Световое загрязнение

Загрязнение светом

01.03.2016 | Температура XXI века | Количество просмотров: 5700

Главный источник света на Земле – это Солнце, но оно светит только часть суток. Ночью Земля освещается Луной и звездами, чего конечно не достаточно для жизни людей (в отличие от животных). И люди придумали дополнительные источники света. До 19 века лампы работали на различных сжигаемых веществах (парафин, воск, масло, жир, керосин и др.). Лидирующее положение в освещении домов занимали свечи. Огромный скачок в освещенности жилищ и улиц произошел с изобретением электрической лампы накаливания. Её ещё иногда называют «лампочка Ильича», т.к. именно Ленину принадлежит знаменитая фраза о том, что коммунизм это советская власть плюс электрификация всей страны. Затем появились более энергоэффективные ртутные люминисцентные лампы, которые вешали во всех школах, магазинах и других общественных местах, а также на улицах больших городов. Еще более яркими и эффективными для освещения шоссе и улиц показали себя желтые натриевые светильники. Именно тогда наши крупные города стали очень хорошо видны из космоса. Самым же гигантским шагом в освещении природы, подобном шагу от свечке к лампе накаливания, стало изобретение яркого светодиодного освещения. На картинке, представленной на презентации нобелевской премии по физике 2014 года очень хорошо показана история освещения Земли.

Повсеместный бум ночной яркости приходится как раз на начало 21 века. Светодиодные лампы стали окутывать все крупные достопримечательности, торговые, развлекательные и бизнес центры. Земля из космоса ночью стала выглядеть, как пестрый шар с яркими пятнами в районе мегаполисов. И тогда экологами был введен новый неожиданный термин «световое загрязнение». Люди на Земле находятся на особом положении: они приносят много вреда, загрязняя Землю отходами производства, пластиком, выхлопными газами. К тому же они производят много шума от строительства, производства энергии и разной продукции, от автомобилей, мчащихся по широким дорогам. А тут еще и загрязнение светом. Можно ли светом что-то загрязнить? Можно. Например, небо. Самое показательное явление – это небо городов ночью. Выйдите ночью на освещенную площадь и посмотрите вверх. Впечатление такое, что кто-то вытер небо, стерев с него все звезды и испачкав чем-то желтовато-серым.

Последствия светового загрязнения для природы, для экологического равновесия еще не изучены. Однако некоторые явления уже настораживают ученых. Искусственное осветление окружающей среды влияет на цикл роста многих растений. Распространённые источники белого света с большим удельным весом голубого света в спектре мешают ориентации многих видов насекомых, ведущих ночной образ жизни, а также сбивают с пути перелётных птиц, старающихся облетать очаги цивилизации. Согласно наблюдениям, каждый уличный светильник ежесуточно является причиной гибели 150 насекомых. С учётом числа светильников в одной только Германии каждую ночь от них погибает более миллиарда насекомых. При этом не учтены многие другие источники света, такие как освещение промышленных комплексов, светящаяся реклама и освещение жилых домов.

Не до конца исследовано воздействие светового загрязнения на хронобиологию человеческого организма. Возможны отклонения в гормональном балансе, тесно связанном с воспринимаемым циклом дня и ночи. Из более очевидных последствий нужно отметить менее крепкий сон, и, как следствие, быструю утомляемость.

Как уменьшить световое загрязнение? Основных методов три: 1) контролировать направленность источников, освещать объекты, а не небо, 2) снизить интенсивность пучков света, 3) не укрупнять мегаполисы, а расселять людей равномерно по Земле.

Одна из первых попыток контроля светового загрязнения была предпринята во Флагстаффе, штат Аризона, в интересах Лоуэлловской обсерватории, находящейся высоко в горах как раз над этим городом. Нормативы освещения во Флагстаффе очень строгие, а в 2001 году этому городу, первому в мире, было присвоено международное звание Города под темным небом. Сегодня со световым загрязнением сражаются в самых разных местах земного шара. Многие города и даже целые страны, например Чехия, решили ограничить ненужное сияние.

Напомним, что в субботу 19 марта 2016 года с 20:30 до 21:30 по местному времени, будет проведен Час Земли – традиционная акция всех людей за сохранение природы и за экономию ресурсов. В этот час отключают освещение крупнейших объектов, таких как Эйфелева Башня, Биг Бен, телебашня в Токио, Московский Кремль и др. Главной темой Часа Земли в 2016 году был объявлен экологический след человека, а главным лозунгом стала фраза «Сделай шаг навстречу планете». Всем неравнодушным WWF предложил пройти тест «Кто ты для планеты?» и узнать свой «экологический след» на Земле. Как и в 2015 г., участники флешмоба могут отметить свое местоположение на карте страны — по итогам акции будут подсчитаны самые активные города-участники. Посетите сайт WWF и отметьте себя на карте.

Световое загрязнение: что это и как с ним бороться

Новый отчет в журнале Nature продемонстрировал миру силу воздействия, которое невероятное количество искусственного света оказывает на все вокруг. И надо заметить, это воздействие гораздо серьезнее, чем может показаться на первый взгляд. Мир с каждым годом становится все ярче и ярче. Площадь искусственно освещенных территорий выросли на 2,2% в период с 2012 по 2016 годы, а уровень яркости света растет на 1,8% ежегодно. Ключевым фактором в этом стал мировой переход от традиционных источников света к светодиодным — энергетически эффективным, долгосрочным и ярким. ITMO.NEWS поговорил с лектором Высшей школы светового дизайна Университета ИТМО Светланой Колгушкиной, чтобы выяснить, что такое световое загрязнение, почему оно опасно для человека, животных и даже растений, насколько люди в разных странах сегодня озабочены этой проблемой и какие регуляторы помогают им контролировать уровень светового загрязнения.

Неоновый свет в Гонконге. Источник: stevensheehy.com

Что такое световое загрязнение?

С научной точки зрения, световое загрязнение – это увеличение яркости неба вследствие диффузного рассеяния частиц света на молекулах воды и частицах аэрозоля. Световое загрязнение обусловлено исключительно искусственным освещением и никак не связано с естественными причинами. Так, сегодня в сфере светового дизайна выделяют понятие «нежелательный свет».

«Когда мы говорим про городское освещение, это всегда должен быть компромисс. Мы не можем оставить город полностью темным, так как людям нужны безопасные условия для комфортного передвижения, но здесь очень важно соблюдать баланс. Поэтому в международной практике существует понятие “нежелательный свет”. Проще говоря, это свет, который идет мимо той поверхности, которая подлежит освещению, то есть используется нерационально, не по назначению. Представим, что у нас есть фасад, есть разные его элементы, и наша задача – выделить декоративные детали. При неправильном расположении приборов свет может устремиться просто вверх (и способствовать тем самым увеличению светового загрязнения), поэтому важно сконцентрировать его на той цели, которая у нас есть. Другими словами, больше всего к прогрессированию проблемы приводит нерациональное проектирование. Также к понятию “нежелательный свет” относят интенсивное его воздействие на людей, причина которого также в неграмотном проектировании», – объясняет лектор Высшей школы светового дизайна Университета ИТМО Светлана Колгушкина.

Светлана Колгушина

Почему эффект прогрессирует?

Во многом причина роста светового загрязнения по всему миру связана со скачком развития технического оснащения приборов, которые применяются для освещения. Более того, до недавнего времени цель светового проектирования заключалась в том, чтобы при затрате минимума средств осветить большую поверхность, соответственно, приборы, ориентированные под углом 15 градусов относительно горизонтали (распространенный тип оборудования), тоже вносят серьезный вклад в увеличение светового загрязнения. Исследования говорят о том, что вклад в общее свечение неба от такого оборудования даже более ощутимый, чем в случае прямо направленного в зенит света.

Сегодня за счет стремительного развития светодиодных технологий в России особенно сильно развивается архитектурное освещение (в большей степени в Москве). За последние шесть-семь лет эксперты отмечают крайне высокий прирост по количеству фасадного освещения в России. К слову, многие развитые страны от этого тренда уже уходят. Во многом решение задачи корректного светового проектирования сводится к созданию мастер-плана освещения всего города, где и должна быть зафиксирована расстановка приоритетов перед тем, как приступать к реализации. Одним из последних примеров спорного светового решения служит проект ландшафтного освещения Воробьевых гор в Москве. Активисты, экологи и зоологи считают, что размещение оборудования на Воробьевых горах, которое использовали проектировщики, в природном заповеднике со статусом особо охраняемой природной территории может навредить парку, птицам и другим животным.

Вернемся к тому, как реагирует остальной мир на рост светового загрязнения. Если сравнить мировой опыт использования фасадного освещения и российский, то мы увидим следующую картину: в Москве значительный прирост фасадного освещения приходится на период с 2010 года до 2018 года включительно, в Европе же еще в 2013 году во время проведения PLDС Professional Lighting Design Convention в Копенгагене большое количество заявленных тем и докладов были посвящены совершенно обратной теме – теме создания темноты (Designing darkness).

Освещение Воробьевых гор

Кто сегодня регулирует уровень светового загрязнения?

Существуют рекомендации Международной комиссии по освещению (МКО), которая классифицирует территорию вблизи городов на пять природных зон (так, для заповедников прописаны более строгие требования освещения, для городской среды менее строгие). В рекомендациях учитывается количество света, которое распространяется в верхнюю часть, так называемую верхнюю полусферу, там же прописаны допустимые уровни попадания нежелательного света в зенит. По словам Светланы Колгушкиной, более аккуратно со световым проектированием поступает Европа. Во-первых, страны Европы экономят ресурсы, а во-вторых, представители этих стран часто поднимают на научно-исследовательских конференциях тему биологического разнообразия и его сохранения.

«Мы тоже очень стараемся привлекать внимание к этой теме – впервые с ней столкнулись астрономы. Проблема светового загрязнения стала влиять на точность проводимых измерений. Дело в том, что небесные тела, которые наблюдают астрономы, тоже классифицируются по яркости. Соответственно, если фоновая яркость слишком высокая, часть из наблюдения вовсе пропадает. В Санкт-Петербурге одной из резонансных тем стала Пулковская обсерватория, на точность наблюдений которой проблема также оказывает сильное влияние», – комментирует Светлана Колгушкина.

Также существует Международная ассоциация темного неба (Dark-Sky Association), которая включает большое количество специалистов, анализирующих проблему преимущественно с точки зрения астрономии. Специфика ее деятельности в том, что специалисты производят измерения в основном для чистого неба и безлунной ночи, чтобы роль естественного освещения была минимальной.

Карта светового загрязнения. Источник: lightpollutionmap.info

В России на сегодняшний день нет органов, регулирующих проблему светового загрязнения. Более того, судя по темам на профильных конференциях, в стране пока недостаточно осознали объем проблемы. Напрашивается вопрос: почему мы не пришли к такому осознанию, которое есть в других странах? Дело в том, что этот вопрос подразумевает комплексный анализ города (комплексный анализ того, что существует в городе: существующее освещение, прогрессия яркости во времени и другое). Поэтому есть вероятность, что из-за невозможности напрямую выявить, что именно влияет на уровень светового загрязнения, обсуждения этой проблемы в России поднимаются только локально.

Так почему световое загрязнение так опасно?

Если рассматривать проблему с позиции безопасности животных, то вновь возникает вопрос баланса. У человека глаз чувствителен к определенному спектральному диапазону, у животных тоже есть определенная чувствительность, которая несколько отличается от того, как видит и воспринимает свет человек. Соответственно, на животных искусственное освещение оказывает колоссальное воздействие. Более того, можно сказать, что от света животные страдают (начиная от насекомых и заканчивая черепахами и летучими мышами). Свет оказывает эффект даже на певчих птиц, которые прекращают спать по ночам, что значительно сокращает срок их жизни.

Исследование 2017 года, проведенное в Иллинойсе, показало, что световое загрязнение, например, изменяет темпы роста соевых бобов. Свет замедляет как высоту, так и зрелость растений на срок от двух до семи недель, и речь в данном случае не о направленном свете, а об эффекте от располагающегося рядом шоссе.

Однако дело не только в количестве света, но и в видимом свечении неба, отраженном от облаков и аэрозолей в атмосфере. Люди не замечают свечения неба, но, согласно последним исследованиям, оно, возможно, влияет на 30% позвоночных и 60% беспозвоночных, которые ведут ночной образ жизни. Это влияние пока что не изучено.

Световое загрязнение (Тенерифе). Источник: vox.com

«Наличие фоновой засветки влияет на биоритмы всех живых организмов, в том числе и человека. У нас уже нет смены дня и ночи, мы все время пребываем в режиме светового включения, что негативно влияет на наши биоритмы. Неслучайно Международная комиссия по освещению ввела разграничения на природные зоны. Так, считается, что свет натриевых ламп, которые используются в городской среде (привычный желтоватый свет от ламп на улицах), не очень хорош с точки зрения качества освещения, так как мы не видим всех цветов, все объекты в поле нашего зрения носят желтоватые оттенки. В это же время считается, что именно этот спектр более выдержанный по отношению к животным. Вновь возникает вопрос баланса», – объясняет эксперт.

Сегодня в России тревогу бьют специалисты из разных областей (астрономы, экологи и другие), однако общего плана борьбы с проблемой не существует. Стоит заметить, сфера светового дизайна тоже заинтересована в решении проблемы.

«В Высшей школе светового дизайна Университета ИТМО мы проводим эксперименты. Так, я в период белых ночей исследовала яркость неба. Результаты показали, что в декабре (при условии, что небо полностью затянуто облаками) яркость неба выше, чем в период белых ночей (даже в самую светлую ночь). Это повод задуматься и забить тревогу. Также мы проводим конференцию по световому дизайну, куда мы приглашаем различные структуры, в том числе государственные, чтобы привлечь внимание к проблеме качества освещения», – комментирует Светлана.

Еще одна проблема, которая приводит к развитию нежелательного света на территории России – трактовка норм при проектировании, нормы устанавливают минимально допустимые значения различных характеристик. Поэтому у многих специалистов срабатывает логика «чем больше, тем лучше», в результате чего нормы оказываются серьезно превышенными. Если нормы превышаются, значит, больший поток света падает на поверхность дорожного полотна, поэтому и отраженная составляющая, которая идет в верхнюю полусферу, будет выше.

Освещение Москвы ночью

Другая проблема – в России все архитектурное освещение преимущественно выполняется (если говорим про светодиоды) расположением приборов снизу вверх без каких-либо дополнительных аксессуаров (хотя они в наличии имеются), которые бы ограничили и сконцентрировали световой поток на той задаче, которая нужна проектировщику. Не используются они потому, что требуют дополнительного вложения средств, к тому же никто не проверяет их использование.

Эксперименты

Сегодня часть заинтересованного сообщества инициирует проведение различных экспериментов, которые могли бы объяснить, как именно искусственный свет влияет на экосистему планеты. Так, на международной карте светового загрязнения (которая инициирована международным сообществом астрономов) можно найти данные, демонстрирующие локальные световые измерения. Если обратить внимание на Россию, можно увидеть, то такими измерениями занимаются только в центральных городах, и исследователей не так много. Довольно амбициозные исследования, изучающие влияние света, проводятся на территории Европы. Так, одним из последних проектов стал эксперимент «Влияние искусственного света на флору и фауну в Нидерландах». Результаты, полученные в ходе проекта, будут способствовать эффективному применению экологически чистого освещения и предотвращению ночного освещения в случае наличия чувствительных видов. Также о других актуальных экспериментах можно узнать .

Карты засветки для астрономов-любителей.

Карты засветки позволяют примерно представить, что и где может увидеть астроном-любитель с учётом засветки от населённых пунктов и выбрать лучшее место для наблюдений, если есть машина.
Приведённые здесь карты засветки составлены участниками форума www.starlab.ru. Они составлялись на основе карт засветки примерно 1998-2001 годов. Данные устарели, но более подробных, с разделением на зоны, я пока не нашёл. К сожалению, исходно файлы выложены на стороннем временном ресурсе, с которого потихоньку исчезают — выложил тут, чтобы не пропали окончательно. Рядом даны размеры в мегабайтах. Если у вас есть исчезнувшие карты засветки, которые я не успел сохранить — пришлите пожалуйста!
Москва, Тверь, Бологое, Рязань, Калуга, Тула, Ярославль, Иваново, Кострома, Владимир, Муром, Моршанск, частично Брянск…(12)
Ленинградская область(13,5)
Новосибирск, Кемерово, Красноярск, Абакан, Барнаул, Бийск, Томск(2,9)
Владивосток, Биробиджан, Хабаровск, Советская Гавань(4,5)
Урал(14,5)
Самара(12,5)
Саратов(3,7)
Юг России, немного восточная Украина(16,2)
Астрахань(0,095)
Крым(3,5)
Эти карты засветки удобны тем, что они не просто показывают уровень засветки, но и разделены на области, по которым можно определить на что ПРИМЕРНО можно расчитывать в той или иной местности.
Обозначения цветных зон на приведённых картах засветки:
Чёрный (Серый (0.01-0.11) — Свет млечного пути отбрасывает тени на светлые вещи. Облака темнее неба. Куполов засветки нет. Млечный путь проявляет почти все детали. Доступная звёздная величина до 7.1-7.5
Синий (0.11-0.33) — Очень чёткий млечный путь со структурой. Купола засветки до 10-15 градусов высоты. Доступная звёздная величина до 6.6-7.0
Зелёный (0.33-1.0) — Зодиакальный свет можно увидеть в хорошие ночи. Млечный путь виден и у горизонта. Доступная звёздная величина до 6.2-6.5
Жёлтый (1.0-3.0) — Млечный путь хорошо виден в зените, но с трудом различается к горизонту. Купола засветки до 45 градусов высоты. Доступная звёздная величина до 5.9-6.2
Оранжевый (3.0-9.0) — Млечный путь с трудом различается в зените. Купола засветок по всему горизонту. Облака ярче неба. Доступная звёздная величина до 5.6-5.9
Красный (9.0-27.0) — Млечный путь не доступен. Выше 35 градусов высоты небо серое. Доступная звёздная величина до 5.0-5.5
Белый (>27.0) [
В круглых скобках указано соотношение яркости неба натурального и засвеченного.
В квадратных скобках указан параметр звёздной величины на квадратную секунду дуги.
Не забывайте, что сейчас освещение стало сильнее. Поэтому карты засветки несколько устарели и нужно вводить поправку, сдвигаясь в худшую сторону.
Более новые карты засветки, но без цветового разбиения по зонам:
Карта засветки Минска: (280 кб)
Карта засветки Санкт-Петербурга: (250 кб)
Карты засветки конечно полезны, но от светвого загрязения никуда не денешься, будь эти карты трижды правильными… Попробуйте воспользоваться специальными фильтрами, которые поглощают определённые части спектра уличных ртутных и натриевых ламп.  Николай Курдяпин, kosmoved.ru или расскажите друзьям:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *