В современном мире ночное освещение городов стало неотъемлемой частью жизни и развития. Огни мегаполисов видны из космоса и формируют уникальные сияющие картины Земли в ночное время, что вызывает восхищение и вместе с тем озабоченность учёных и экологов. Несмотря на то, что искусственное освещение обеспечивает безопасность и комфорт в городах, оно также создаёт серьёзные экологические, социальные и энергетические вызовы. Появление новых технологий и методов исследования, таких как гражданская наука, помогает значительно расширить наши знания о природе городских огней, их источниках и последствиях. Проблема светового загрязнения давно перешла границы научных дискуссий и стала важной темой среди общественности и властей.
Световое загрязнение не только ухудшает видимость звёзд, создавая так называемое небесное сияние, но и влияет на экосистемы, здоровье людей и расход энергии. Традиционно, основное внимание уделялось уличному освещению, контролируемому муниципалитетами. Однако новые исследования указывают, что именно частные и коммерческие источники света — окна жилых домов, рекламные щиты, фасадная подсветка — зачастую превышают по количеству и интенсивности сами уличные фонари. В 2021 году в Германии был проведён уникальный эксперимент, в котором сотни добровольцев-участников, обычных горожан, с помощью специально разработанного приложения под названием Nachtlichter («Ночные огни») провели масштабный учёт и классификацию более 230 тысяч источников света на площади около 22 квадратных километров. Такой подход позволил впервые собрать подробные данные о разнообразии типов освещения, их распределении по территориальному признаку и изменениях во времени.
Использование краудсорсинга в виде мобильных приложений для сбора информации о городском освещении открывает новые горизонты. Люди непосредственно на месте регистрируют типы огней, их количество, яркость, цвет и особенности конструкции, такие как наличие или отсутствие экранов, направленность светового потока. В отличие от спутникового наблюдения, которое может фиксировать только общую светимость территории с высоты в сотни метров, «земные» данные дают возможность точного учёта каждого светильника и более глубокого понимания причин ночного сияния городов. Результаты исследования показали, что в центральных районах немецких городов уличные фонари уступают по количеству источников света рекламе и декоративному освещению. Например, рекламные вывески и световые панели встречаются в городской среде чаще, чем традиционные фонари, а жилые окна формируют значительную часть суммарного светового поля в вечерние часы.
Несмотря на тенденцию к выключению некоторых коммерческих огней в поздние ночные часы, число работающих фонарей остаётся очень высоким, что означает большие резервы для сокращения светового загрязнения без ущерба для безопасности. Важной особенностью стали временные изменения в освещении: с наступлением ночи многие огни частных помещений и рекламных панелей выключаются, но уличные фонари, как правило, остаются включёнными почти до рассвета. Анализ этих динамических характеристик позволил разработать модели временных изменений светового потока, что полезно для оценки воздействия на дикую природу и качество ночного неба. Данные ночного города, собранные гражданскими учёными, коррелируют со спутниковыми измерениями радиации, подтверждая возможность использования наземных учётов для интерпретации спутниковых световых карт. Это открывает перспективу перевода спутниковых радиометрических данных в понятные и привычные единицы — количество источников света на квадратный километр, что помогает понять реальный масштаб светового загрязнения и его источник.
Однако попытки оценить индивидуальный вклад различных типов освещения в общую радиацию, зафиксированную спутником, оказались более сложными, чем предполагалось. Различия в расположении светильников, их спектре, уровне яркости и окружающей архитектуре создают значительную вариативность, которая требует более детальных и комплексных исследований, включая анализ городской морфологии и технологии освещения. Результаты воздействия искусственного света на природу и здоровье человека вызывают всё большую тревогу. Световое загрязнение влияет на миграцию птиц, приводит к смертности животных, нарушает поведение и биоциклы диких растений и животных. Ночная подсветка меняет естественные условия обитания, что может оказывать долгосрочные негативные последствия для биоразнообразия.
Параллельно с этим, чрезмерное освещение ведёт к перерасходу энергии и финансов, что требует разработку более разумной и устойчивой политики уличного и городского освещения. Гражданская наука, вовлекая в самоисследование горожан, имеет несколько важных преимуществ. Во-первых, она позволяет собрать большие объёмы данных с высокой пространственной и временной детализацией. Во-вторых, активное участие публики повышает осведомлённость населения о проблеме светового загрязнения и стимулирует инициативы на уровне местных сообществ. В-третьих, такие проекты создают основу для принятия управленческих решений, направленных на смягчение негативных последствий чрезмерного освещения.
На основе данных проекта Nachtlichter можно предложить ряд мер по уменьшению светового загрязнения. Одним из наиболее эффективных путей является установка экранированных светильников, которые направляют свет вниз, минимизируя рассеяние вверх и снижение «светового смога». Управление временем работы освещения, внедрение датчиков движения и автоматическое снижение яркости в ночные часы способствуют экономии энергии и снижению нагрузки на естественную среду. Политика в области городского освещения должна выходить за рамки традиционного контроля уличных фонарей и учитывать разнообразие световых источников. Законодательство во многих странах начинает регламентировать работу рекламных огней и освещения коммерческих и жилых зданий, ограничивая время их работы и уровень яркости.
Такой комплексный подход позволяет добиваться значительного уменьшения светового загрязнения без значительного ущерба для городской экономики и безопасности. В будущем применение технологий гражданской науки в области изучения искусственного освещения может быть расширено на другие страны и регионы. Это поможет понять, почему в разных местах с похожим экономическим уровнем наблюдаются отличается интенсивность светового загрязнения. Совмещение наземных наблюдений, данных с высокоразрешающих спутников и анализа городской инфраструктуры обеспечит более точную и полноту картину проблемы и предложит индивидуальные решения для каждого города. Новые спутники с улучшенной чувствительностью и разрешением позволят углублять исследования отражения света и его распространения, а мобильные приложения позволят вовлекать не только активистов, но и широкую общественность.
Результаты таких совместных усилий станут прочным фундаментом для развития умных городов с бережным отношением к окружающей среде и устойчивому развитию. Таким образом, гражданская наука в области ночного освещения открыла новую страницу в понимании городской световой среды. Она демонстрирует, что ночные огни — это сложный комплекс источников, который требует всестороннего изучения и управления. Благодаря совместным усилиям учёных, граждан и государственных институтов возможно создать города, в которых свет отвечает нуждам общества, а не наносит вред природе и здоровью человека.
