Городские огни с высоты космоса представляют собой яркие световые пятна, образующие ночную мозаику нашей планеты. Эти световые петли, которые мы видим на спутниковых снимках Земли ночью, давно стали символом человеческой цивилизации и её достижений. Однако, несмотря на то, что образ ночных городов привычен и кажется хорошо изученным, природа источников этого света, их распределение и типы остаются недостаточно понятными. Это затрудняет разработку эффективных мер по снижению светового загрязнения и сохранению баланса экосистем. Именно такую задачу поставил перед собой масштабный проект гражданской науки Nachtlichter, проведённый в Германии, который впервые предоставил подробную инвентаризацию искусственных световых источников в городах с привлечением волонтёров.
Использование спутников для наблюдения слепящих городских огней предлагает широкомасштабный взгляд, но их чувствительность и разрешение пока не позволяют детально определить, какие именно светильники создают наблюдаемые световые эффекты. При этом специфика источников света – будь то уличные фонари, рекламные вывески или освещение зданий – влияет на распространение света, формирование так называемого светового смога и сопутствующие экологические проблемы. Через приложение Nachtlichter сотни добровольцев прошли пешие маршруты в различных немецких городах, фиксируя и классифицируя 234 044 световых источника в 22 км2 открытой территории. Эти данные позволили создать уникальную базу для сопоставления с космическими наблюдениями и для понимания реального распределения источников света на земле. Выяснилось, что уличное освещение, несмотря на традиционный акцент на него в городской политике и градостроительстве, составляет лишь часть общего светового ландшафта.
В центре немецких городов реклама и эстетическое освещение занимают большую долю световых источников – больше, чем собственно уличные фонари. В среднем на каждую улицу приходится около таких же по количеству рекламных и коммерческих светильников, как и уличных фонарей в ранний вечер. Даже к полуночи, когда некоторые коммерческие объекты отключают освещение, уличные фонари во многих случаях остаются в меньшинстве по численности по сравнению с остальными типами света. Учитывая, что вплоть до 78 миллионов индивидуальных светильников продолжают работать в Германии в полуночный час, становится очевидна огромная неиспользованная возможность для снижения светового загрязнения путем грамотного регулирования и модернизации освещения. Такой масштабный инвентаризационный подход важен не только для экологии, но и для экономического и социального измерений.
Световое загрязнение влияет на здоровье человека, изменяет поведение диких животных и птиц, способствует глобальному изменению климата за счет избыточного потребления электроэнергии. Например, искусственный свет притягивает мигрирующих птиц, что нередко приводит к их гибели. Даже растения, испытывающие непривычный ночной свет, демонстрируют изменения в росте и развитии. В связи с этими последствиями многие страны начали вводить ограничительные меры, регулирующие использование наружного освещения – от ограничения яркости рекламных вывесок до введения ночных часов для отключения части уличных фонарей. Инновация проекта Nachtlichter заключается также в использовании технологии и активной гражданской позиции общества.
Приложение позволило жителям городов стать частью научного исследования, что не только увеличило объем и качество данных, но и повысило осознанность населения о проблемах светового загрязнения. Обучающие материалы и обязательное онлайн-обучение позволили минимизировать ошибки и обеспечить стандартизацию подсчёта и классификации света. Анализ данных показал, что корреляция между количеством светильников на земле и спутниковым уровнем излучения выражена достаточно хорошо, однако попытки назначить конкретные веса по вкладу каждого типа света в спутниковую радиацию оказались затруднительными из-за многообразия характеристик светильников и архитектурных особенностей улиц и зданий. Это объясняет, почему одни типы света, например, рекламные знаки, быстро увеличивают общий уровень излучения, а уличные фонари растут медленнее с увеличением горожанской плотности. Названия категорий света, такие как «личные окна», «коммерческие окна», «знаки», «уличные и пешеходные фонари», «декоративные светильники», иллюстрируют разнообразие источников света, часто игнорируемое в городской политике.
Примечательно, что в жилых районах и пригородах светильники для украшения сада или дома составляют значительную часть освещения, что открывает дополнительные пути для управления световым загрязнением. Исследование показало, что около половины уличных фонарей в Германии имеют защиту, предотвращающую излучение света вверх, что является одним из эффективных способов снижения светового загрязнения. В то же время многие осветительные приборы на зданиях и декоративные прожекторы остаются незащищенными и излучают свет в различные направления, способствуя распространению светового смога и искажению ночного неба. Отдельное внимание уделялось динамике включения и выключения света в течение ночи. Оказалось, что жилые и коммерческие окна, рекламные вывески и навесное освещение заметно снижают активность к полуночи, что отражается в динамике спутниковых данных и объясняет отличие в оценках нарастания света при наблюдениях с земли и из космоса.
Это подчеркивает важность учета временных изменений при мониторинге светового загрязнения и разработке мер его снижения. В целом, результаты проекта показывают, что политика, сосредоточенная исключительно на уличном освещении, не может полноценно решить проблему светового загрязнения. Для эффективного уменьшения светового воздействии необходимо учитывать все источники, включая частные и коммерческие. Некоторые страны уже внедрили законы, ограничивающие время работы рекламных огней и рекомендующие сворачивать внутреннее освещение в нерабочее время, что может служить примером для других государств. Привлечение граждан к наблюдениям предоставляет не только ценную информацию, но и способствует формированию общественной ответственности и участия в вопросах сохранения ночного неба и экологической устойчивости городов.
