Ночные города уже давно завораживают своим блеском и сиянием, которые видны из космоса и на фотографиях Земли, сделанных со спутников. Яркие огни — символ современной цивилизации, энергоемкие и эстетичные, они подчеркивают масштабы и активность мегаполисов. Однако лишь немногие задумываются, какие источники образуют этот световой ландшафт, как он влияет на окружающую среду и здоровье человека и что можно сделать для минимизации негативных последствий. Искусственное освещение становится все более признанным видом экологического загрязнения, и понимание его истинной природы имеет огромное значение для выработки эффективных стратегий управления. Одним из важнейших проектов, направленных на понимание и анализ городского освещения, является исследование, проведенное командой Nachtlichter при поддержке волонтеров-участников, которое началось в 2021 году в Германии и значительно расширилось на соседние страны.
Суть этой инициативы — включение граждан в процесс сбора данных об источниках света в их собственных районах. С помощью специально разработанного мобильного приложения Nachtlichter участники классифицировали и подсчитывали более 230 тысяч световых точек общей площадью около 22 квадратных километров. Это позволило не лишь собрать подробнейший инвентарь уличного и декоративного освещения, но и сопоставить данные с космическими спутниковыми измерениями, что открывает новые горизонты для научных и политических решений. Связь искусственного света и спутникового наблюдения Космические технологии в последнее десятилетие предоставляют уникальные возможности для наблюдения за ночным светом Земли, фиксируя суммарное излучение в различных регионах. Тем не менее спутниковые снимки обладают ограничениями – они показывают световой поток, но не могут точно определить происхождение источников, их характеристику или число.
Вследствие этого многие аспекты городской световой среды оставались «в темноте». Например, кто чаще всего освещает улицы — привычные для нас фонари или яркие рекламные вывески? Как меняется интенсивность и состав освещения в разных районах города? Сколько примерно светильников работает в ночное время и где сосредоточены наибольшие запасы искусственного света? Проект Nachtlichter с привлечением общественности дает прямые ответы на эти вопросы. Объединив гражданских наблюдателей, ученые смогли не только детально описать каждый источник света – от фонарей и окон до декоративных элементов и рекламных вывесок – но и сформировать уникальный массив данных, соотносящийся с результатами спутников. Благодаря тщательному анализу выявлена четкая корреляция между количеством подсчитанных светильников на квадратный километр и измеряемой космическими приборами радиацией. Например, в немецких городах связи между показателями составляют примерно 219–385 светильников на квадратный километр на единицу спутникового радиационного сигнала.
Это открывает возможность считывать и интерпретировать спутниковые данные более осмысленно, опираясь на реальное положение дел на земле. Разнообразие источников и их доля в общем освещении Исследование демонстрирует, что традиционное представление о том, что большинство искусственного света исходит от уличных фонарей, не соответствует действительности. Анализ Nachtlichter показывает, что в городских центрах Германии большую часть света дают не уличные фонари, а рекламные вывески и эстетическое освещение зданий. В ранние вечерние часы на один уличный фонарь приходится примерно по одной вывеске и коммерческому окну, причем даже к полуночи эти источники, хотя и сокращаются, все же существенно преобладают. Частные окна, освещенные интерьерным светом, составляют самую многочисленную категорию.
Их свет особенно ярко выражен в жилых и пригородных зонах, где жилая застройка занимает значительную площадь. Декоративные элементы и лампы на зданиях, наоборот, встречаются чаще в пригородах и малых населенных пунктах. Еще одним важным аспектом стало выявление степени защиты устройств от распространения света. Около половины уличных фонарей имеют полное или частичное экранирование, предотвращающее выброс света в небо. Однако для остальных видов освещения, например, прожекторов на зданиях и фасадов, уровень экранировки значительно ниже, что способствует излишнему небесному свету — явлению, известному как световое загрязнение или световой смог.
Такое накопление нежелательной подсветки отрицательно сказывается на экологии и способствует изменению ночного микроклимата. Экологические, социальные и энергетические последствия Искусственное освещение оказывает многоаспектное воздействие на окружающую природу и общество. Известно, что яркие огни в ночное время способны дезориентировать мигрирующих птиц, приводить к гибели насекомых и влиять на поведение животных, изменяя их циклы активности и коммуникации. Даже растения оказываются чувствительными к изменению светового расписания, что в конечном итоге сказывается на биоразнообразии и функционировании экосистем. Кроме того, чрезмерное освещение несет риски для здоровья человека — нарушение циркадных ритмов, ухудшение сна и повышенный уровень стресса.
В условиях устойчивого развития и заботы о природных ресурсах важно учитывать эти факторы при формировании политики в области городского освещения. С экономической точки зрения, искусственный свет представляет собой значительный расход электроэнергии. В условиях повышения цен на энергию и ужесточения экологических требований оптимизация и снижение светового загрязнения становятся приоритетом. Германия на фоне энергетического кризиса уже приступила к реализации мер по ограничению наружного освещения, что доказывает реальную значимость этих вопросов. Роль гражданской науки и потенциал для будущих решений Успех проекта Nachtlichter демонстрирует, насколько эффективным может быть сотрудничество ученых и общества в решении крупномасштабных экологических задач.
Использование мобильных технологий и вовлеченность волонтеров позволили охватить обширные территории и собрать беспрецедентное количество данных с высокой степенью детализации, что не под силу традиционным методам. Полученные данные способны не только информировать исследователей, но и служить ресурсом для законодателей и городских планировщиков. Они указывают на необходимость выхода за узкие рамки уличного фонарного хозяйства при обсуждении и регулировании городского освещения. Поддержка программ по ограничению рекламы в ночное время, модернизация систем освещения с применением датчиков движения и автоматического затемнения, расширение экранирования светильников — все это направления, которые могут значительно снизить световое загрязнение. Важным шагом является также информирование общества о последствиях избыточного освещения и привлечение к участию в исследованиях.
Гражданская наука не только расширяет объём информации, но и повышает уровень осознанности жителей относительно того, как они могут внести свой вклад в снижение негативного воздействия на окружающую среду. Перспективы исследований и мониторинга Несмотря на достигнутые успехи, остаются нерешённые вопросы и неудовлетворенность текущими данными. Например, определить точный вклад разных типов освещения в калориметрические измерения спутников пока не удается из-за сложности модели и вариабельности световых характеристик. В будущем, интеграция данных Nachtlichter с информацией об архитектуре, высотах зданий и особенностях уличной инфраструктуры позволит более точно оценивать эффекты излучения и улучшить планирование освещения. Еще один вектор развития — проведение аналогичных исследований в других странах и глобальное сравнение полученных данных для выявления национальных и региональных особенностей.
Это поможет понять причины значительных вариаций по энергии и яркости освещения между крупными городами и позволит создать более эффективные международные рекомендации. Современные технологии, включая спутники с повышенной пространственной и спектральной разрешающей способностью, создание умных систем управления светом, а также широкое вовлечение общества, открывают новые возможности для трансформации городской среды и обеспечения устойчивого развития города будущего. Заключение Городские огни — не просто красивые ночные визуализации, а сложный и многофакторный объект исследования, имеющий существенное значение для экологии, здоровья людей и экономической эффективности. Проект Nachtlichter и вовлечённость тысяч граждан-участников доказали, что демократизация науки способна помочь раскрыть таинства городского освещения на новых уровнях. Понимание истинной природы источников света, их взаимосвязи с космическими наблюдениями и влияние на окружающую среду создают основу для современных и будущих мер по снижению светового загрязнения.
Пересмотр устоявшихся подходов к управлению уличным и декоративным освещением необходим для обеспечения качественной ночной среды, энергетической устойчивости и сохранения природного баланса. Активное привлечение сообщества к наблюдательным программам в комбинации с развитием технических средств научных наблюдений станут залогом прогресса в борьбе с избыточным и ненужным искусственным освещением. Такой подход не только способствует сохранению ночного неба, но и улучшает качество жизни в городах, делая их уютнее и экологичнее.
