Городские огни в свете гражданской науки: как жители меняют понимание ночного освещения

Новости криптобиржи Крипто-кошельки

Изображение Земли ночью, усыпанной множеством огней городов, давно стало символом технического прогресса и цивилизации. Однако за этим впечатляющим зрелищем скрывается множество вопросов о природе искусственного освещения, его масштабах и влиянии на окружающую среду и общество. Несмотря на популярность спутниковых съемок, позволяющих наблюдать ночную Землю из космоса, до недавнего времени полноценное понимание источников ночного света оставалось затруднено. Именно здесь на сцену выходит гражданская наука — форма исследовательской деятельности, в которой жители активно участвуют в сборе и анализе данных. Один из самых масштабных проектов такого рода — немецкая инициатива Nachtlichter, которая раскрыла удивительные аспекты городского освещения и предлагает новые пути для борьбы с его негативными последствиями.

Городское освещение давно стало объектом внимания ученых и экологов как значительный источник светового загрязнения. Оно влияет не только на ночное небо и естественные циклы животных и растений, но также сказывается на здоровье человека и расходе энергии. До сих пор основное внимание уделялось уличным фонарям, поскольку они находятся под управлением муниципалитетов и легко поддаются учету. Однако исследования, проведенные с участием жителей с помощью приложения Nachtlichter, показали, что уличное освещение составляет лишь меньшую часть общего света, испускаемого в городах. В 2021 году тысячи добровольцев из Германии и других стран с помощью специально разработанного приложения провели детальный учет и классификацию светильников на площадь около 22 квадратных километров.

Было зарегистрировано более 230 тысяч источников света, которые удалось разбить на 18 категорий, включая уличные фонари, вывески, приватные окна, освещение фасадов, садовые декоративные огни и другие. Выяснилось, что рекламные и декоративные огни доминируют даже в городских центрах, значительно превосходя количество уличных светильников. Это открытие ставит под сомнение традиционный упор на уличное освещение в рамках политики по снижению светового загрязнения. При анализе соотношения данных, собранных на земле, и спутниковых снимков обнаружилась положительная корреляция между количеством источников света на кв. км и уровнем радиации, фиксируемой спутником.

Однако свзи с разнообразием типов освещения и характеристик их излучения (яркость, цвет, направление света, степень защиты) не позволили выстроить точные математические модели для предсказания спутниковых данных на основе только подсчета светильников. Это указывает на сложность и многогранность городской световой среды, а также подчеркивает ценность систематического сбора данных на месте. Кроме того, исследование выявило важные временные изменения в освещении. Во второй половине ночи активно гаснут многие огни домов и коммерческих объектов, оставляя уличное освещение более заметным. Это подтверждает наблюдения предыдущих исследований о ночной динамике светоизлучения городов и подчеркивает необходимость учитывать время суток при анализе светового загрязнения и его воздействия.

Накопленные данные помогают оценить масштаб проблемы. По оценкам исследователей, в Германии в полночь остается около 78 миллионов различных источников искусственного света. При этом количество государственных уличных фонарей оценивается примерно в 9-9,5 миллионов, что подтверждает, что большая часть света исходит из частных и коммерческих источников. Этот факт открывает широкие возможности для внедрения комплексных мер, направленных на сокращение светового загрязнения за счет регулирования рекламы, оптимизации освещения зданий и жилых помещений. Степень защиты светильников, направленных вниз (полное или частичное экранирование), играет ключевую роль в минимизации распространения света вверх, который вызывает так называемый световой смог и разрушает ночное небо.

В Германии примерно половина уличных фонарей полностью либо частично экранированы, тогда как у светильников, установленных на фасадах зданий и в коммерческих зонах, уровень экранирования значительно ниже. Проблема также касается яркости и цвета освещения — часто рекламные вывески и фонари в бизнес-зонах оказываются чрезмерно яркими или источниками голубоватого света, который оказывает более негативное влияние на атмосферу ночи и биологические ритмы. Важный аспект, выявленный проектом, — использование датчиков присутствия и систем адаптивного освещения. Такие технологии еще не получили широкого распространения, особенно в густонаселенных районах. Вместе с тем они представляют эффективный способ снизить избыточное освещение и экономить энергию, включая свет только при необходимости.

Cитуация с городским освещением напрямую связана с экологическими проблемами, включая негативное воздействие на миграцию птиц, поведение животных и рост светового действия, влияющего на растительный мир. Изменения в ночном освещении оказывают влияние и на здоровье человека, нарушая циркадные ритмы и способствуя развитию различных заболеваний. Экономический аспект не менее значим: сокращение ненужного освещения снижает расходы на электроэнергию и уменьшает выбросы углекислого газа. Результаты проекта Nachtlichter имеют важное практическое значение для развития политики по устойчивому освещению городов. Они подтверждают необходимость отхода от традиционного фокуса на уличное освещение в отдельности и требуют комплексного подхода, включающего регулирование освещения рекламы, фасадов, жилых помещений.

Законодательные инициативы, похожие на французские рекомендации о прекращении работы рекламных вывесок в ночное время и отключении освещения в зданиях, когда они не заняты, могут стать эффективным инструментом снижения светового загрязнения без ущерба для бизнеса. Вовлечение граждан в наблюдение и учет осветительных приборов способствует повышению осведомленности населения о проблемах света, формированию экологической культуры и стимулирует участие в разработке и контроле за реализацией мероприятий по улучшению городской среды. Возможность использовать подобные проекты на международном уровне позволит выявить национальные и региональные особенности освещения, объяснить значительные различия в уличном и общем световом фоне между городами с похожими демографическими и экономическими характеристиками. Трудности и ограничения проекта связаны с разнообразием городской архитектуры и рельефа, а также с особенностями наблюдений — учитывая, что для точной калибровки спутниковых данных требуется миллионы точек данных и понимание физики светораспространения. В частности, районы с небоскребами и промышленными территориями требуют дополнительных подходов.

В целом, проект Nachtlichter демонстрирует, что гражданская наука способна стать мощным инструментом для системного изучения и регулирования искусственного ночного освещения. Совмещение данных «с земли» с высокотехнологичными спутниковыми наблюдениями расширяет возможности мониторинга и моделирования, а также прокладывает путь к формированию более сбалансированных и экологичных моделей городского освещения, способствующих охране ночной природы и улучшению качества жизни городских жителей.