Городские огни давно стали неотъемлемой частью современного ночного пейзажа. Величественное сияние мегаполисов видно с орбиты, создавая впечатляющие карты «созвездий» света на поверхности Земли. Однако за этой красотой скрываются сложные экологические, энергетические и социальные проблемы, вызванные избыточным и нерациональным использованием искусственного освещения. Несмотря на важность проблемы, понимание реального происхождения городского света оставалось ограниченным, в том числе из-за отсутствия детальной информации о разнообразии источников освещения. Гражданская наука и инновационные методы наблюдений, как показал пример проекта Nachtlichter, кардинально меняют представление об этом феномене, открывая новые горизонты для защиты окружающей среды и повышения качества городской жизни.
Современные технологии позволяют получать изображения Земли ночью из космоса, фиксируя уровни искусственного света и его распределение. Однако спутниковые данные имеют существенные ограничения: они не способны различить типы источников света, их яркость и направленность, а также влияние городской морфологии на распространение светового излучения. В большинстве случаев картины городов, выстроенные на основе космических снимков, превосходно демонстрируют уличную сеть, что способствует ошибочному убеждению, что уличное освещение является доминирующим источником света. Такие представления неточны и зачастую вводят в заблуждение городских планировщиков и экологов. Проект Nachtlichter, организованный группой гражданских ученых в Германии, продемонстрировал возможности коллективного вовлечения и современных цифровых инструментов в задачах освещения города.
Участники, используя специально разработанное приложение, самостоятельно оценивали и классифицировали светоисточники на улицах и в общественных пространствах. Вниманию исследователей было представлено свыше 230 тысяч источников света, что позволило построить беспрецедентно подробный «световой инвентарь» городского освещения. Результаты показали, что лишь меньшая часть света исходит от уличных фонарей; значительную долю занимают рекламные вывески, декоративные подсветки и освещение окон жилых и коммерческих зданий. Особенно характерно это для городских центров, где, например, вывески и окна по количеству источников света превышают уличные фонари. Важно подчеркнуть, что интенсивность и частота включения различных типов света меняется в течение ночи.
Жилые и коммерческие помещения постепенно гасят свет ближе к полуночи, тогда как уличное освещение обычно сохраняет стабильную работу. Эти динамические свойства существенно влияют на ночную экосистему, ночное небо и энергоэффективность городского освещения. Именно поэтому корректировка данных с учетом времени наблюдений стала ключевым элементом анализа. Большое значение для научного сообщества и политики имеет установление количественной связи между количеством световых источников на земле и уровнем радиации, измеряемой спутниками. Исследования показали положительную корреляцию между плотностью источников и спутниковыми наблюдениями, однако попытки определить физические коэффициенты вклада каждого типа источника света в радиометрические данные оказались сложными и не дали однозначных результатов.
Причиной тому служит разнообразие характеристик освещения, включая яркость, спектральный состав, направленность света, а также архитектурные особенности городских пространств, которые влияют на углы распространения света и его утечку в атмосферу. Масштаб исследования позволил оценить общие показатели уличного и внешнего освещения Германии. Было подсчитано, что более 78 миллионов отдельных светильников остаются включенными в полночь по всей стране, что сопоставимо с населением Германии. При этом официальные данные уличного освещения составляют около 9 миллионов фонарей, то есть уличные фонари — лишь часть всех источников света. Такая разница подчеркивает огромный потенциал для снижения светового загрязнения и энергопотребления посредством целевых мер в сферах рекламы и частного освещения.
Экологическое воздействие избыточного городского освещения становится всё более очевидным. Световое загрязнение нарушает естественные циклы живых организмов, влияя на миграции птиц, поведение ночных насекомых и животных, а также на рост и развитие растений. Свет, направляемый вверх или неадекватно экранированный, существенно увеличивает эффект небесного свечения — это рассеянный искусственный свет в атмосфере, который сильно затемняет видимость звезд и создает дискомфорт для астрономических наблюдений. В проектах Nachtlichter зафиксированы данные, позволяющие выявить степень экранирования уличных фонарей: почти половина из них полностью или частично закрыты, тогда как среди внешнего освещения зданий и декоративных элементов значительная часть света распространяется свободно вверх и в стороны, усиливая загрязнение. Энергетические и экономические аспекты также играют важную роль.
Внезапные и масштабные мероприятия по сокращению наружного освещения, такие как временные ограничения в Германии в связи с энергетическим кризисом, показали, что экономия энергии путем выключения части светильников возможна без существенного ущерба безопасности и комфорту. Однако чтобы обеспечить долгосрочный эффект, необходимо учесть, что множество источников, включая рекламные вывески и частное освещение окон, остаются вне контроля муниципалитетов и требуют иной политики и стимулирования. Повышение осведомленности жителей о проблемах светового загрязнения является еще одним эффектом использования гражданской науки. Участники проекта Nachtlichter не только предоставляли ценные данные, но и сами становились агентами изменений, обсуждая с местными властями и организациями вопросы рационального освещения и энергосбережения. С такой вовлеченностью эффективнее реализуются инициативы по регулированию и оптимизации городского освещения, способствующие экологической устойчивости.
Современные тенденции в светотехнике, такие как внедрение LED-светильников и интеллектуальных систем с датчиками движения и времени, открывают новые возможности для уменьшения светового загрязнения и повышения энергоэффективности. Однако опыт показывает, что простая замена светильников не решит проблему в целом, если не учитывать общий спектр источников и специфику их использования. Политика, ориентированная только на уличное освещение, игнорирует значительные доли коммерческого и частного света, часто ведущие к увеличению общего светового потока, что подтверждается наблюдениями роста ночной яркости по данным спутников. Регулирование освещения должно стать комплексным, включающим ограничения на время работы рекламных и декоративных огней, использование штор и экранирующих материалов в жилых и коммерческих зданиях, а также стимулирование использования адаптивных технологий и системы мотивации для снижения избыточного освещения. Например, во Франции уже введены правила отключения рекламных светильников в поздние часы, а в немецких регионах все активнее внедряются ночные отключения уличных фонарей.
Ценность подхода Nachtlichter заключена в объединении данных локального наблюдения с космическими измерениями, что позволяет создать масштабируемую систему мониторинга городского освещения. Такой подход делает возможным выявлять региональные особенности, планировать изменения по снижению светового загрязнения и оценивать эффективность принимаемых мер. Кроме того, повторные обследования позволяют отслеживать динамику изменений, выявляя как положительные, так и негативные тренды. В будущем цель — расширение подобных исследований на международный уровень с учетом особенностей городских структур, культурных аспектов и законодательства разных стран. Совершенствование методов наблюдений, развитие приложений для граждан и интеграция с новыми спутниковыми системами с улучшенным разрешением будут способствовать глубокому пониманию природы городского света и более эффективному управлению им.
Городские огни — это не только эстетика и удобство, но и серьезный многогранный вызов для экологов, урбанистов и политиков. Вовлечение общества через гражданскую науку открывает новые перспективы решения проблемы искусственного света, позволяя видеть и анализировать проблему на уровне каждого фонаря и каждого окна. Рациональное использование света позволит сохранить ночное небо, улучшить здоровье и благополучие жителей, а также значительно снизить воздействие на природу и климат. Таким образом, понимание и переосмысление городской иллюминации — это важный шаг к устойчивому развитию современных городов.
