрязнение на Востоке и Севере было намного выше, чем на Западе. Это соответствует тому, что крупные промышленные предприятия расположены на Востоке и Севере, тогда как добыча ресурсов доминирует на Западе.
В 2010 году, после объявления ООН Годом астрономии, исследователи призвали лучше понять искусственный свет и роль, которую он играет в социальных, экономических и экологических проблемах. Исследователи утверждают, что дальнейшее беспрепятственное использование искусственного света в городских и сельских районах приведет к глобальным изменениям с непредсказуемыми последствиями. Холкер утверждал, что сосредоточения внимания на экономических последствиях увеличения энергопотребления лампочками или перехода к энергоэффективности освещения недостаточно. Скорее, более широкий акцент должен быть сделан на социально-экономических, экологических и физиологических последствиях светового загрязнения. По сути, получение посылки от Amazon менее чем за 48 часов не является веской причиной увеличения светового загрязнения.
Людям требуется искусственное ночное освещение для сменной работы, производства, безопасности на улицах и вождения в ночное время, а исследования показали, что искусственное освещение нарушает жизнь животных. Однако недавняя статья предполагает, что мы, возможно, сможем найти золотую середину. В статье 2021 года были рассмотрены сезонные изменения освещенности и их влияние на всех животных, но особенно на моллюсков. Авторы отметили, что исследования света в первую очередь фокусируются на продолжительности воздействия света. Основываясь на своих исследованиях, они предполагают, что дальнейшие исследования должны изучить наименьшее количество света с точки зрения продолжительности и интенсивности, которое позволит как людям, так и животным продолжать безопасное существование. Чтобы собрать как можно больше данных, ученые привлекают общественность в качестве гражданских ученых из разных мест по всему миру и размещают свои результаты в приложениях и на веб-сайтах. Собирая и загружая изображения неба, количество звезд, сельскохозяйственные данные, а также статистику птиц и бабочек, ученые получают доступ к огромным объемам данных, отражающих, как световое загрязнение влияет на мир вокруг нас. Будем надеяться, что ученые смогут предсказать и порекомендовать варианты решения проблем до того, как изменения станут постоянными.
Ноктальгия – это ощущение утраты возможности видеть звездное ночное небо . Сюда также входит чувство «небесной скорби», когда люди больше не имеют возможности смотреть на звезды, что происходило на протяжении большей части человеческого существования. [123] Это явление также включает в себя горе из-за невозможности испытать чувство трепета и удивления, которое люди часто испытывают, наблюдая за звездами.
Этот термин, придуманный Апраной Венкатесаном из Университета Сан-Франциско и астрономом Джоном Барентином, впервые появился в августе 2023 года как ответ на статью о последствиях светового загрязнения, опубликованную в журнале Science . [124] Венкатесан и Барентин представили всеобъемлющее определение, которое включает утрату культурной самобытности и практик, таких как рассказывание историй и наблюдение за звездами , а также древних знаний, таких как небесная навигация . [125] Авторы утверждают, что ночное небо заслуживает глобальной схемы защиты как важная часть мирового наследия. [124]
Уменьшение светового загрязнения подразумевает множество вещей, таких как уменьшение свечения неба, уменьшение бликов, уменьшение проникновения света и уменьшение беспорядка. Таким образом, метод наилучшего снижения светового загрязнения зависит от того, в чем именно заключается проблема в каждом конкретном случае. Возможные решения включают в себя:
Большинство участников кампании за уменьшение светового загрязнения выступают за максимально возможное использование осветительных приборов с полной светоотдачей . Также обычно рекомендуется, чтобы светильники располагались соответствующим образом для максимальной эффективности, а количество используемых светильников, а также мощность каждого светильника соответствовали потребностям конкретного применения (на основе местных стандартов проектирования освещения).
Приспособления с полной отсечкой впервые стали доступны в 1959 году с появлением приспособления M100 компании General Electric . [127]
При правильной установке светильник с полной отсечкой снижает вероятность выхода света за пределы плоскости горизонтали. Свет, излучаемый выше горизонтали, иногда может освещать намеченную цель, но часто бесполезен. Попадая в атмосферу, свет способствует свечению неба. Некоторые правительства и организации в настоящее время рассматривают или уже внедрили полностью отключаемые светильники в уличных фонарях и освещении стадионов.
Использование светильников с полной светоотдачей помогает уменьшить свечение неба, предотвращая выход света выше горизонтали. Полное отключение обычно снижает видимость лампы и отражателя внутри светильника, поэтому влияние бликов также снижается. Активисты также обычно утверждают, что светильники с полной отсечкой более эффективны, чем другие светильники, поскольку свет, который в противном случае ушел бы в атмосферу, вместо этого может быть направлен на землю. Однако светильники с полной отсечкой могут также улавливать больше света в светильнике, чем светильники других типов, что соответствует более низкой эффективности светильника, что позволяет предположить необходимость изменения конструкции некоторых светильников.
Использование светильников с полной отсечкой может позволить использовать в светильниках лампы меньшей мощности, производящие тот же, а иногда и лучший эффект из-за более тщательного контроля. В любой системе освещения некоторое свечение неба также возникает за счет света, отраженного от земли. Однако это отражение можно уменьшить, если стараться использовать только самую низкую мощность, необходимую для лампы, и правильно устанавливать расстояние между источниками света. [128] Отклонение светильника под углом более 90° от поверхностей с высокой отражающей способностью также снижает отражательную способность.
Распространенная критика осветительных приборов с полной светоотдачей заключается в том, что иногда они выглядят не так эстетично. Скорее всего, это связано с тем, что исторически не существовало большого рынка специально для светильников с полной отсечкой, а также потому, что людям обычно нравится видеть источник освещения. Из-за особенностей направления света светильники с полной светоотдачей иногда также требуют опыта установки для достижения максимального эффекта.
Эффективность использования светофоров с полной светоотдачей для борьбы со световым загрязнением также подвергается сомнению. Согласно проектным исследованиям, светильники с полным светораспределением (в отличие от отрезанного или полуотсеченного освещения , сравниваемого здесь) [129] должны быть расположены ближе друг к другу, чтобы соответствовать тем же требованиям к уровню освещенности, однородности и ослеплению, указанным IESNA . Эти симуляции оптимизировали высоту и расстояние между светильниками, одновременно ограничивая общий дизайн в соответствии с требованиями IESNA, а затем сравнивали общий верхний свет и энергопотребление различных конструкций и мощностей светильников. Схемы с отсечкой работали лучше, чем конструкции с полным отсечкой, а конструкции с полуотсечкой работали лучше, чем либо с отсечкой, либо с полной отсечкой. Это указывает на то, что при проезжей части чрезмерное освещение или плохая однородность, создаваемые светильниками с полной отсечкой, могут быть более вредными, чем прямой свет вверх, создаваемый меньшим количеством светильников с отсечкой или полуотсечкой. Таким образом, общую производительность существующих систем можно улучшить за счет сокращения количества светильников, а не за счет перехода на конструкции с полным отключением света.
Однако, используя определение «светового загрязнения» из некоторых итальянских региональных законопроектов (т.е. «каждое излучение искусственного света за пределы зон компетенции и особенно вверх по небу»), только конструкция с полным отключением предотвращает световое загрязнение. В итальянском регионе Ломбардия , где разрешено только проектирование с полным отключением света (Закон Ломбардии № 17/2000, продвигаемый Cielobuio-координацией по защите ночного неба ), в 2007 году было самое низкое потребление энергии на душу населения для общественного освещения в Италии. Тот же закон также устанавливает минимальное расстояние между уличными фонарями, примерно в четыре раза превышающее их высоту, поэтому уличные фонари с полным отключением света являются лучшим решением для снижения как светового загрязнения, так и потребления электроэнергии.
Существует несколько различных типов источников света, каждый из которых имеет множество свойств, определяющих их пригодность для различных задач. Особенно примечательными характеристиками являются эффективность и спектральное распределение мощности. Часто бывает, что для задачи были выбраны неподходящие источники света либо по незнанию, либо потому, что на момент установки более подходящая технология освещения была недоступна. Таким образом, неправильно выбранные источники света часто приводят к неоправданному световому загрязнению и перерасходу энергии. Соответствующим обновлением источников света зачастую можно снизить потребление энергии и уровень загрязнения окружающей среды, одновременно повышая эффективность и видимость.
Некоторые типы источников света перечислены в таблице ниже в порядке энергоэффективности (цифры представляют собой приблизительные поддерживаемые значения) и включают их воздействие на визуальное свечение неба по сравнению с освещением LPS. [130] [131]
Многие астрономы просят, чтобы близлежащие населенные пункты как можно чаще использовали натриевые лампы низкого давления или янтарные светодиоды на основе алюминиево-галлий-индий-фосфида, поскольку основную излучаемую длину волны сравнительно легко обойти или, в редких случаях, отфильтровать. [132] Еще одной особенностью является низкая стоимость эксплуатации натриевых ламп. В 1980 году, например, в Сан-Хосе, штат Калифорния , все уличные фонари были заменены натриевыми лампами низкого давления , свет которых легче отфильтровывать близлежащей Ликской обсерватории . Подобные программы сейчас действуют в Аризоне и на Гавайях . Такие источники желтого света также оказывают значительно меньшее влияние на визуальное свечение неба , [133] поэтому уменьшают визуальную яркость неба и улучшают видимость звезд для всех.
Недостатки натриевого освещения низкого давления заключаются в том, что светильники обычно должны быть больше, чем конкурирующие светильники, и что цвет невозможно различить из-за того, что они излучают преимущественно свет одной длины волны (см. Освещение безопасности ). Из-за значительного размера лампы, особенно при более высокой мощности, например 135 Вт и 180 Вт, контроль светового излучения натриевых светильников низкого давления затруднен. В приложениях, требующих более точного направления света (например, на узких дорогах), преимущество эффективности ламп этого типа снижается и может быть полностью потеряно по сравнению с натриевыми лампами высокого давления . Утверждения о том, что это также приводит к увеличению светового загрязнения от светильников, работающих на этих лампах, возникают главным образом из-за старых светильников с плохой защитой, которые все еще широко используются в Великобритании и в некоторых других местах. Современные натриевые светильники низкого давления с лучшей оптикой и полным экранированием, а также уменьшенное воздействие желтого света на небосвод сохраняют преимущество световой эффективности натриевых светильников низкого давления и в большинстве случаев приводят к меньшему потреблению энергии и меньшему видимому световому загрязнению. К сожалению, из-за постоянного отсутствия точной информации [134] многие специалисты по освещению продолжают пренебрежительно относиться к натрию низкого давления, что способствует снижению его признания и спецификации в стандартах освещения и, следовательно, его использованию. По мнению Нарисады и Шрудера (2004), еще одним недостатком натриевых ламп низкого давления является то, что некоторые исследования показали, что многие люди находят характерный желтый свет менее приятным с эстетической точки зрения, хотя они предупреждают, что это исследование недостаточно тщательное, чтобы сделать вывод выводы из. [135]
Из-за повышенной чувствительности человеческого глаза к синим и зеленым длинам волн при наблюдении низкой яркости (эффект Пуркинье ) в ночном небе разные источники производят совершенно разное количество видимого свечения неба из одного и того же количества света, посылаемого в атмосферу.
В некоторых случаях оценка существующих планов показала, что возможны более эффективные планы освещения. Например, световое загрязнение можно уменьшить, отключив ненужное наружное освещение и освещая стадионы только тогда, когда внутри есть люди. Таймеры особенно ценны для этой цели. Одна из первых в мире скоординированных законодательных усилий по снижению негативного воздействия этого загрязнения на окружающую среду началась во Флагстаффе, штат Аризона , в США. Там в течение более трех десятилетий происходила разработка постановлений при полной поддержке населения . 136], часто при поддержке правительства, [137] с общественными защитниками, [138] и с помощью крупных местных обсерваторий, [139] включая станцию Флагстафф Военно-морской обсерватории США . Каждый компонент помогает обучать, защищать и обеспечивать соблюдение требований по разумному снижению вредного светового загрязнения.
Один из примеров оценки плана освещения можно увидеть в отчете, первоначально подготовленном по заказу канцелярии заместителя премьер-министра Соединенного Королевства, а теперь доступном через Департамент по делам сообществ и местного самоуправления . [140] В отчете подробно описан план, который будет реализован по всей Великобритании, по разработке схем освещения в сельской местности с особым упором на сохранение окружающей среды.
Другой пример: город Калгари недавно заменил большинство жилых уличных фонарей моделями, которые сравнительно энергоэффективны. [141] Мотивацией являются, прежде всего, эксплуатационные расходы и сохранение окружающей среды. Ожидается, что затраты на установку окупятся за счет экономии энергии в течение шести-семи лет.
Швейцарское агентство по энергоэффективности (SAFE) использует концепцию, которая обещает найти широкое применение при диагностике и проектировании дорожного освещения, « consommation électrique spécifique ( CES )», которую можно перевести на английский как «удельное потребление электроэнергии». СЕК)». [142] Таким образом, на основе наблюдаемых уровней освещенности в широком диапазоне швейцарских городов SAFE определила целевые значения потребления электроэнергии на метр для дорог различных категорий. Таким образом, SAFE в настоящее время рекомендует значение SEC от двух до трех ватт на метр для дорог шириной менее десяти метров (от четырех до шести для более широких дорог). Такая мера обеспечивает легко применимое ограничение защиты окружающей среды на обычные «нормы», которые обычно основаны на рекомендациях производителей освещения, которые могут не принимать во внимание экологические критерии. Учитывая продолжающийся прогресс в технологии освещения, целевые значения SEC необходимо будет периодически пересматривать в сторону понижения.
Новый метод прогнозирования и измерения различных аспектов светового загрязнения был описан в журнале Lighting Research & Technology (сентябрь 2008 г.). Ученые из Исследовательского центра освещения Политехнического института Ренсселера разработали комплексный метод под названием «Эффективное освещение наружных объектов» (OSP), который позволяет пользователям количественно оценивать и, таким образом, оптимизировать производительность существующих и планируемых осветительных конструкций и приложений, чтобы свести к минимуму чрезмерное или навязчивое освещение. свет, выходящий за пределы участка. OSP может быть немедленно использован инженерами по освещению, особенно для исследования свечения и проникновения (анализ ослепления более сложен в выполнении, а современное коммерческое программное обеспечение его не позволяет), и может помочь пользователям сравнить несколько альтернативных вариантов дизайна освещения для одного и того же объекта. [143]
Стремясь уменьшить световое загрязнение, исследователи разработали «Единую систему фотометрии», которая позволяет измерить, сколько или какой тип уличного освещения необходим. Единая система фотометрии позволяет проектировать осветительные приборы таким образом, чтобы снизить потребление энергии, сохраняя при этом или улучшая восприятие видимости, безопасности и защищенности. [144] Возникла необходимость создать новую систему измерения освещенности в ночное время, поскольку биологический способ обработки света палочками и колбочками глаза в ночных условиях отличается от дневного. Результаты недавних исследований с использованием этой новой системы фотометрии показали, что замена традиционных желтоватых натриевых ламп высокого давления (HPS) на «холодные» источники белого света, такие как индукционные, флуоресцентные , керамические металлогалогенные лампы или светодиоды , может фактически снизить количество электроэнергии, используемой для освещения при сохранении или улучшении видимости в ночное время. [145]
Международная комиссия по освещению , также известная как CIE по французскому названию la Commission Internationale de l'Eclairage, вскоре выпустит свою собственную форму унифицированной фотометрии для наружного освещения.
В 2001 году была основана Международная программа «Места темного неба» с целью побудить сообщества, парки и охраняемые территории по всему миру сохранять и защищать темные места посредством политики ответственного освещения и просвещения общественности. По состоянию на январь 2022 года в мире насчитывается 195 сертифицированных международных мест темного неба. [146] Например, в 2016 году Китай открыл свой первый заповедник темного неба в префектуре Нгари Тибетского автономного района , площадь которого составляет 2500 квадратных километров. Такие области важны для астрономических наблюдений. [147]
События
Организации
Другое загрязнение
Географическое расположение
Литература
{{cite journal}}: Требуется цитировать журнал |journal=( помощь )Вводный
Астрономия
Энергия
Окружающая среда и экология
Общий
Справочники
Индустриализация
Списки чтения
Великобритания
Океаника
Европа
Северная Америка
