Городские огни — один из самых ярких и узнаваемых признаков современных мегаполисов. Ночные снимки Земли из космоса с мерцающими пятнами городов давно стали символом цивилизации и прогресса. Однако за их красотой скрываются серьезные экологические, социальные и энергетические проблемы. Световое загрязнение, чрезмерное потребление электроэнергии и воздействие искусственного освещения на экосистемы — всё это требует тщательного изучения и регулирования. Добиться этого можно лишь при наличии глубокого понимания истинной природы городских огней и анализа их источников.
На помощь приходит гражданская наука — методика, при которой обычные люди собирают важные данные, помогая ученым расширять горизонты исследований. В 2021 году в Германии стартовал уникальный проект Nachtlichter, разработанный для систематического учета и классификации источников городского освещения. Более 250 добровольцев заполнили 3868 наблюдательных маршрутов, проанализировав свыше 230 тысяч отдельных световых источников на площади 22 квадратных километра. Для участников была создана специальная мобильная программа, позволяющая в режиме реального времени считать и классифицировать огни различных типов — от уличных фонарей до рекламных вывесок и светящихся окон. Особенность подхода Nachtlichter заключается в том, что спутниковые снимки, традиционно используемые для мониторинга ночного освещения, не дают детальной информации о конкретных источниках света.
Спутники фиксируют радиацию, исходящую со стороны городов, но не могут различить, сколько именно фонарей установлено или какого рода освещение преобладает. Урбанистические и экологические политики часто ориентируются только на уличное освещение, так как это наиболее легко поддается учету и контролю. Но исследования показывают, что в городских центрах Германии количество светильников, используемых с рекламными и декоративными целями, значительно превосходит количество уличных фонарей. К примеру, на каждый уличный фонарь приходится примерно один светящийся знак или коммерческое окно в раннее вечернее время, а ночью соотношение смещается в пользу фонарей, но город все равно заполнен большим числом световых элементов, не относящихся к уличному освещению. Ценные данные, собранные с помощью ночного приложения и множества наблюдений, позволили не только проанализировать плотность и виды света на местности, но и соотнести их с данными спутниковых измерений.
Были выявлены сильные положительные корреляции между количеством источников света на квадратный километр и значениями спутниковой радиации — что подтверждает возможность использования данных гражданской науки для более точного интерпретирования космических снимков. Тем не менее, попытки напрямую присвоить каждому типу источников определенный «вес» по радиационному воздействию оказались сложными из-за различий в яркости, расположении и направлениях излучения света. Немаловажной остается и проблема временной вариативности освещения. Наблюдения показали, что многие световые источники, особенно окна жилых и коммерческих зданий, знаки и навесное освещение, постепенно выключаются в течение ночи, переходя в неактивное состояние к полуночи. В то время как уличные фонари, зачастую управляющиеся государственными службами, продолжают гореть всю ночь.
Для корректного анализа данных был разработан временной коэффициент, учитывающий вероятность включения каждого типа света в разное время. Это позволяет получать более точные оценки общего количества освещенных объектов в ночное время и корректировать спутниковые данные по времени наблюдения. Исследование Nachtlichter не ограничивается просто подсчетом огней. Важным аспектом стали характеристики света — уровень защиты (экранированность), цвет и яркость. Такие параметры напрямую влияют на уровень загрязнения ночного неба, энергоэффективность и комфорт проживания в городе.
В Германии выявлено, что около половины уличных фонарей имеют полную или частичную защиту, направляющую свет вниз и уменьшающую его рассеивание в атмосферу. Однако многие другие источники, например, фасадное освещение или прожекторы, зачастую служат источником прямого излучения вверх, увеличивая световое загрязнение. Цветовая гамма также варьируется — уличные фонари часто имеют более оранжевый оттенок традиционных натриевых ламп, в то время как рекламные вывески и навесное освещение преимущественно белые. Это может влиять на восприятие света человеком и животными, а также на влияние на экосистемы. Контролируемое использование датчиков движения и временных выключателей позволяет добиться значительной экономии энергии и уменьшения ненужного освещения — вопрос, где политика умных городов и устойчивого развития может сыграть решающую роль.
Экологические последствия городского освещения давно вызывают обеспокоенность ученых. Свет привлекает и дезориентирует птиц, что приводит к массовой гибели мигрирующих видов. Искусственное яркое освещение меняет поведение ночных животных, влияет на флору и даже может нарушать циркадные ритмы человека. Помимо экологических аспектов, чрезмерное и нерациональное освещение связано с финансовыми потерями и увеличенным углеродным следом. Альтернативные подходы к регулированию, как например ограничения на рекламные световые вывески во Франции, вводимые по ночам, показали свою эффективность без ущерба для бизнеса и безопасности.
Применение гражданской науки для мониторинга и анализа городского освещения открывает новые горизонты в управлении городской средой. Мобильные приложения позволяют быстро масштабировать сбор данных, повышать вовлеченность общества и держать под контролем эффективность экологических инициатив. Опыт проекта Nachtlichter подтверждает, что привлечение обычных жителей к систематическому наблюдению и классификации городских огней значительно обогащает базу знаний и способствует осознанному принятию решений на уровне муниципалитетов и национальной политики. В перспективе подобные инициативы можно масштабировать за пределы Германии, адаптируя инструменты под локальные языки и культурные особенности. С развитием технологий дистанционного зондирования и увеличением разрешающей способности спутников данные гражданской науки будут эффективно дополнять высокоточные космические измерения, помогая выявить источники и направления изменений светового загрязнения.
Совместное использование этих данных позволит разработать более точные модели распространения ночного освещения, прогнозировать его влияние на экологию и здоровье населения, а также оптимизировать энергопотребление. Таким образом, городские огни перестают быть просто декоративным элементом ночного пейзажа. Они становятся объектом всестороннего изучения, важным показателем устойчивого развития и вызовом современному обществу. Гражданская наука выступает в роли моста между профессионалами и обычными людьми, объединяя усилия на пути к более экологичным и комфортным городам будущего.
