В современном мире искусственное освещение играет ключевую роль в жизни мегаполисов и малых городов, обеспечивая комфорт и безопасность жителей в ночное время суток. Однако наряду с очевидными преимуществами городской свет приносит и незаметные до недавнего времени проблемы — световое загрязнение, которое отрицательно влияет на окружающую среду, здоровье людей и биоритмы живых организмов. Несмотря на обилие спутниковых снимков ночной Земли, которые показывают светящиеся города из космоса, точное понимание природы этого света оставалось недостаточно развитым. Новые исследования, основанные на методах гражданской науки, позволяют значительно повысить полноту и точность данных об уличном освещении и других источниках искусственного света, открывая путь для более осознанного и эффективного контроля над световым загрязнением. Гражданская наука в контексте изучения городских огней Гражданская наука — это форма научных исследований, в которых добровольцы из числа обычных граждан принимают активное участие в сборе и анализе данных.
В исследовании природы городского освещения германские учёные совместно с добровольцами разработали мобильное приложение Nachtlichter, с помощью которого участники программы проходили пешие маршруты и фиксировали различные типы источников света, включая уличные фонари, рекламные вывески, окна жилых и коммерческих зданий, декоративное освещение и другие. За короткий период в 2021 году благодаря усилиям 258 активных участников было классифицировано и подсчитано свыше 234 тысяч источников света на площади около 22 квадратных километров преимущественно на территории Германии. Эти данные стали уникальным ресурсом для соотнесения информации, получаемой из спутников, с реальными условиями на земле, что заметно повышает точность мониторинга и анализа светового загрязнения. Почему спутниковые наблюдения недостаточны Спутниковая съемка, осуществляемая с помощью приборов, таких как Visible Infrared Imaging Radiometer Suite Day–Night Band (DNB), обеспечивает широкомасштабный обзор ночного света на поверхности Земли. Однако у этих данных есть ограничения: пространственное разрешение не всегда достаточное для различения отдельных источников света, неясно, откуда именно и какого типа эти источники, а также сложно оценить их индивидуальное влияние на общую яркость ночного неба.
Часто городская карта уличного освещения воспринимается как главная причина светового загрязнения, но реальные исследования показывают, что доля уличных фонарей значительно уступает другим источникам, таким как рекламные вывески и освещение окон. Новые данные и их значение Результаты проекта Nachtlichter показали, что в централизованных городских зонах количество искусственных световых источников для рекламы и эстетики значительно превышает уличные фонари. По оценкам, только в Германии в полночь остаётся освещёнными порядка 78 миллионов индивидуальных светильников, что подчеркивает огромный потенциал для снижения негативного воздействия за счёт разумного управления освещением. Сравнение данных, полученных волонтёрами, с показателями спутников подтвердило позитивную корреляцию между количеством светильников на квадратный километр и измеренной спутниковой радиацией, однако попытки выделить вклад каждого типа источника в общее излучение оказались сложными из-за разнообразия световых характеристик и условий наблюдения. Например, световые вывески, несмотря на свое малое количество, могут иметь значительно большее влияние, чем уличные лампы из-за своей яркости и направленности.
Ключевые особенности городского освещения Гражданская наука также позволила собрать важные сведения о степени экранирования света (наличии или отсутствии защитных элементов, направляющих свет вниз и снижая рассеивание вверх), цветовой температуре и яркости различных источников. В Германии почти половина уличных фонарей оснащена полным или частичным экранированием, что значительно снижает выброс света в верхние слои атмосферы. Декоративные и фасадные светильники чаще всего не имеют такой защиты, способствуя усилению светового загрязнения. Важным наблюдением стало то, что часы работы и интенсивность освещения заметно меняются в ночное время: большинство магазинов и рекламные вывески после определённого часа выключаются, а уличные фонари продолжают работать всю ночь. Эта динамика оказывает влияние на ночное небо, изменяя уровень и спектр излучения в течение ночи.
Экологические, социальные и экономические последствия Влияние искусственного света на экосистемы серьёзно недооценивалось, но на сегодняшний день исследователи выявили широкий спектр негативных эффектов — от сбивания навигации мигрирующих птиц и летучих мышей до нарушения циклов ночной активности животных и даже изменения физиологии растений. Световое загрязнение, несмотря на свою относительную слабость в плане освещенности, оказывает устойчивое воздействие на биосистемы, изменяя естественные ритмы жизни. С точки зрения экономики и политики, чрезмерное освещение приводит к значительным энергетическим расходам и увеличению выбросов парниковых газов. В условиях вызовов, связанных с изменением климата и необходимостью энергосбережения, контроль над использованием искусственного света становится приоритетом для городского планирования. Возможности для эффективного управления освещением Новое понимание города как комплекса разнородных источников света, а не только системы уличного освещения, позволяет разрабатывать целевые меры по снижению светового загрязнения.
Например, рекомендации по обязательному выключению рекламных вывесок в ночное время или установке датчиков движения для освещения на улицах и в частных территориях помогут сократить избыточное освещение. Повышение уровня экранирования светильников и переход на более экологичные типы ламп также являются важным шагом к уменьшению выбросов света в небо и экономии энергии. Кроме того, поощрение использования штор и жалюзи в жилых зданиях уменьшает свет, испускаемый из окон, что способствует снижению городского светового фона. Значение участия граждан и перспективы развития Гражданская наука не только служит источником качественных данных, но и способствует формированию у населения сознательного отношения к проблемам светового загрязнения. Участники проектов, вовлечённые в наблюдения и подсчёты, чаще становятся активными участниками диалогов с городскими властями и продвижения инициатив по устойчивому развитию городов.
В дальнейшем развитие технологий, таких как улучшенное пространственное и спектральное разрешение спутниковых наблюдений, в сочетании с методами распределенного сбора данных силами граждан, позволит создавать более детальные карты освещения и динамики городского света. Такой комплексный подход обеспечит фундамент для адаптивного управления освещением в рамках концепций умных городов. Заключение Гражданская наука открывает новые перспективы в изучении и контроле городского искусственного освещения. Современные исследования, основанные на широком вовлечении населения, выявляют, что уличные фонари лишь часть общего светового поля города, и что значительное внимание должно уделяться рекламным, частным и декоративным источникам света. Разработка комплексных, инклюзивных стратегий управления и регулирования освещения поможет снизить световое загрязнение, содействуя сохранению экологии, улучшению качества жизни и энергосбережению.
Активное участие граждан в таких проектах не только обогащает научные данные, но и формирует культуру ответственного отношения к городскому пространству и природной среде.
