Городские огни под прицелом науки: как гражданская наука меняет понимание светового загрязнения

Институциональное принятие

Городские огни давно стали символом урбанистического прогресса и комфорта. Ночные улицы, иллюминация зданий, рекламные вывески и окна домов – всё это формирует уникальный световой ландшафт, без которого трудно представить современный город. Однако с ростом масштабов и интенсивности искусственного освещения возникают серьёзные экологические, социальные и энергетические проблемы, связанные со световым загрязнением. В последние годы понимание характера и источников городского света усилилось благодаря инновационному подходу, который объединяет усилия ученых и обычных граждан – гражданской науки. Одним из примеров такого подхода является проект Nachtlichter, реализованный в Германии, где тысячи волонтёров задействовались в учёте и классификации источников ночного освещения.

Проблема светового загрязнения становится всё более актуальной на планете, так как искусственное освещение освещает значительную часть земной поверхности. Экологические последствия включают нарушение поведения животных, снижение видимости звёздного неба, а также влияние на физиологическое состояние человека. Важно отметить, что традиционно большинство исследований и политических мер сосредотачивались на уличном освещении, так как оно контролируется муниципалитетами и чаще всего доступно для мониторинга. Тем не менее, исследования показали, что уличные фонари не являются главными источниками светового загрязнения в городах. Куда большую долю излучения дают рекламные вывески, освещение зданий и жилых окон.

Одной из ключевых проблем в изучении городской освещённости была недостаточная детализация данных, получаемых спутниковыми наблюдениями. Спутники, фиксируя ночное свечение Земли, дают представление об уровне освещённости, однако они неспособны точно определить количество и типы источников света на земле. Здесь на помощь приходит гражданская наука, суть которой заключается в привлечении общественности к сбору и анализу данных. С помощью специально разработанного мобильного приложения Nachtlichter волонтёры обходили улицы и фиксировали каждый видимый источник света, классифицируя их по категориям: уличные фонари, рекламные знаки, окна частных домов и коммерческих зданий, декоративные светильники и пр. Эти уникальные данные позволили исследователям установить связь между наблюдаемым на спутнике уровнем радиации и реальным количеством светильников на земле.

Оказалось, что в центрах немецких городов основным источником света являются не уличные фонари, а рекламные и эстетические элементы освещения. Более того, по оценкам Nachtlichter, в Германии в час ночи остаётся включённым около 78 миллионов отдельных световых источников. Это существенно больше, чем количество уличных фонарей, которое оценивается примерно в 9 миллионов, и указывает на огромный потенциал для сокращения светового загрязнения за счёт регулирования частного и коммерческого освещения. Следует подчеркнуть важность качественной классификации и учёта источников света. Для моделирования светового загрязнения и прогнозирования его динамики необходимо учитывать не только количество устройств, но и их характеристики — яркость, цвет, тип светового излучения и направление света.

Например, многие рекламные вывески и прожекторы не имеют современного экранирования, излучая свет в разные направления, включая верх, что усиливает эффект светового загрязнения и снижает качество ночного неба. Интересно, что в ходе исследований было выявлено, что количество уличных фонарей не пропорционально уровню спутниковой радиации в городской среде. В густонаселённых районах доля освещения для рекламы и окон коммерческих зданий растёт значительно сильнее. Это говорит о том, что традиционные методы контроля и управления уличным освещением недостаточны для эффективного решения проблемы светового загрязнения. Сбор данных через приложение Nachtlichter продемонстрировал высокую точность и воспроизводимость результатов благодаря обязательному обучению участников и кросс-проверке наблюдений.

Этот метод позволил получить картину освещённости с высокой детализацией по типам источников на площади в более чем 22 квадратных километра и охватить более 30 населённых пунктов. Параллельно с бухгалтерским учётом светильников волонтёры собирали данные о степени защиты (экранирования) источников, яркости и цвете излучения, что важно для разработки рекомендаций по улучшению городской освещённости. Результаты проекта указывают на необходимость расширения политики регулирования городского освещения. Во многих странах ограничение мер по борьбе со световым загрязнением фокусируется исключительно на уличном освещении. Однако данные Nachtlichter показывают, что для реального сокращения светового загрязнения требуется комплексный подход, включая временное отключение рекламных вывесок в ночное время, регулирование освещенности внутренних помещений, особенно в коммерческих зданиях, а также стимулирование использования штор и других средств снижения светового загрязнения из жилых окон.

Положительным примером является законодательство во Франции, где введены нормы об обязательном отключении уличной рекламы в часы, когда на улицах отсутствуют пешеходы, и отключении внутреннего освещения в нерабочее время. Такие меры позволяют значительно экономить энергию и уменьшать число световых источников, одновременно не снижая эффективность рекламного воздействия. Аналогично в Германии и других странах опыт временного ограничения освещения в рамках энергосбережения показал значительный потенциал для снижения потребления электроэнергии и выбросов парниковых газов. Кроме регуляторных инициатив, важным направлением является внедрение технологий адаптивного освещения с использованием датчиков движения и интеллектуальных систем управления светом. Такие системы позволяют освещать улицы и общественные пространства только при необходимости, снижая общее количество излучаемого света и предотвращая его лишнее распространение.

В рамках проекта Nachtlichter удалось зафиксировать, что присутствие систем с датчиками движения наиболее распространено в пригородах и сельской местности, где уровень освещённости изначально ниже. В плотных городских районах применения таких технологий пока недостаточно. Научные результаты и общественное участие в проектах гражданской науки способствуют формированию осознанного отношения к использованию искусственного освещения. Участники проекта отмечают повышение своей информированности и готовность делиться знаниями с местными сообществами и властями. Это создает предпосылки для расширения подобных инициатив и интеграции данных гражданской науки в процессы градостроительного планирования и экологического мониторинга.

Тем не менее, методология Nachtlichter имеет свои ограничения. Результаты, полученные в Германии, не обязательно полностью применимы в других странах без адаптации с учётом различий городской инфраструктуры, культурных особенностей и применяемых технологий освещения. Высотные здания, промышленные зоны и некоторые частные территории остаются за пределами обзора, что требует разработки дополнительных инструментов сбора информации. Кроме того, влияние автомобильного освещения и динамичных источников света на общий городской световой фон остаётся недостаточно изученным. В перспективе работа подобных проектов будет обогащена развитием спутниковых технологий с повышенной разрешающей способностью и спектральным анализом.