Ночное освещение городов уже давно стало неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Улицы, здания, витрины магазинов и рекламные щиты создают уникальный световой ландшафт, который не только обеспечивает безопасность и комфорт, но и формирует атмосферу городской среды. Тем не менее проблема светового загрязнения, вызванного чрезмерным и неэффективным использованием искусственного света, все чаще привлекает внимание специалистов в области экологии, урбанистики и здравоохранения. Несмотря на впечатляющие снимки Земли ночью из космоса, понимание источников и структуры городского освещения было ограниченным. Понимание того, что именно освещает ночные улицы, необходимо для разработки эффективных мер по сбережению энергии и сохранению окружающей среды.
Гражданская наука, объединяющая усилия обычных городских жителей и ученых, открыла новые возможности в изучении городских огней. Проект Nachtlichter (нем. «ночные огни»), реализованный в Германии и странах Европы, стал масштабным экспериментом по картированию и классификации световых источников в городах с помощью мобильного приложения, доступного каждому желающему принять участие. Сотни добровольцев, вооруженные смартфонами и специальной обучающей программой, выходили на улицы, чтобы посчитать и описать источники света в различных районах, фиксируя информацию о типах, яркости, цвете и степени защиты света. Снимая ночные города из космоса, спутники фиксируют общий радиационный поток, но не могут точно определить, что именно излучает свет на землю.
Это связано с низким разрешением, недостаточной чувствительностью и невозможностью классифицировать мелкие и разнообразные источники. Так, привычные уличные фонари — те, что чаще всего считаются главными виновниками светового загрязнения, на самом деле составляют меньшую часть общего светового потока. Citizen science-подход проекта Nachtlichter позволил собрать данные о более чем 230 тысячах источников artificial light на площади примерно 22 квадратных километров с различными уровнями урбанизации. Результаты исследования оказались неожиданными: в центре городов Германии большая часть света исходит не от уличного освещения, а от рекламных и декоративных огней, а также от освещения в витринах магазинов и жилых окон. В то время как уличные фонари в позднее время ночи остаются включенными, большая часть других источников света постепенно выключается.
При этом около 78 миллионов отдельных световых источников по всей Германии продолжают светить в полночь, создавая значительный потенциал для сокращения светового загрязнения без ущерба для безопасности и комфорта жителей. Важно подчеркнуть, что количество источников света на квадратный километр тесно коррелирует с радиацией, измеренной спутниками, однако связь эта не всегда линейна и зависит от типа источника. К примеру, уличные и пешеходные фонари нарастанием числа светильников растут медленнее, чем яркость спутниковых снимков, в то время как количество рекламных знаков увеличивается быстрее. Это отражает различия в городских и пригородных зонах, где доминируют разные типы освещения. Исследование также затронуло вопросы технических характеристик света: большинство уличных фонарей в Германии оснащены защитными экранами, направляющими свет вниз, что снижает его рассеивание в небо и минимизирует световое загрязнение.
Но декоративные и фасадные осветительные приборы часто лишены такой защиты, излучая свет вверх и способствуя усилению эффекта фонового ночного свечения — так называемого неба с подсветкой. Цветовая гамма источников также разнообразна: уличные фонари чаще всего излучают теплый оранжевый свет, тогда как рекламные знаки и навесы освещены преимущественно белым теплым или холодным светом. Наличие систем управления освещением с датчиками движения отмечается чаще в пригородных и сельских районах, что говорит о возможности оптимизации энергопотребления в менее населенных зонах. Ключевое значение проекта Nachtlichter заключается в том, что он позволяет превратить собранные на улице данные в практические инструменты для анализа спутниковых наблюдений и дальнейшего формирования политик по световому регулированию. Попытки напрямую использовать количество источников света для точного предсказания спутниковой радиации оказались сложными из-за недостатка детальной информации о яркости и характеристиках каждого светильника, а также влияния городской морфологии, например ширины улиц и высоты зданий.
Несмотря на это, масштабный инвентаризационный подход демонстрирует, что для решения проблемы светового загрязнения важно учитывать не только уличные фонари, но и множество других источников. Это является вызовом современным стратегиям урбанистического освещения, которые часто сосредоточены преимущественно на уличном освещении. Экологические последствия ночного освещения очевидны: световое загрязнение затрагивает поведение животных, нарушая миграцию птиц и ориентацию насекомых, меняет ночное поведение растений и снижает качество ночного неба для астрономических наблюдений. Кроме того, чрезмерное освещение ведет к значительным энергетическим затратам и финансовым потерям. В Германии и ряде других стран были введены временные ограничения на освещение в целях экономии энергии и экологической устойчивости.
Показательной является дата, когда было оценено, что количество уличных фонарей в стране составляет около 9–9,5 миллионов, что намного меньше общего количества освещенных источников, найденных проектом. Политические инициативы, направленные на регулирование вечернего и ночного освещения, требуют точных данных и обратной связи для оценки их эффективности. Здесь гражданская наука имеет огромный потенциал как способ вовлечения городского населения в активное управление средой. Обучение жителей наблюдению и классификации освещения повышает их осведомленность и стимулирует диалог с властями по вопросам устойчивого развития и энергоэффективности. Проект Nachtlichter продемонстрировал, что масштабные инвентаризации с активным участием населения могут преодолеть информационный разрыв между наземными реалиями и космическими наблюдениями.
Подобный подход может быть адаптирован и расширен для анализа освещения в других странах и регионах, с учетом региональных особенностей городской структуры и культурных факторов. В будущем ожидается развитие спутниковых технологий с улучшенным пространственным и спектральным разрешением, что позволит более точно связывать данные на земле и из космоса. Тем не менее, человеческое восприятие и наблюдение остаются незаменимыми для понимания сложных аспектов городской световой среды. С точки зрения устойчивого развития, результаты подобных исследований подчеркивают необходимость расширения фокуса световой политики за пределы уличного освещения, включая коммерческие и частные источники, а также совершенствования норм и стандартов по установке и эксплуатации светильников. Практические меры могут включать обязательное выключение внешнего освещения зданий и рекламных щитов в ночное время, использование датчиков движения, повышение уровня защиты светильников для снижения рассеяния и управление цветовой температурой для минимизации биологических воздействий.
Таким образом, сочетание гражданской науки и современных космических технологий открывает дорогу к более экологичному, экономичному и гармоничному использованиюгородского освещения. Этот подход не только способствует охране экосистем и снижению энергопотребления, но и вовлекает широкие слои общества в ответственные практики и принятие решений, влияющих на качество жизни в городах.
