Современные ночные фотографии Земли из космоса показывают города, подсвеченные множеством огней, образующих космические созвездия искусственного света. Эти впечатляющие изображения давно стали символом человеческой цивилизации, но несмотря на их красоту, понимание источников городского освещения и их влияния остаётся неполным. Искусственный свет — важный компонент городской инфраструктуры, улучшающий безопасность и качество жизни, однако чрезмерное или неэффективное освещение создаёт серьёзные экологические проблемы, включая световое загрязнение, которое влияет на здоровье людей и экосистемы. Одним из ключевых вызовов является ограниченность данных о реальном составе источников ночного света в городах, что затрудняет формирование грамотной политики и разработку эффективных мер по сокращению негативных последствий освещения. Гражданская наука, или участие обычных жителей в научных исследованиях, становится важным инструментом для сбора качественных данных о городской среде, в том числе о ночном освещении.
Проект Nachtlichter, запущенный в 2021 году в Германии, успешно использовал приложение, с помощью которого добровольцы – жители различных населённых пунктов – собирали данные о расположении и типах уличных и домашних светильников, рекламных вывесок, декоративного освещения и других источников света на площади около 22 квадратных километров. В итоге удалось классифицировать более 234 тысяч световых точек, что позволило впервые соотнести спутниковые измерения светового излучения с конкретными источниками у поверхности Земли. Ранее спутниковые наблюдения, такие как дневно-ночной радиометр Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day–Night Band (DNB), предоставляли информацию о суммарной ночной светимости территории, но не позволяли разграничивать типы источников света. Они выявляли лишь общие контуры городов и крупных инфраструктурных объектов, не давая возможность понять, сколько и какого именно освещения применяется. В результате в сферах политики и науки традиционно делался упор на уличное освещение, поскольку муниципальные власти контролируют и ведут учёт этих светильников.
Однако спектр световых источников в городах гораздо шире — сюда входят витрины магазинов, рекламные табло, офисное и домашнее освещение, садовые декоративные огни и другие мелкие, но многочисленные элементы. Данные сбора, полученные от участников проекта Nachtlichter, продемонстрировали, что на самом деле уличное освещение составляет меньшую часть общего городского света. В немецких городах совокупное количество световых точек, используемых для рекламы и эстетических целей, превышает количество уличных фонарей. Это открытие имеет важное значение для политики освещения. Оно указывает, что действия по снижению светового загрязнения не могут ограничиваться лишь модернизацией или отключением уличных светильников, а требуют комплексного подхода, включая регулирование коммерческого и частного освещения.
Оценки проекта показывают, что в Германии около 78 миллионов индивидуальных источников света остаются включёнными в полночь. Это примерно соответствует статистике около одного светильника на человека, что подчёркивает масштаб проблемы и потенциал для энергосберегающих и экологических улучшений. Дополнительно исследователи обнаружили широкое разнообразие в плане экранировки, яркости и цвета светильников. Так, почти половина уличных светильников имеют полное или частичное экранирование, что снижает световые выбросы в небо и минимизирует световое загрязнение. Однако значительная часть декоративного и прикладного освещения, включая прожекторы на зданиях и рекламные панели, остаётся неэкранированной, что способствует росту ночного светового фона и, следовательно, небесного светового сияния.
Цвета в освещении также различаются: уличные светильники часто имеют оранжевый оттенок, а многие декоративные светильники и вывески — белый или цветной свет. Понять распределение источников света в зависимости от городского ландшафта тоже оказалось важным. В центральных городских районах количество рекламных и коммерческих источников света зачастую сопоставимо или превосходит количество уличного освещения в ранние часы вечера. В то же время к полуночи относительно уличных фонарей остаётся больше включённых источников, поскольку магазина и офисы начинают выключать свет. В пригородах и малых населённых пунктах декоративное садовое освещение и световые элементы возле домов принимают значимую долю всех источников, что также требует внимания при разработке политик в области освещения.
Результаты проекта имеют и другие значительные последствия. С одной стороны, точная классификация источников создает фундамент для улучшения моделей распространения светового загрязнения, поскольку важную роль играют направление освещения, цвет и уровень экранировки. Это также позволяет более точно прогнозировать воздействие на ночную экосистему, здоровье человека и энергоэффективность. С другой стороны, возможность проводить регулярные и масштабные наземные инвентаризации с помощью вовлечения граждан помогает мониторить эффективность изменений и природоохранных инициатив в будущем. Особенно ценным является тот факт, что такие масштабные проекты демонстрируют возможность использовать взаимодополняющие методы наблюдения: спутниковые данные обеспечивают широкий охват и мониторинг больших территорий, а участие людей даёт детальные и качественные данные о составе световых источников.
Вместе эти подходы способствуют созданию более эффективных инструментов управления городским освещением и борьбы с негативными эффектами светового загрязнения. Кроме того, гражданская наука способствует не только научным открытиям, но и повышению осведомлённости населения о проблемах окружающей среды и устойчивом развитии. Когда жители участвуют в сборе данных, они начинают лучше понимать проблемы и могут влиять на городские политики и практики, предлагая локальные решения и поддерживая инициативы по сокращению светового воздействия. Световое загрязнение относится к растущим экологическим проблемам, затрагивающим как дикую природу, так и здоровье людей. Излучение искусственного света ночью привлекает птиц, которые могут погибать при столкновениях и дезориентации, изменяет поведение животных, влияет на циклы растений и нарушает естественные биоритмы человека, способствуя нарушению сна и другим проблемам.
При этом избыточное освещение сопровождается экономическими потерями, так как значительная часть света расходуется неэффективно, освещает нежелательные области и увеличивает энергопотребление. В свете сложности проблемы и многообразия её источников требуется более широкое внимание к регуляции и инновациям в сфере городского освещения. Многие города сегодня внедряют адаптивные системы освещения с датчиками движения или таймерами, оптимизирующими использование света и минимизирующими излишние выбросы. В некоторых странах как Франция вводятся законы, ограничивающие время работы рекламного освещения и наружных витрин, что способствует сокращению светового загрязнения без ущерба для экономики. Также важна модернизация уличного освещения с применением щитков и технологий, направляющих свет только туда, где он действительно необходим.
Проект Nachtlichter и подобные инициативы также показывают, что не менее значимым элементом политики должна стать работа с частным сектором и индивидуальными собственниками. Поскольку частные окна и внутреннее освещение составляют крупнейшую категорию световых точек, стимулирование «правильного» использования штор, выключения света в непригодное для использования время и внедрения низкоэнергетичных световых решений позволит существенно снизить общее световое воздействие. В конечном итоге грамотное сочетание технических инноваций, законодательных мер и осведомлённости общества станет основой стратегии устойчивого управления городским освещением. Несмотря на достигнутые успехи, исследователи отмечают и ограничения текущей методики. Например, проект Nachtlichter преимущественно охватывал немецкие города и не учитывал высокоздания и промышленные частные территории.
Изменения в освещении в небольших населённых пунктах и динамику включения/выключения света в частных домах следовало бы изучать подробнее. Ключевым направлением будущих исследовательских усилий называют адаптацию и распространение подобных подходов на другие страны и регионы, а также интеграцию данных мониторинга с более точными космическими наблюдениями, чтобы получить более глубокое понимание всех процессов. Таким образом, современный подход к исследованию городского освещения и светового загрязнения выходит за рамки традиционного мониторинга уличных фонарей. Он комплексно охватывает множество источников ночного света, что позволяет более полно оценить их экологическое влияние и сформировать сбалансированную политику. В этом большой потенциал именно гражданской науки – с её возможностью масштабно и качественно собирать данные с участием сообщества.
Такой подход укрепляет связь между наукой, практикой и обществом, создавая прочную основу для создания чистых, комфортных и энергоэффективных городских сред в будущем.
