что такое световое загрязнение
Световое загрязнение
Световое загрязнение — осветление ночного неба искусственными источниками света, свет которых рассеивается в нижних слоях атмосферы. Иногда это явление также называют световым смогом.
Содержание
Причины светового загрязнения
Основными источниками светового загрязнения являются крупные города и промышленные комплексы. Световое загрязнение создаётся уличным освещением, светящимися рекламными щитами или прожекторами. В Европе многие дискотеки направляют мощные пучки света в ночное небо.
Больша́я часть излучаемого света направляется или отражается наверх, что создаёт над городами так называемые световые купола. Это вызвано неоптимальной и неэффективной конструкцией многих систем освещения, ведущей к расточительству энергии. Эффект осветления неба усиливается распространёнными в воздухе частицами пыли, так называемыми аэрозолями. Эти частицы дополнительно преломляют, отражают и рассеивают излучаемый свет.
Световое загрязнение — сопровождающее явление индустриализации и встречается прежде всего в густо заселённых регионах развитых стран. В Европе около половины населения так или иначе регулярно сталкивается со световым загрязнением. Ежегодный рост светового загрязнения в разных странах Европы составляет от 6 до 12 %.
Последствия светового загрязнения
Световое загрязнение влияет на устоявшуюся экосистему и имеет многочисленные последствия.
Перерасход электроэнергии
Чрезмерное ночное освещение ведет к перерасходу электроэнергии и увеличению выбросов парниковых газов. В среднем, одна лампа уличного освещения потребляет 400 ватт, таким образом, за 8 часов работы каждой лампой расходуется 3,2 кВт·ч электроэнергии.
Влияние на живые организмы
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.
Влияние на астрономические наблюдения
Световое загрязнение в крупных городах делает практически невозможным астрономические наблюдения. Из-за осветления неба видны только наиболее яркие звёзды, и если при тёмном небе человек невооружённым глазом может увидеть до 2—3 тысяч звёзд, то, находясь в городе или другом месте с ярким искусственным освещением, часто не насчитаешь их больше полусотни. Таким образом, из крупных городов можно наблюдать только яркие звёзды, луну и некоторые планеты (Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн), и становится очень сложно наблюдать объекты далёкого космоса: звёздные скопления, туманности, галактики и т. п. Кроме того, становится невозможным определять контуры созвездий, так как многие из них включают слабые звёзды. Вдобавок, яркий свет мешает адаптации человеческого глаза к темноте.
Световое загрязнение также сильно затрудняет использование оптических телескопов. Принцип работы телескопа заключается в том, что он собирает свет звёзд и других объектов при помощи линз или зеркал (это гораздо важнее увеличения). При световом же загрязнении телескоп собирает не только и даже не столько звёздный свет, сколько свет фонарей, отражённый и рассеянный водяным паром и пылью, которыми наполнен воздух. Кроме того, световое загрязнение уменьшает контраст между небесными объектами и самим небом. Это сводит на нет многие преимущества телескопа и вынуждает астрономов, как профессионалов, так и любителей, удаляться от любых поселений с их искусственным освещением, в ненаселенные тёмные места, что часто неудобно, или же использовать светофильтры, уменьшающие (но не преодолевающие) световое загрязнение.
Световое загрязнение
Световое загрязнение представляет собой антропогенное воздействия искусственного освещения города на ночное небо. Это довольно обширный термин, который охватывает и ряд проблем, которые вызывает ненужное и неграмотное использования искусственного освещения. Загрязнение светом — это побочное явление от развития индустриализации. Распространен в больших городах.
Типы светового загрязнения
Всего выделяют порядка 5 видов светового загрязнения. Рассмотрим каждый из них подробнее:
Нарушение освещения
Довольно общая проблема, вызванная нежелательным светом, который проникает в дома и вызывает проблему бессонницы. Многие страны миры разрабатывают стандарты наружного освещения города, которые буду ограждать людей от его пагубного влияния на здоровье.
Чрезмерное освещение
Такое нерациональное использование света сокращает ресурсы нефти на миллион баррелей каждый год только на территории США. Это вызвано такими причинами, как использование света днем, неправильные лампы и использования косвенного света.
Яркий свет
Этот тип светового загрязнения вызывает угрозу общественности, в частности, для пожилых людей. Попадания бликов яркого света в сетчатку глаза способно вызвать серьезные нарушения контрастности зрения. Также его пагубное влияние вызывает проблемы на дорогах. Если взглянуть на ослепляющий свет солнца, то можно получить временный дефицит зрения.
Световой беспорядок
Проблема вызваны огромным скоплением огней города, которые оказывают воздействие на человека.
Свечение неба
Происходит в результате отражения света от освещенных поверхностей и света, направленного в небо. Они рассеиваются атмосферой Земли и вызывают своеобразное ночное свечение.
Все вышеперечисленные виды светового загрязнение оказывают серьезное воздействие не только на экосистему, но и на здоровье человека в целом.
Антропогенное воздействие
Воздействие светового загрязнения сильно влияет на дикую природу. Такое сильное освещение приводит к тому, что многие мигрирующие виды животных могут путать время, изменять отношения хищник-жертва и вызывать агрессию. Для животных природа измеряется естественной закономерностью времени суток, а их искусственное нарушение пагубно влияет на динамику жизни дикой природы. Порядка 25 % мирового потребления приходится на электроэнергию. Многие исследования пришли к тому, что сильное влияние света на человека приводит к апатии и бессонницам. Циркадные ритмы сбиваются из-за чего мелатонин, отвечающий за сон, перестает вырабатываться в нужное время.
Борьба со световым загрязнением
Процесс борьбы со световым загрязнением имеет два направления: ограничение искусственного освещение и внедрение эффективного распределения света в городе. Многие страны активно борются со световым освещением путем планирования единого городского света, контроля новых и существующих осветительных установок. Например, в США был создан первый заповедник ночного неба, где количество поступающего света строго регулируется. В Норвегии внедряют динамическое освещение, когда яркость дороги снижается, если на трассах отсутствуют автомобили. Каждый человек может внести вклад в борьбу со световым загрязнением, не используя свет в квартире по ненадобности.
Как световое загрязнение Земли убивает животных и вызывает болезни у людей
Почти четверть Земли постоянно подвержена световому загрязнению — на этой территории живет около 80% населения планеты. Оно оказывает столь же заметное антропогенное влияние, как пластик или сжигание ископаемого топлива. В новом исследовании ученые из Университета Вашингтона признали его одним из главных факторов, способствующих глобальному вымиранию насекомых. Во-первых, свет привлекает, а затем и убивает насекомых, во-вторых, он делает их более заметными для хищников. Массовая гибель насекомых — не единственное последствие светового загрязнения. «Хайтек» рассказывает, как отсутствие темноты по ночам влияет на здоровье человека, жизнедеятельность животных и развитие науки — и как с этим можно справиться.
Читайте «Хайтек» в
Световое загрязнение — это проблема?
Почти все виды загрязнения природы — результат деятельности человека и его изобретений. Сегодня автомобили являются главными источниками парниковых газов, которые попадают в атмосферу и приводят к повышению температуры на поверхности Земли, а пластик в огромных количествах содержится в океанах и в почве — и даже превращается в минеральные отложения.
Не менее серьезно загрязняет природу обилие источников электрического света. Свет делает улицы безопаснее и позволяет людям работать дольше, однако его избыток влияет на здоровье человека, дикую природу и даже науку.
В 2016 году ученые опубликовали карту World Atlas of Night Sky Brightness, которая демонстрирует, что световое загрязнение — действительно глобальная проблема. Карта составлена на основе нескольких тысяч спутниковых снимков и демонстрирует, как поверхность Земли светится по ночам. На ней видно, как Северная Америка, Европа, Ближний Восток и Азия будто увиты светящейся гирляндой — тогда как отдаленные или незаселенные районы Земли — Сахара, окрестности Амазонки и некоторые части Сибири — находятся в полной темноте. Особенно резким является контраст между темными регионами с одной стороны и Сингапуром, Катаром и Кувейтом с другой.
Сейчас Гонконг считается самым загрязненным светом городом в мире — по подсчетам исследователей, ночного освещения в нем в 100–200 раз больше, чем в Вене или Берлине. В то же время, поскольку исследования светового загрязнения всё еще находятся в зачаточном состоянии, без каких-либо строгих международных стандартов в отношении количественной оценки степени светового загрязнения трудно сказать наверняка, является ли Гонконг наиболее загрязненным городом. Среди других кандидатов — Лас-Вегас, Токио, Сеул и Нью-Йорк.
Как отсутствие темноты по ночам влияет на здоровье человека?
Международная ассоциация темного неба определяет световое загрязнение как «ненадлежащее или чрезмерное использование искусственного света». Оно может принимать различные формы — например, блики или чрезмерную яркость искусственного освещения, свечение неба, которое заглушает естественный свет звезд на ночном небе над городскими районами.
Ученые считают, что большое количество искусственного света, и уличного, и внутри квартиры, влияет на циркадные ритмы — внутренние часы, которые управляют дневной и ночной активностью человека и оказывают действие на физиологические процессы почти всех живых организмов.
В частности, нарушение циркадных ритмов влияет на выработку мелатонина — химического вещества, обладающего антиоксидантными свойствами и помогающего вызвать сон. Оно же повышает иммунитет человека и снижает уровень холестерина. Недостаток этого гормона приводит к недосыпанию, усталости, головным болям, стрессу, беспокойству и другим проблемам со здоровьем.
Нарушение циркадных ритмов смещает на несколько часов время, когда человек ложится спать, сокращая при этом продолжительность сна. Влияние этого фактора на здоровье еще предстоит оценить.
Животные тоже страдают?
В животном мире примерно около 30% позвоночных и 60% беспозвоночных ведут ночной образ жизни, а искусственное освещение влияет на цикл жизни и сна этих форм жизни. Поэтому животные страдают от светового загрязнения даже сильнее, чем люди: постоянное наличие света усложняет охоту, ухудшает питание и размножение многих видов.
Исследования показывают, что световое загрязнение влияет на поведение животных, например, на характер миграции, циклы бодрствования и сна, а также на формирование среды обитания.
Исследование черных дроздов вида Turdus merula в Германии показало, что живущие в городе представители этого вида остаются активными дольше, чем их сородичи в естественной среде обитания. И эти различия довольно велики — городские дрозды бодрствуют на 5-6 часов дольше.
Изучение влияния светового загрязнения на подводных животных показало, что наличие источников искусственного освещения вынуждает морских жителей менять среду обитания. Исследователи установили световые панели у побережья Уэльса и заметили, что спустя несколько месяцев на них поселилось множество оболочников (туникатов) и многощетинковых червей. Вероятно, свет от нефтяных вышек, проплывающих кораблей и портов влияет на эти организмы похожим образом.
Более 130 различных видов кораллов на Большом Барьерном рифе размножаются при лунном свете. Каждый октябрь или ноябрь после полнолуния кораллы выбрасывают сперматозоиды и яйцеклетки в океан, порождая явление, похожее на подводную метель. Когда две половые клетки объединяются, начинается оплодотворение, однако искусственно освещенное небо нарушает этот процесс. Это приводит к нарушению биологических часов кораллов, что, в свою очередь, вызывает рассинхронизацию выбрасывания сперматазоидов и яйцеклеток самцами и самками. Ученые считают, что в конечном итоге это снизит их шансы на производство потомства.
Вылупившиеся детеныши морских черепах ориентируются на лунный свет, чтобы добраться до воды, где они могут почувствовать себя в безопасности. Освещение пляжей и набережных сбивает их ориентир и делает легкой добычей для хищников — чаек и крабов. Гибель детенышей в ближайшем будущем может серьезно сократить популяцию некоторых видов черепах, считают ученые.
Что можно сделать?
В отличие от других экологических проблем, световое загрязнение — вероятно, самая легко устранимая. Международная ассоциация темного неба предлагает несколько простых шагов для уменьшения светового загрязнения:
Осторожно: светло! Чем опасно световое загрязнение?
Прошло уже почти 150 лет с тех пор, как в городах начали устанавливать электрическое освещение. Но то, что поначалу воспринималось как одно из величайших благ цивилизации, постепенно обернулось бедой глобального масштаба.
Чрезмерное электрическое освещение в ночное время воздействует не только на дикую природу, но и на людей, провоцируя различные заболевания. Световое загрязнение уже заняло свое место в топ-чарте экологических проблем наравне с шумовым мусором и загрязнением атмосферы. Есть ли шанс вернуть в города звездное небо и обратить вспять негативное влияние ночной засветки?
Небо над мегаполисом
Это, пожалуй, и есть та самая «лакмусовая бумажка», на которой отражаются все негативные последствия безудержных темпов развития цивилизации: смог, подсвечиваемый миллионами огней, заменил жителям больших городов звездную ночь.
Еще в 2017 году ученые установили, что уровень засветки ночного неба в среднем вырастает на 2% каждый год, во второй половине ХХ века эти цифры росли на 3-6% каждый год (хотя с появлением светодиодных фонарей на улицах городов сравнивать эти показатели с предыдущими стало сложнее — световые волны от LED-фонарей распространяются в другом диапазоне). В развитых странах сейчас вводятся новые правила, направленные на снижение уровня потребления электроэнергии, но уровень светового загрязнения в городах в среднем не снижается.
Причин тому много: постепенно застраиваются все новые, нетронутые прежде земли, подсветка возникает вокруг производственных комбинатов, магистралей и гигантских промышленных теплиц, а также в районах, просто ставших более благополучными в экономическом отношении. Есть и другие причины: ученые из Словацкой академии наук, установили, что отражающий солнечный свет космический мусор и спутники, вращающиеся на орбите Земли, вероятно, тоже внесли свой вклад в уровень светового загрязнения, повысив его на 10%.
Но главная причина, это, конечно, урбанизация. Как показывает статистика, опубликованная на портале Our World in Data, в XX веке население крупных городов постоянно увеличивалось. Сейчас более половины жителей Земли обитают в городах, а к 2050-му году это соотношение повысится до двух третей. И уже в наше время порядка 80% населения планеты живет в условиях «вечного» светового дня.
Достаточно посмотреть на атлас светового загрязнения земли, чтобы увидеть, как меняется ночное небо под воздействием процессов урбанизации. Пускай с самолета ночные города и выглядят как пылающие огнем сказочные сокровища, на деле этот свет оказывается миражом, вводящим в заблуждение миллионы живых организмов и зачастую приводящим к их гибели.
Судьба мотылька
В мире природы, свет солнца и звезд всегда был главным ориентиром — по нему выстраивались маршруты миграций, охоты, кормления, циклы размножения и отдыха. Но с наступлением «вечного дня» множество живых организмов лишилось такого ориентира. Наиболее наглядно это можно увидеть на примере ночных существ, например, мотыльков, которые целыми стаями летят на свет и гибнут, светлячков, которые не могут найти себе пару, лягушек, которые отказываются исполнять свои брачные песни в ярком свете фонарей, а также млекопитающих, вроде опоссумов или ежей, для которых охота при свете — это вынужденный стресс в отсутствие полноценной ночи.
Фото: Enoch Leung, Wikimedia Commons
Меняется поведение певчих птиц, которые обычно поют на заре и на закате в весенние месяцы, когда дни становятся длиннее. В прошлом году в журнале Nature было опубликовано исследование, доказывающее, что птицы стали раньше откладывать яйца, и, как следствие, выводить больше птенцов в течение года. Но главная проблема в том, что далеко не все из этих выводков способны выжить при таких условиях: ранней весной им сложно найти достаточно пищи, как, впрочем, и летом, когда птиц становится слишком много.
Перелетные птицы нередко сбиваются с курса и врезаются в световые табло в городах. Ученые из Вашингтонского университета в штате Миссури утверждают, что ежегодно в США таким образом погибает от 100 миллионов до одного миллиарда птиц.
В октябре 2020 года больше тысячи погибли за одну ночь в Филадельфии врезавшись в небоскребы. Фото: Stephen Maciejewski, pinterest.ru
Морские черепахи вынуждены покидать места, куда они столетиями приплывали для откладывания яиц: черепашата, которые обычно вылупляются ночью, не могут найти правильную дорогу к океану, если их отвлекает свет фонарей. А стаи рыб могут до изнеможения кружить в луче прожектора.
И даже навозные жуки, которые обычно двигаются, ориентируясь на свет Млечного пути, теряют способность передвигаться в условиях уличного освещения.
Все связано
Кажется, что в то время, как одни виды страдают от искусственного освещения, другие чувствуют себя вполне неплохо. Вечный световой день позволяет многим птицам и животным продлевать время своего кормления и успевать размножаться несколько раз в год, но хрупкое экологическое равновесие страдает и от этого.
Например, не все летучие мыши готовы лететь на свет даже за богатой добычей в виде кружащих на фонарями мотыльков. Из-за этого мышей-подковоносов, которых пугает уличный свет, постепенно выживают из привычных мест обитания более приспособленные к обитанию в городе нетопыри.
Изменение в поведении мотыльков меняет цикл опыления растений, которые, в свою очередь, дают меньше плодов и семян. А «разъевшиеся» в городе перелетные птицы нередко отказываются вставать на крыло осенью, или, напротив, улетают слишком рано, не дождавшись благоприятных условий в месте зимовки.
В итоге, вся биосфера планеты так или иначе испытывает на себе негативные последствия светового загрязнения.
Человек — не исключение
Люди, как и все остальные обитатели Земли, тысячелетиями жили по циркадным ритмам: наши «биологические часы» настраиваются в соответствие с солнцем.
«Сброс этих настроек» в связи с постоянным освещением ведет к гормональным расстройствам, бессоннице и плохому настроению, а также может привести к развитию диабета, рак груди, простаты и щитовидной железы.
И проблема в том, что даже внутри своих квартир мы далеко не всегда можем спастись от разрушительного воздействия светового загрязнения — вспышки рекламы и яркий свет уличных фонарей пробиваются даже сквозь плотно закрытые шторы. Фоточувствительные клетки в наших глазах реагируют на это освещение и передают сигнал организму снизить выработку мелатонина — гормона, отвечающего за поддержание ритмов ежедневной активности организма и влияющего на все процессы в теле.
Билборды, подсветка зданий, уличное освещение, огни машин — все это превращает наши города в зоны «вечного дня». Фото: Алексей Майшев / РИА Новости
Одна из главных функций, которую контролирует мелатонин, это крепкий, здоровый сон, который ведет к восстановлению всех систем после стресса. Недостаток этого «хронобиотика» сказывается не только на телесном здоровье, но и на психическом, и нередко становится одной из причин депрессии.
Вопрос безопасности
Во многих уголках нашей планеты ночное освещение по-прежнему считается благом, а не проблемой — от него зависит безопасность пешеходов и автомобилистов, оно снижает уровень криминальной активности в городах и становится элементом современного дизайна. Кроме того, такие проблемы, как загрязнение воздуха и шумовой мусор многими горожанами расцениваются как более заметные и существенные. Далеко не везде администрации городов готовы вкладывать деньги в уменьшение светового загрязнения.
Но успешный опыт решения этой проблемы уже есть. Одной из первых стран, где вступил в силу закон о предотвращении, сокращении и ограничении светового загрязнения стала Словения (в 2007 году). Во Франции такой закон вступил в силу в 2018 году. В стране запрещено не только включать яркое освещение в общественных местах в ночное время, но закон также обязывает владельцев бизнесов отключать всю рекламу и световые вывески в темное время суток. Также яркий свет не должен попадать в водоемы, реки и на побережье моря.
Для того, чтобы город не погружался в полную тьму, используются новые технологические решения, в частности светильники LED. Изначально появление светодиодных фонарей на улицах городов экологи восприняли в штыки: несмотря на то, что они потребляют меньше электричества, они производят световые волны более широкого спектра, губительно воздействующие на живые организмы (под воздействием такого освещения существенно снижалась популяция морских микроорганизмов и водорослей). Но эта технология дает возможность более тонкой настройки уличного освещения: можно уменьшать яркость и программировать периоды приглушенного ночного освещения. А еще светодиодные фонари менее привлекательны для насекомых. Если вдобавок будут использоваться специальные экранированные конструкции, то эффект по снижению светового шума будет колоссален.
Доказательство тому — опыт Пуэрто-де-ла-Крус на Тенерифе, где чистота ночного неба является одной из главных туристических достопримечательностей и необходимым условием для работы обсерватории Тейде. В 2018 году в городе было установлено 6000 экранированных светодиодных фонарей, фильтрующих синюю часть спектра и соединенных в единую интерактивную систему. На соседних Канарских островах также подхватили эту практику.
С каждым годом все новые города стараются перенять успешные методы борьбы за темное небо, что неудивительно — световой мусор это, помимо всего прочего, еще и огромные траты на электричество. По данным, опубликованным на сайте Комиссии по темному небу (Commission for Dark Skies), только для Европы эта цифра составляет порядка двух миллиардов евро ежегодно.
Ограничения ночного освещения позволяют увидеть небо над Тенерифе таким:
Что можете сделать вы
Если вам в окно светит слишком яркий свет, и даже ночью реклама освещает стены комнат, не стоит ограничиваться покупкой штор blackout, закрывая на проблему глаза в прямом смысле слова. Существует постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 8 апреля 2003 г. N 34 «О введении в действие СанПиН2.2.1/2.1.1.1278-03». Ссылаясь на этот документ, вы имеете полное право написать жалобу на засветку в Роспотребнадзор. Жалоба будет рассмотрена, и к вам приедет специалист для измерения суммарной засветки помещения. Если нормы СанПиН будут нарушены (в частности, свет не должен распространяться глубже 1м от геометрического центра светопроема), организация, ответственная за световое табло, будет обязана отрегулировать его яркость. Для того, чтобы возмущенных голосов было больше, стоит привлечь к процессу и своих соседей, разместив сообщения в районных группах и домовых чатах. В Москве на чрезмерный свет от рекламных конструкций можно также пожаловаться через портал Наш город.
Для людей звездное небо всегда было чем-то большим, чем просто явление природы. Это и доказательство существования высших сил, и карта, по которой можно предсказывать будущее. Сегодня многие городские дети не знают, как выглядит звездопад в августе или созвездие Медведицы над горизонтом.
Фотопроект Skyglow посвящен красоте звездного неба и последним местам на планете, не тронутым световым загрязнением. На фото юкка в снегу на фоне звездного неба в Долине смерти в Калифорнии. Фото: skyglowproject.com
Чтобы вспомнить об этом, люди отправляются в путешествия в специальные заповедники темного неба. В России тоже есть подобные места — в Приэльбрусье, в Мурманской области и в республике Адыгея. Интересно, что после всех стрессов, вызванных эпидемией, популярность астро-туризма и путешествий «за чистым небом» продолжает расти — люди стали больше ценить возможность просто наблюдать усыпанный звездами небосвод. Возможно, когда-нибудь это снова перестанет быть роскошью и станет частью жизни каждого из нас.