Городские огни через призму гражданской науки: как исследователи и жители раскрывают тайны ночного освещения

Анализ крипторынка

Образы ночной Земли из космоса с мерцающими огнями городов стали символом технологического прогресса и человеческой активности. Однако за впечатляющей красотой ночного освещения скрываются серьезные экологические и социальные проблемы. Искусственный свет в ночное время влияет не только на энергопотребление и экономику, но и оказывает заметное воздействие на экосистемы, здоровье человека и качество жизни в городах. Многие аспекты происхождения и распределения городских световых источников до сих пор оставались неясными из-за ограничений традиционных методов наблюдения, таких как спутниковое зондирование с низким разрешением. Именно на стыке технологии и участия общественности возник проект Nachtlichter, демонстрирующий силу гражданской науки в изучении городского света.

Гражданская наука – современный подход к исследованию, в котором волонтеры, жители городов и других населенных пунктов собирают и анализируют данные под руководством профессиональных ученых. Проект Nachtlichter стал уникальным прецедентом, объединившим тысячи добровольцев для картирования и классификации 234 044 световых источников на площади в 22 квадратных километра преимущественно в Германии. С помощью специально разработанного мобильного приложения участники обходили улицы, записывали и систематизировали освещение, оценивая типы светильников, их яркость, цвет и степень защиты от потерянного света. Результаты исследования оказались неожиданными: оказалось, что уличные фонари, традиционно считавшиеся главными источниками городского освещения, составляют лишь меньшую часть общего светового потока. Значительная часть света исходит от рекламных вывесок, декоративного и эстетического освещения, а также от окна жилых и коммерческих зданий.

Так, в центре немецких городов рекламные и эстетические источники света превосходят уличное освещение по количеству использованных ламп. Это открытие меняет парадигму понимания ночного света и подчеркивает необходимость учитывать широкий спектр источников при формировании экологических и энергетических стратегий. Исследование также позволило соотнести данные, полученные спутниками, с конкретным количеством установленных источников света на земле. При помощи данных Nachtlichter была установлена зависимость, показывающая, что на один пиксель спутникового снимка приходится сотни световых источников на квадратный километр. Эта количественная связь открывает новые возможности для мониторинга и оценки светового загрязнения на больших территориях с использованием спутниковых технологий с более высоким уровнем детализации.

Важным аспектом работы стало выявление динамики освещения в течение ночи. Анализируя данные в разное время, учёные обнаружили, что многие источники начинают отключаться ближе к полуночи, особенно это касается частных и коммерческих окон, висящих вывесок и декоративного света. Уличное освещение при этом выключается редко, благодаря чему его доля в общем световом балансе в поздние ночные часы возрастает, но всё равно остается меньшей по сравнению с остальными источниками. Такие изменения влияют не только на ландшафт светового загрязнения, но и на биологические процессы, включая ночную миграцию птиц и поведение диких животных. Важным открытием стал низкий уровень защиты (щитов и направляющих элементов) у значительного числа источников.

Почти половина уличных фонарей были полностью или частично защищены от рассеивания света вверх, а в коммерческих и жилых зданиях процентная доля открытых и незащищённых светильников была ещё выше. Неправильная установка и отсутствие эффективных экранов способствуют распространению света в атмосфере и усилению эффекта светового загрязнения. Кроме экологического аспекта, результаты Nachtlichter имеют непосредственное значение для разработки и реализации политик энергосбережения и светового регулирования. Поскольку уличные фонари составляют меньшую часть света, концентрация усилий только на уличном освещении не решит проблему полностью. Важно учитывать вклад декоративного и коммерческого света и разработать новые правила, предусматривающие ограничение времени работы рекламы и освещения зданий, оптимизацию яркости, а также стимулирование использования штор и других способов уменьшения утечек света из жилых помещений.

Уникальность подхода Nachtlichter в сочетании массового сбора данных жителями и сравнении с космическими наблюдениями открывает новую страницу в исследовании городской среды. Такой метод можно масштабировать, адаптируя приложение и обучение для волонтеров в разных странах и городах, что позволит решать вопросы адаптации городского освещения к требованиям устойчивого развития и бережного отношения к природе. Важным побочным эффектом проекта стала общественная вовлечённость и повышение осведомленности населения о проблемах ночного освещения и его воздействии на окружающую среду и качество жизни. Участие в научных исследованиях способствует формированию экологической культуры, стимулирует диалог между жителями, учеными и властями. Суммарно в Германии насчитывается около 78 миллионов активных световых источников в ночное время, что дает представление о масштабах и потенциале снижения загрязнения.

Сравнение с числом уличных фонарей – около 9–9,5 миллионов – показывает неиспользованные резервы для энергоэффективности и экологичности. Оптимизация освещения может заметно снизить потребление энергии, уменьшить влияние на миграцию животных и снизить негативные последствия для здоровья людей, связанные с избытком искусственного света ночью. Проект Nachtlichter служит примером, как участие граждан в научной деятельности помогает выявить скрытые проблемы и предлагает практические решения. При этом во внимание берутся как технические, так и социальные факторы, обеспечивая комплексный подход к устойчивому развитию городов. По мере развития технологий и появления спутников с более высоким разрешением, комбинация спутниковых данных и подробных наземных измерений будет играть все более важную роль в развитии “умных” городов с адаптивным освещением, минимизирующим разрушительное воздействие на природу и человека.

В современном мире, где урбанизация продолжает нарастать, понимание и эффективное управление искусственным светом становятся неотъемлемой частью экологической и энергетической политики. Инновационные проекты, подобные Nachtlichter, доказывают, что сочетание технологий и активного гражданского участия способно изменить устоявшиеся практики и привести к более здоровой и устойчивой городской среде.