Ночное освещение городов — привычное для миллионов людей зрелище, но за его завораживающей красотой скрываются серьезные экологические и социальные проблемы, которые долгое время оставались недостаточно изученными. Несмотря на широкое распространение искусственного света и его влияние на четверть наземной поверхности Земли, понимание основных источников светового загрязнения во многих городах оставалось весьма поверхностным. В этом контексте прорывным стало внедрение и развитие гражданской науки, когда обычные жители и энтузиасты при помощи специально разработанных инструментов и приложений включаются в сбор данных о городском освещении, позволяя получить ранее недоступные сведения высокого качества и масштаба. Одним из ярких примеров такого подхода стал проект Nachtlichter, реализованный в Германии в 2021 году с помощью одноименного мобильного приложения. Более двухсот участников за несколько месяцев смогли зафиксировать и классифицировать свыше 230 тысяч источников света на площади более 22 квадратных километров, получив детальную картину освещения в городской среде.
Это позволило получить уникальные данные, которые превосходят возможности спутниковых наблюдений и позволяют сопоставить уровень радиации искусственного света, фиксируемой в космосе, с реальным числом и типами световых элементов на земле. Традиционно основное внимание в вопросах городского освещения уделялось уличным фонарям, поскольку они управляются муниципальными службами и имеют официальные реестры, однако работы Nachtlichter показали, что уличное освещение — лишь часть проблемы. В немецких городах основная доля ночного света приходится на рекламные вывески, декоративное освещение и свет в окнах жилых и коммерческих зданий. Более того, даже в поздние часы уличные фонари уступают по количеству другим источникам света примерно в 5—7 раз. Это открытие имеет серьезные последствия для экологической политики и управления энергопотреблением, поскольку многие меры направлены именно на оптимизацию уличного освещения, тогда как основную часть светового загрязнения создают частные и коммерческие объекты.
Совмещая данные, собранные волонтерами на земле, с спутниковой информацией Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day–Night Band, ученые смогли разработать коэффициенты перевода спутниковых радиометрических измерений в реальные показатели плотности световых источников. Например, было установлено, что для Германии соответствует примерно 219 уличным и иным светильникам на квадратный километр при определенном уровне радиации. Это позволило оценить общее количество источников света, оставшихся включенными в полночь по всей стране — около 78 миллионов. Такого масштаба света, по мнению исследователей, можно и нужно сокращать в рамках мероприятий по защите окружающей среды и энергоэффективности. Гражданская наука также помогает выявлять не только количественные, но и качественные параметры освещения.
Была проведена классификация светильников по яркости, цвету и степени защиты от рассеивания света. Например, около половины уличных фонарей в Германии имеют полное или частичное экранирование, что препятствует распространению света вверх и снижает световое загрязнение. Однако среди фасадных светильников и прожекторов доля полностью защищенных источников значительно ниже, что говорит о возможности и необходимости их модернизации. Кроме того, проект показал, что освещение изменяется с течением ночи — многие окна жилых и коммерческих зданий, а также рекламные вывески постепенно гаснут, в то время как уличные источники света остаются стабильными. Эти динамические изменения играют ключевую роль в формировании «светового пейзажа» города и влияют на модели искусственного сияния неба (skyglow), которые крайне важны для экологических исследований и планирования городского освещения.
Важность подобных исследований выходит далеко за рамки научного интереса. Световое загрязнение негативно воздействует не только на здоровье человека, вызывая нарушения сна, стресс и прочие сбои биоритмов, но и наносит вред экосистемам. Например, световые источники привлекают птиц и насекомых, часто приводя к их гибели. Изменения ночного освещения влияют на поведение животных и растений, что ведет к нарушениям биоразнообразия даже в городских условиях. Согласно исследованиям Nachtlichter, многие методы, используемые в политике и регулировании городского освещения, требуют пересмотра и расширения.
Ограничение и модернизация уличных фонарей — это лишь часть решения, необходим комплексный подход, который учитывает коммерческое и частное освещение, включая витрины магазинов, рекламные табло и окна домов. Некоторые страны, например Франция, уже начали внедрять правила, обязывающие отключать рекламу в ночное время и сократить внутреннее освещение в нерабочие часы. Благодаря привлечению широкой аудитории к сбору данных, проект гражданской науки способствует не только накоплению информации, но и повышению осведомленности общества о проблемах светового загрязнения. Участники проекта не только помогают ученым, но и становятся активными агентами изменений, влияя на местные сообщества и администрации с целью улучшения городской среды. Технологический прогресс в области дистанционного зондирования и расширяющиеся возможности мобильных приложений открывают перспективы масштабирования подобных проектов на другие страны и регионы.
