В современном мире световые источники стали неотъемлемой частью городского ландшафта. Огни улиц, вывески, рекламные щиты, окна домов — все это создает уникальный ночной облик городов, видимый из космоса. Однако за красотой ночной иллюминации скрываются серьезные экологические и энергетические проблемы. Несмотря на вездесущесть городского освещения, до недавнего времени точные данные о характере и количестве источников света в городах оставались почти недоступными — спутниковые снимки давали общее представление о яркости, но не раскрывали происхождение света. Как результат, усилия по борьбе с световым загрязнением и эффективному управлению энергоресурсами сталкивались с неопределенностью и отсутствием важной информации.
В 2021 году это изменилось благодаря масштабному исследованию с привлечением гражданских ученых, исследующих природу городских огней посредством приложения Nachtlichter. Приложение Nachtlichter было создано как инструмент для сбора данных о наружном освещении непосредственно на месте, благодаря деятельности более чем 250 участников, которые в общей сложности зафиксировали более 230 тысяч световых источников на площади 22 квадратных километра в Германии и некоторых соседних странах. Уникальность этого проекта заключалась в привлечении жителей городов к научным наблюдениям — каждый мог изучить и классифицировать разные виды освещения: уличные фонари, рекламные вывески, свет из окон жилых и коммерческих зданий, декоративные светильники. Такой подход позволил получить детализированную картину городской световой среды, недоступную ни для одного спутника. Результаты исследования показали, что в немецких городских центрах больше всего световых источников используется не для уличного освещения как такового, а для рекламных и эстетических целей.
Рекламное освещение и свет окон коммерческих зданий часто превосходят уличные фонари по количеству. При этом к полуночи по всей Германии продолжают гореть почти 78 миллионов индивидуальных источников света. Это впечатляющее число подчеркивает значительный потенциал для снижения светового загрязнения — многие огни можно было бы отключать или регулировать, не затрагивая при этом безопасность и комфорт жителей. Почему же до недавнего времени понимание природы городского освещения было столь ограничено? Спутниковые датчики, такие как Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day–Night Band (DNB), фиксируют общую яркость, но имеют ограничения по чувствительности и пространственному разрешению. Даже при съемке с борта Международной космической станции или специализированных спутников невозможно с точностью определить, что именно создает свет: улица, витрина магазина или рекламный щит.
Таким образом, необходимы были методы «человеческого масштаба», позволяющие видеть свет его источником. Гражданская наука стала ключевым подходом для преодоления этой проблемы. Люди, вооружённые приложением, выходят на улицы, внимательно изучают световую обстановку и классифицируют каждый источник, включая его детали — цвет, яркость, наличие экранов или отражающих поверхностей. Все участники проходят обязательное обучение, что обеспечивает единообразие и надежность данных. Полученная информация позволяет соотнести наблюдения на земле с радиацией, фиксируемой спутниками.
Помимо количественной оценки источников света и их типов, проект выявил и другие важные характеристики городской световой среды. Например, значительная часть уличных фонарей в Германии оснащена средствами частичной или полной защиты от светового излучения вверх — это снижает световое загрязнение неба. Однако у освещения, расположенного на фасадах зданий и рекламных конструкциях, защита значительно хуже, что способствует образованию искусственного светового сияния (сказочной «световой мгле»), которая мешает астрономическим наблюдениям и влияет на экосистемы. Световое загрязнение признано важным фактором, нарушающим естественные циклы жизни множества видов животных и растений. Города, продвигая комфорт и безопасность для человека, часто создают опасные ловушки для ночных животных, нарушают миграцию птиц, изменяют поведение насекомых и даже влияют на рост растений.
Ученые подчеркивают, что для борьбы с этими негативными последствиями необходим системный подход, основанный на реальных данных о природе освещения. Энергетический аспект также крайне важен. Нерациональное использование освещения приводит к огромным потерям энергии и, соответственно, увеличению выбросов углекислого газа. В условиях глобального изменения климата снижение светового загрязнения не только улучшает качество жизни, но и способствует устойчивому развитию городов. Политики могут использовать результаты Nachtlichter для разработки эффективных мер оптимизации освещения, будучи вооруженными конкретными данными о том, где возможны наибольшие сокращения.
Примером практического воздействия проекта может служить ситуация с городским освещением в странах Европы в период энергетического кризиса. Внедрение ограничений на ночное освещение рекламных вывесок и отключение части уличного освещения в позднее время показали, что многие источники света можно безболезненно сокращать, не уменьшая безопасности. Более того, использование датчиков движения и адаптивных систем освещения становится перспективным направлением, позволяющим экономить ресурсы без снижения качества жизни. Данные, собранные с помощью Nachtlichter, также помогают понять динамику ночного освещения. Наблюдения за изменениями в яркости и активности источников света в разное время вечера показывают, что многие коммерческие и бытовые огни постепенно выключаются ближе к полуночи, однако уличные фонари и некоторые рекламные конструкции продолжают работать.
Эти временные паттерны важны для моделирования светового загрязнения и оценки его воздействия на ночную среду. Исследование еще раз подчеркнуло сложность и многогранность проблемы городского освещения. Огни в ночном городе — это не только средства навигации и безопасности, но и инструмент рекламы, эстетики и даже социальной коммуникации. Умение уравновешивать эти аспекты при сохранении экологической ответственности и энергоэффективности становится ключом к построению светлоградов будущего. Успех пятилетнего проекта Nachtlichter открывает перспективу масштабирования подобных программ на другие регионы и страны.
Его методология может быть адаптирована для разных культур и урбанистических условий. Сравнение данных из различных городов позволит выявить факторы, влияющие на интенсивность и состав ночного освещения, а также повысить качество спутниковых наблюдений за счет наземных верификаций. В конечном счете, такое взаимодействие науки и гражданской инициативы создает мощный инструмент для осознанного управления городской средой. Люди становятся не просто пассивными потребителями света, а активными участниками решения глобальных проблем. Таким образом, экономика, экология, культура и техника соединяются в одну комплексную систему урбанистического развития.
Перспективы дальнейших исследований включают углубленное изучение влияния цвета, направления и интенсивности света на животных и людей, оптимизацию технических средств снижения светового загрязнения, а также анализ социальных аспектов восприятия освещения в ночных городах. Внедрение умных технологий с учетом данных о реальных паттернах использования света позволит создавать динамичные и адаптивные световые решения. Гражданская наука, воплощенная в проекте Nachtlichter, показала, что для понимания и эффективного управления городским светом требуется комплексный подход, объединяющий точные измерения, многопрофильный анализ и вовлечение общества. Это направление развития метрополий способствует строительству более устойчивых, дружественных к природе и человеку городов, где ночное освещение служит благу, а не вреду.
