Світлове забруднення

Світлове забруднення(засвітка) - засвічування нічного неба штучними джерелами освітлення, світло яких розсіюється в нижніх шарах атмосфери, заважаючи проведенню астрономічних спостережень та змінюючи біоритми живих істот. Іноді це явище також називають світловим смогом.

Зміст

Значна частина міського чи промислового освітлення прямує чи відбивається нагору, що створює над містами званісвітлові куполи. Це викликано неоптимальною та неефективною конструкцією багатьох систем освітлення, що веде до марнотратства енергії. Ефект освітлення піднебіння посилюється поширеними в повітрі частинками пилу та аерозолями. Ці частинки додатково заломлюють, відбивають і розсіюють світло, що випромінюється.

Світлове забруднення супроводжує явище індустріалізації та зустрічається насамперед у густо заселених регіонах розвинених країн. У Європі більше половини населення так чи інакше регулярно стикається зі світловим забрудненням. Щорічне зростання світлового забруднення у різних країнах Європи становить від 6% до 12%.

У деяких регіонах боротьба зі світловим забрудненням ведеться на законодавчому рівні [1].

Джерело світла, що перевищує допустимі норми, часто є причиною відразу кількох типів проблем.

Світлове вторгнення

Світлове вторгнення відбувається, коли, наприклад, світло проникає у вікно сусіда і не дає йому спати. Міжнародна Асоціація Темного неба розробила кілька ухвал про світло, щоб боротися зі світловим забрудненням. Суть цих постанов зводиться до того, що потрібно обмежити світло, що піднімається в небо і створює т.з. світіння неба. Це будь-яке світло, що випромінюється на 90 градусів вище надірки. Також передбачається зменшити світло, що випромінюєтьсяпід кутом 80-90 градусів — світло саме такого напряму і створює більшість проблем зі світловим вторгненням.

Надмірне освітлення

Надмірне висвітлення - це явище, при якому інтенсивність світла перевищує необхідну для певної діяльності. Зокрема, у Сполучених Штатах Америки надмірна освітленість є причиною витрати близько двох мільйонів барелів нафти на день понад необхідний. Дані енергоаудиту показують, що близько 30-60% електроенергії, що споживається у висвітленні приміщень, є зайвою. [2] Навіть серед розвинених країн існують відмінності у моделях використання світла. Американські міста виділяють у 3-5 разів більше світла душу населення, ніж німецькі міста. [3] Надмірне освітлення обумовлено такими факторами:

Стандарти, що базуються на консенсусі, а не на законах оптики. [4]
Відсутність таймерів та датчиків присутності для гасіння світла, коли він не потрібний.
Дизайн, що вказує інтенсивність освітлення вище, ніж потрібно для конкретної задачі. [5]
Вибір світильників, що направляють частину світла туди, де вона не потрібна (наприклад, у небо). [5]
Вибір обладнання, що використовує більше енергії, ніж необхідне виконання завдання освітлення.
Неповна підготовка керівників завдань ефективного використання систем освітлення.
Денне висвітлення, необхідне громадянам для скорочення злочинності або власникам магазинів для привернення уваги.
Непрямі методи освітлення: наприклад, коли джерело приховано, а світло поширюється через відбиток у стіні чи стелі. Таким чином створюється «м'якше» світло.

Більшість із цих проблем можна легко вирішити за допомогою дешевих та доступних технологій. Найголовніше -обізнаність громадськості. Це має запустити процес усунення надмірного освітлення. У разі непрямого освітлення можуть знадобитися пом'якшувальні фільтри, технологія підсвічування або інші рішення, що дозволяють пом'якшити ефект прямого освітлення.

Осліплення світлом

Осліплення світлом можна класифікувати по-різному. Одну з таких класифікацій описав Боб Мізон, координатор Британської Астрономічної Асоціації, яка виступає за темне небо, наступним чином: [6]

Повне засліплення світлом відбувається, коли людина дивиться на сонце якийсь час. Буває тимчасовим чи незворотнім.
Неповне засліплення походить від зустрічних вогнів автомобіля, при цьому можливий ефект туману перед очима та інші ознаки погіршення можливостей зору.
Висвітлення, що викликає дискомфорт, зазвичай саме собою не створює небезпечних проблем. Воно може викликати втому, якщо впливає на людину тривалий час.

Маріо Мотта, президент Медичного товариства Массачусетса, вважає: «Сліпіння світлом є загрозою для громадського здоров'я, особливо для людей похилого віку. Неповне засліплення, що найчастіше відбувається при керуванні, сприяє нещасним випадкам. »[ Motta, Mario (2009-06-22). «U.S. Physicians Join Light-Pollution Fight». news. Sky & Telescope. Retrieved 2009-06-23.] Сліпучий ефект значною мірою обумовлений зменшенням контрастності через розсіювання світла в оці або іншими причинами.

Надлишок джерел світла

Вплив на здоров'я людини та психологію

Медичні дослідження щодо впливу надмірного освітлення на людину показують, що велика різноманітність несприятливих наслідків для здоров'я може бути викликана світловим забрудненням або впливомнадмірного світла. Вплив на здоров'я надосвітлення або неправильної спектральної композиції освітлення може включати: підвищення головного болю, робочу втому, стрес, підвищену тривожність та ін. [7] [8] [9] [10] несприятливий вплив на настрій. [11] Для особин, які повинні прокидатися вночі, світло вночі також мало гострий вплив на їхню пильність і настрій. [12]

У книзі «Blinded by the Light?», написаній професором Стівеном Локлі, можна знайти слова: «Світлове впровадження, навіть якщо воно тьмяне, може мати помірний ефект порушення сну і придушення мелатоніну. Навіть якщо ці впливи відносно малі від ночі до ночі, безперервний циркадний ритм, сон та гормональне порушення можуть мати довгострокові ризики для здоров'я. [13] Червоне світло пригнічує мелатонін найменше. [14]

Порушення в екосистемах

Коли штучне світло впливає на організми та екосистеми, це називають екологічним світловим забрудненням. У той час як світло вночі може бути корисним, нейтральним або шкідливим для конкретних видів, наявність незмінно турбує екосистеми. Наприклад, деякі види павуків уникають освітлених територій, тоді як інші види щасливі створити свою павутину прямо на вуличному ліхтарі. Так як вуличні ліхтарі приваблюють безліч комах, що літають, павуки, які не заперечують проти світла, отримують перевагу над павуками, які його уникають. Це простий приклад шляху, в якому кількість видів та харчові мережі можуть бути порушені впровадженням світла вночі. Світлове забруднення є серйозною загрозою (зокрема для нічного дикого життя), маючи негативні на фізіологію рослин та тварин. Це може призводити дозамішання навігацію тварин, змінювати конкурентні взаємодії, змінювати відносини хижак-жертва та завдавати фізіологічної шкоди. [15] Дослідження свідчать, що світлове забруднення навколо озер заважає зоопланктону (наприклад, дафнії) харчуватися водоростями, що викликає цвітіння води. Це може знищити інші рослини озера та знизити якість води. [16]

Світлове забруднення також може впливати на екосистеми та по-іншому. Наприклад, лепідоптерологи та ентомологи показали, що світло в нічний час може заважати метеликам та іншим нічним комахам орієнтуватися. [17] Квіти, що розпускаються вночі, залежать від запилення цих метеликів, а отже, нічне освітлення має наслідки і для них. Це може призвести до зниження кількості видів рослин, які при такому розкладі подій не зможуть розмножуватися, а також до зміни екології регіону. [18] Серед нічних комах світлячки - особливо цікаві об'єкти для досліджень світлового забруднення: їхнє світіння пов'язане зі статевою поведінкою і тому вони дуже чутливі до рівнів світла в навколишньому середовищі. [19] Світлячки - хороші моделі для вивчення впливу світла на нічне дике життя, а також хороші біоіндикатори для штучного нічного світла завдяки їхній чутливості та швидкій реакції на зміни навколишнього середовища. [20]

Дослідження 2009 року [21] говорить про згубні наслідки для тварин та екосистем через безладне поляризоване світло або штучну поляризацію світла (навіть протягом дня, тому що напрямок натуральної поляризації сонячного світла та його відображення — джерело інформації для багатьох тварин). Цей вид забруднення отримав назву "забруднення поляризованим світлом". Штучні поляризовані світлові джерела можуть викликати неадекватну поведінкучутливих до поляризації таксонів і вносити зміни в екологічні взаємодії.

Світло на високих конструкціях може дезорієнтувати мігруючих птахів. Оцінка кількості птахів, які загинули через привернення уваги до високих веж становить від 4 до 5 мільйонів особин на рік. The Fatal Light Awareness Program працює з власниками будівель у Торонто, Онтаріо, Канаді та інших містах, щоб знизити смертність птахів шляхом погашення світла в період міграції птахів.

Дитинчата морських черепах - ще одна жертва світлового забруднення. Є поширена помилка, що вони залучаються до води місяцем. Швидше, вони знаходять океан шляхом пересування від темного силуету дюн та їхньої рослинності. Таким чином, такій поведінці може заважати штучне світло. [22] Юні морські птахи також можуть бути дезорієнтовані світлом, коли вони залишають свої гнізда та відлітають у море. [23]

Амфібії та рептилії теж знаходяться під впливом світлового забруднення. Введення світлових джерел протягом темних періодів може зривати рівень продукції мелатоніну. Мелатонін - це гормон, що регулює фотоперіодичну фізіологію та поведінку. Деякі види жаб і саламандр використовують світлозалежні компаси, щоб направити їх міграційну поведінку до місця розмноження. Введене світло може викликати порушення розвитку, такі як пошкодження сітківки, генетичні мутації. [24] [25] [15]

Наслідки в астрономії

Астрономія дуже чутлива до світлового забруднення. Нічне небо, яке спостерігається з міста, не має ніякої подібності до справжнього темного неба. Світіння неба (розсіювання світла в атмосфері) зменшує контраст між зірками та галактиками та власне небом, що утруднює побачити тьмяні об'єкти. Це один із факторів, що змусив будуватинові телескопи у дедалі більше віддалених від міста місцях. Деякі астрономи використовують широкосмугові фільтри, що дозволяють збільшити контраст та вдосконалити вигляд тьмяних об'єктів, таких як галактики та туманності. [26] На жаль, ці фільтри не усувають ефекту світлового забруднення. Вони зменшують яскравість об'єкта, що вивчається, і це обмежує використання великих збільшення. Фільтри, що прибирають світлове забруднення, працюють шляхом блокування світла певних довжин хвиль, які змінюють колір об'єкта, часто створюючи виражений зелений відтінок. Більше того, вони працюють лише на певних типах об'єктів (переважно на емісійних туманностях) і мало використовуються на зірках. Видимість небесних об'єктів, таких як галактики та туманності, залежить від світлового забруднення більше, ніж видимість зірок. Через такі проблеми яскравості, багато об'єктів просто виявляються невидимими в сильно забруднених небесах навколо великих міст. Щоб оцінити, наскільки небо темно, досить просто пошукати Чумацький Шлях, який на природному небі в ясну безмісячну астрономічну ніч добре видно. Світлове вторгнення також заважає спостерігачеві адаптуватися до темряви.

Забруднення атмосфери

Дослідження, представлене в Американському Геофізичному Об'єднанні, показало, що світлове забруднення руйнує нітратні радикали, таким чином перешкоджаючи нормальному нічному зменшенню атмосферного смогу, що отримується з газів, що випускаються від машин і фабрик. [27] [28]

Зменшення природної поляризації піднебіння

Вночі поляризація місячного світла в небі дуже зменшується в присутності міського світлового забруднення, тому що розрізнене міське світло не сильно поляризоване. [29] Поляризоване місячне світло не може бути побачене людьми, алевважається, що він використовується багатьма тваринами для навігації.

Відповідно до рекомендації міжнародної асоціації боротьби зі світловим забрудненням http://darksky.org/lighting/lighting-basics/, для мінімізації шкідливих наслідків світлового забруднення, а також економії електроенергії:

вуличне освітлення, а також будь-яке зовнішнє освітлення, має бути включене лише, коли необхідно (датчики руху, реле присутності, таймери, що відключають частину світильників після опівночі)
бути не яскравішим, ніж необхідно
висвітлювати лише об'єкти, які дійсно потребують освітлення
попадання світла на об'єкти, що не потребують освітлення, має бути виключено
синій колір у спектрі повинен бути мінімізований (колірна температура має бути меншою за 3000К)
світильники повинні мати спеціальну конструкцію відбивача, що спрямовує світловий потік тільки вниз
має бути виключено напрям світла вгору та в сторони