Современные города по ночам сияют миллионами огней, создавая неповторимый световой ландшафт, видимый даже из космоса. Однако несмотря на популярность образа Земли, подсвеченной огнями городов, научное сообщество долгое время испытывало трудности с идентификацией и классификацией основных источников искусственного света, а также с оценкой их воздействия на экосистему и здоровье человека. Более глубокое понимание структуры городского освещения необходимо не только для разработки эффективных мер по снижению светового загрязнения, но и для обеспечения устойчивого развития урбанистических территорий. В последние годы гражданская наука стала мощным инструментом, позволяющим собрать обширные данные о ночном освещении, расширить горизонты исследований и вовлечь широкие слои населения в изучение и решение экологических проблем. Ключевым примером таких усилий служит проект Nachtlichter, инициированный немецкими исследователями при активном участии волонтеров – гражданских ученых.
Используя специально разработанное мобильное приложение, участники данного проекта провели масштабные наблюдения и классификацию световых источников на территории нескольких городов Германии и соседних стран. Их цель состояла не просто в подсчете огней, а в детальной оценке типов источников света и сопоставлении полученных результатов с данными космического зондирования, что позволило приблизить результаты исследований к реальной городской среде. Важность понимания структуры городского освещения обусловлена тем, что не все источники света имеют одинаковое воздействие и функции. Хотя традиционно внимание уделялось преимущественно уличному освещению, анализ Nachtlichter выявил, что в центре немецких городов большую часть световых источников составляют рекламные и декоративные огни, а не только фонари для освещения дорог и тротуаров. Это открытие заставляет пересмотреть текущие подходы к регулированию и экологической оценке городского освещения.
Современные спутниковые системы, например Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day–Night Band (DNB), обеспечивают высококачественные снимки ночного Земли, отражая интенсивность и распределение искусственного освещения. Тем не менее, пространственное разрешение и характер измерений не позволяют точно различить типы световых объектов и их свойства, что представляет серьезное ограничение для исследований. В этом контексте данные, собранные с помощью приложения Nachtlichter, добавляют ценное измерение, поскольку классифицируют источники света с точки зрения их функционального и визуального восприятия человеком. Данные, собранные в 2021 году, содержат информацию о более чем 230 тысячах отдельных источников освещения на территории около 22 квадратных километров. Эта карта предоставляет уникальную возможность оценить связь между космическими измерениями радиации и реальным количеством установленных световых приборов в городах, что имеет важное значение для разработки и оценки мер регулирования освещения.
Интересно, что корреляция между данными спутникового наблюдения и подсчетом источников света достаточно высока, однако не для всех видов огней она проявляется одинаково. Уличные фонари растут медленнее, чем общая плотность света, тогда как количество рекламных знаков увеличивается пропорционально быстрее, что отражает особенности городской структуры и использования освещения. Особое внимание уделяется также параметрам света, измеряемым глазами и сознанием человека: яркости, цвету и степени защиты источников света. Около половины уличных фонарей в Германии обладают полной или частичной защитой, направленной на предотвращение бесполезного светорассеяния вверх, что снижает уровень светового загрязнения и негативное воздействие на ночное небо. В то же время значительная часть декоративного и промышленного освещения остаётся незащищённой, что ведёт к ненужным выбросам света и повышает уровень искусственного ночного освещения, сказываясь на животных и растениях, нарушая их естественные биоритмы.
Изменение интенсивности освещения в течение ночи также играет далеко не последнюю роль. Большинство жилых и коммерческих источников света постепенно отключается к полуночи, тогда как уличное освещение, как правило, продолжает работать, хотя и с применением технологий датчиков движения и автоматического регулирования яркости. Такая динамика важна при моделировании ночного неба и оценки воздействия светового загрязнения на окружающую среду, а также влияет на восприятие жителей города и благополучие дикой природы. Ночной свет провоцирует не только избыточное энергопотребление, но и оказывает комплексное воздействие на поведение животных, например, изменяет миграционные пути птиц, вызывает смертность среди них из-за дезориентации, а также влияет на ночные растения. Проникновение искусственного света далеко за пределы городов расширяет зоны воздействия светового загрязнения, создавая новые экосферы, непривычные для эволюции живых организмов.
В этом аспекте своевременное получение детальной информации о характере и поведении городского освещения особенно важно. Результаты проекта Nachtlichter не только расширяют научные знания, но и предоставляют практические данные для политиков и городских служб. Изменение фокуса с исключительно уличного освещения на комплексное рассмотрение всех источников света позволит разработать более эффективные стратегии по снижению светового загрязнения. Введение норм по обязательному отключению рекламных огней в ночное время, оптимизации использования светодиодных технологий, улучшению конструкции светильников и внедрению датчиков движения — все это потенциал новых подходов к устойчивому освещению городов. Гражданская наука, являясь объединяющей силой между учеными и населением, способствует не только сбору данных, но и повышает осведомленность о проблемах светового загрязнения.
Участники проектов, такие как Nachtlichter, становятся активными участниками экологических инициатив, что способствует формированию культуры ответственного использования света и ресурсов. Это важно в эпоху широкого распространения умных городских технологий, где адаптивное освещение и автоматизация играют ключевую роль. Несмотря на значительный прогресс, исследователи подчеркивают, что полученные данные в основном отражают особенности освещения в Германии и близлежащих странах. Для глобального понимания динамики использования света необходимы аналогичные исследования в разных регионах с учётом культурных, экономических и климатических особенностей. Также инновационные спутниковые технологии с высоким разрешением и чувствительностью позволят в будущем дополнять и уточнять данные, получаемые через гражданские инициативы.
Таким образом, интеграция данных космического наблюдения, наземных исследований и мобилизованного гражданского участия задаёт новый стандарт в изучении и управлении городским освещением. Понимание состава и динамики городских световых источников открывает путь к разработке комплексных решений, направленных на снижение негативного влияния искусственного света на экологию, энергетику и общественное здоровье. Гражданская наука становится неотъемлемой частью этого процесса, соединяя технологии, науку и общественное мнение в достижении устойчивых будущих городов.
