Еще недавно возможность увидеть Млечный Путь была обычной частью человеческой жизни. Сегодня для миллионов людей темное звездное небо стало редкостью. Главная причина — световое загрязнение: искусственное освещение городов рассеивается в атмосфере и создает над населенными пунктами постоянное свечение.
По данным наблюдений, собранных в рамках проекта Globe at Night, средняя яркость ночного неба в период с 2011 по 2022 год увеличивалась примерно на 9,6% ежегодно. При таком темпе небо становится примерно вдвое ярче каждые восемь лет.
И речь идет не только о том, что астрономам становится сложнее фотографировать далекие галактики. Исчезновение темноты меняет условия, в которых живут люди, животные и растения.
Что такое световое загрязнение
Световым загрязнением называют избыточное или неправильно направленное искусственное освещение в ночное время. Оно проявляется сразу в нескольких формах: прямой ослепляющий свет, засветка чужих территорий и так называемое свечение неба (skyglow) — рассеянный в атмосфере свет, который возвращается к наблюдателю.
Последний эффект особенно важен для наблюдения за звездами. Свет от улиц, зданий, рекламных конструкций и других источников уходит вверх, рассеивается на молекулах воздуха и аэрозолях, а затем создает над городом своеобразный купол свечения.
Поэтому даже если непосредственно на небо не направлен мощный прожектор, его свет все равно способен сделать ночную атмосферу значительно ярче.
Облака усугубляют ситуацию: они отражают искусственный свет обратно к поверхности Земли. По данным Службы национальных парков США, в определенных условиях облачный покров над городом способен увеличить яркость неба до тысячи раз по сравнению с ясной ночью.
Почему звезды исчезают
Человеческий глаз способен видеть довольно слабые источники света, но только если окружающий фон достаточно темный. Когда небо постепенно светлеет, контраст между звездами и фоном уменьшается.
В результате сначала пропадают самые тусклые звезды. Затем становится трудно различать все больше объектов, и знакомое людям по фотографиям густое звездное небо превращается в несколько десятков наиболее ярких светил.
Именно поэтому жители крупных городов иногда видят лишь самые яркие звезды и планеты, тогда как в действительно темных местах невооруженным глазом можно наблюдать значительно больше объектов.
Исследование Globe at Night основано не на спутниковых измерениях, а на наблюдениях, которые выполняли обычные люди. Участники сравнивали видимое им звездное небо с эталонными изображениями. После фильтрации данных — в частности, наблюдений во время сумерек, при наличии Луны и облаков — исследователи получили около 51 000 пригодных для анализа наблюдений.
Результат оказался неожиданно быстрым: яркость ночного неба увеличивалась в среднем на 9,6% в год.
Почему светодиоды не решили проблему
Одной из причин роста светового загрязнения стало массовое распространение светодиодного освещения.
LED-лампы значительно эффективнее старых источников света и позволяют получать большое количество света при меньшем энергопотреблении. Но энергетическая эффективность сама по себе не гарантирует уменьшения засветки неба.
Более дешевые и экономичные источники света позволяют освещать больше улиц, зданий и территорий. Кроме того, неправильно установленный светильник может отправлять часть света не на дорогу или тротуар, а непосредственно в небо.
Поэтому проблема заключается не только в количестве потребляемой электроэнергии, но и в том, куда именно направлен свет.
Исчезновение темноты касается не только астрономов
Потеря темного неба может показаться проблемой исключительно для любителей наблюдать за звездами. Но естественная темнота играет гораздо более важную роль.
Многие животные используют уровень освещенности ночью для ориентации и определения времени суток. Например, некоторые ночные виды ориентируются по Луне и звездам. Искусственное освещение способно нарушать их естественное поведение.
Свет ночью влияет и на циркадные ритмы — внутренние биологические часы организма. Для человека естественный цикл яркого дня и темной ночи является важной частью нормальной регуляции сна и бодрствования. Служба национальных парков США отмечает, что искусственное освещение способно нарушать естественные циркадные ритмы и влиять на здоровье и физиологию человека.
Получается парадокс: чем больше света мы добавляем в окружающую среду, тем меньше естественной информации о времени суток получает живой организм.
Можно ли вернуть темное небо?
Полностью отказаться от ночного освещения, конечно, невозможно и не требуется. Искусственный свет необходим для безопасности, транспорта, работы городов и множества других задач.
Но значительная часть проблемы связана именно с неэффективным использованием света. Светильники можно направлять вниз, ограничивать избыточную яркость, использовать подходящую цветовую температуру и отключать освещение там, где оно в данный момент не нужно.
Некоторые города уже вводят подобные ограничения. Например, Флагстафф в Аризоне регулирует количество и характеристики наружного освещения, а меры по ограничению светового загрязнения применяются и в других регионах. При этом национальные парки США отмечают, что там, где правила освещения действительно соблюдаются, темпы роста засветки могут быть существенно ниже.
Есть и еще одна проблема, которую одними уличными фонарями не решить.
В небе появляется новый источник света
Земное освещение — не единственный фактор, мешающий наблюдать космос. Все больше объектов появляется непосредственно на орбите Земли.
Спутники способны отражать солнечный свет и оставлять яркие следы на астрономических снимках. Кроме того, некоторые новые космические системы предусматривают использование отражающих элементов, предназначенных для дополнительного освещения поверхности Земли после наступления темноты.
Это создает новый тип светового загрязнения — уже космического происхождения. Ограничения, регулирующие работу наземных фонарей, очевидно, не способны решить такую проблему.
Для профессиональных астрономов это означает дополнительные трудности при наблюдениях, а для обычного человека — еще меньше шансов увидеть привычное с древних времен звездное небо в его естественном виде.
Темнота становится редким ресурсом
Согласно имеющимся данным, проблема развивается гораздо быстрее, чем можно было бы предположить. Если яркость ночного неба действительно продолжит увеличиваться примерно теми же темпами, условия, которые сегодня считаются обычными для городских жителей, через несколько лет станут еще более засвеченными.
При этом полностью темное небо уже сейчас для многих людей доступно только вдали от крупных населенных пунктов. По оценкам исследователей, около 80% населения Земли живет под небом, загрязненным искусственным светом.
И здесь речь идет не о необходимости выбирать между современной цивилизацией и звездами. Вопрос гораздо прозаичнее: сколько света действительно нужно человеку — и сколько мы производим просто потому, что привыкли освещать все вокруг?
Возможно, будущее ночного неба зависит не от того, насколько яркими станут наши лампы, а от того, насколько разумно мы научимся ими пользоваться. Ведь темнота — это не отсутствие технологии. Это естественное состояние планеты, которое оказалось удивительно легко потерять.
