什么是光污染?

了解什么是光污染,它会损害人类和动物的健康

从太空看地球

1994年,美国洛杉矶发生6.7级地震,造成大面积停电。结果,许多居民害怕地打电话给急诊室,告诉他们天空中有“巨大的银云”。他们声称她可能是停电的原因,甚至是外星人入侵的一部分。那片云不过是他们第一次看到的银河。考虑到大约 2/3 的北美人和一半的欧洲人由于光污染而无法在晚上看到我们的银河系,这个故事并不奇怪。

远离照明中心的恒星视觉

光污染始于数千年前,非常简单,有火和蜡烛,但当然这种影响非常低。然而,随着 19 世纪电力的发明,以及 19 世纪末第一个公共照明的出现,我们的世界被人造光的亮度所占据。

光污染是大型城市中心发出的过量人造光。它可以以不同的方式发射,例如外部灯光、广告以及主要是公共照明。 1980 年代,在美国业余天文学家的压力下,光污染的影响逐渐为人所知,他们抱怨在观测恒星时会失去能见度。此外,光污染还有其他后果,影响我们的健康和生态系统,对所有公民造成巨大危害。

光污染的类型

天空的亮度(天空辉光)

光污染的例子

它是夜空或部分夜空的光芒。其最常见的原因是人造灯发出累积的光污染,可以在数英里外的太空中看到。根据 国际黑暗天空协会从洛杉矶出发,300 多公里外都可以看到灯光的光芒。这种现象在空气污染高度集中的地区更为严重。使用方向错误的钠灯会导致橙色效果。如果亮度偏白,那是因为使用了汞灯,对环境的危害更大。

侵入光(轻侵入)

当一个房间的光线侵入另一个房间时,就会发生这种类型的光污染。例如,当路灯的光线侵入您的房间并且不允许它在夜间完全黑暗时。

房子

混淆(强光)

当过多的光线没有得到适当的保护并水平照射时,就会发生这种情况,降低能见度,导致不适甚至暂时失明。这种类型的光污染的一个例子发生在汽车以远光灯与我们相反的方向行驶时。

有不同类型的光污染

障碍(光杂波)

这种光污染是由过多的灯光组引起的,这些灯光组会造成混乱、分散注意力并导致事故。在灯光位置不佳的道路上可以观察到混乱,最终会分散或干扰驾驶员的注意力,从而导致事故的发生。美国的拉斯维加斯市有过多的彩色灯光,这是灯光混乱的一个例子。

拉斯维加斯

过度照明(过度照明)

房子

它是过度使用光,产生能源浪费。在美国,过度照明每天造成大约 200 万桶石油的浪费。从图像中可以看出,用于照亮建筑物的光并不是必需的。

影响

光污染对生物造成多种影响,影响不同种类动植物的迁徙、食物和繁殖周期。蜘蛛 圆球编织者例如,利用人造光对昆虫的吸引力来捕捉它们,在靠近人造光源的地方建立它们的网络并破坏整个生态系统的平衡。

另一个影响是对鸟类迁徙路线的负面影响——一些夜间迁徙物种的定向机制受到干扰,在穿过明亮的区域时会迷失方向。这种干扰导致这些鸟撞到建筑物、山脉、地面甚至彼此。 1954 年,大约有 50,000 只鸟在跟随美国空军灯塔并直接飞向地面后死亡。一些鸟类认为春天来得早,并由于光照充足而过早地开始繁殖,甚至在正确的时间之前迁徙。

棱皮龟在海滩上筑巢,当幼龟出生时,它们本能地受到星星和月亮反射的光的引导,向大海前进。然而,他们没有去海洋,而是沿着旅馆和街道的灯光向大陆走去,最终因脱水而死亡,被掠食者吞噬,甚至被汽车碾过。

龟

具有生物发光功能的动物——生物体产生和发射光,具有多种功能(伪装、交流和吸引猎物和繁殖伙伴)——也受到影响。在明亮的区域,这种现象失去了作用。为此,在世界各个地区,萤火虫越来越稀少。雌性萤火虫使用生物发光来吸引 45 米外的雄性萤火虫,但由于人造光的存在,这种工具会受到影响,从而减少了物种的繁殖。

如果夜间长度较短,一些植物物种不会开花,而另一些则过早开花。人造光引起的光合作用会导致植物的开花和休眠期出现异常生长和滞后。

对环境的其他影响包括蜜蜂迷失方向、浮游动物对鱼类的脆弱性增加、城市物种的入侵,例如亚洲的巨蛾,以及夜间活动的动物暴露于捕食者,限制了它们的觅食时间和繁殖。

人类的问题

除了上面提到的影响,我们人类也会遭受这种强烈的光照,毕竟我们也是动物。太多的外界光线侵入我们的家并干扰我们的睡眠。此外,照明会吸引一些可以携带疾病的昆虫。

夜光会导致睡眠变化并扰乱昼夜节律,昼夜节律是几乎所有生物的生物周期所基于的大约 24 小时的时间段。这种节奏会影响我们的睡眠模式、温度和激素的产生。这种混乱与睡眠障碍、抑郁、肥胖和情绪障碍有关。

最近的研究还表明,长时间暴露在人造光下可能会增加患某些类型癌症的风险,例如乳腺癌和激素相关癌症。研究表明,夜间工作的女性更容易患乳腺癌,2007 年,国际癌症研究机构 (IARC) 称夜间工作是“可能的人类致癌物”。

用肉眼观察我们的银河系也受到光污染的影响,如今,出生和生活在大城市的人与宇宙没有任何联系。太多的光线浪费在天空上会模糊我们的视野并导致图像质量下降,因此只能看到最亮的星星。请参阅下图,了解在城市地区(右)和无光污染地区(左)看到的猎户座星座。

天空

业余天文学家受到这种撞击的影响很大,需要他们远离城市、光线昏暗和更高的地方。这种照明还会干扰天文学家的设备,例如光谱仪,光谱仪是测量物体发出的光如何以不同颜色分散的仪器。通过这种测量,可以定义空间中物体的质量、化学成分、温度和光度,但是,光污染会干扰测量。

此外,灯中用于保持点亮的一些元素具有高度污染性,丢弃时会造成很大的环境影响。这些元素包括汞、铅、镉、锶和钡。

更不用说光污染是对能源和金钱的巨大浪费。所有能源使用的大约四分之一用于产生光。 2008 年在奥地利进行的一项调查发现,政府对温室效应的贡献约有 30-50% 是由于街道照明,其中约 30% 被浪费在照亮天空。这种浪费的后果是多方面的,因为消耗的大部分能源来自热电厂等污染源,这些能源消耗自然资源并将二氧化碳等污染物释放到大气中,此外还增加了预算负担。

解决方案

幸运的是,与其他类型的污染相比,光污染是最容易补救的污染之一。正确的照明是灯光照亮对照明感兴趣的区域。如果每个光源都反射向下和向上传播的光,则可以以更少的功率和能耗改善该区域的照明。下图举例说明了这种测量。

光污染

更换更高效的灯泡可降低能耗并提高亮度。对于公共照明系统,最高效的灯之一是高低压钠蒸气灯,与其他型号相比,它具有长寿命、低能耗和出色的效率。 LED 灯被指出作为另一种选择,因为它们消耗很少的能量并且是定向的,但是,这些灯发出的光比普通灯更强。在某些地方安装存在传感器还可以降低能源消耗,仅在需要照明时才照亮该区域。

一些措施已经在采取。以巴黎为例,凌晨1点到7点,商店、办公室和灯火之城的外墙必须关灯,但埃菲尔铁塔等旅游区可以点亮。

埃菲尔铁塔

亚利桑那州弗拉格斯塔夫(美国)是第一个拥有黑暗天空的现代化大城市,该城市广泛采取了减少光污染的措施,例如引导灯光并保护它们以使光线不会杂散并限制每英亩发出的照明。尽管如此,光污染每年仍会增加 20%,这主要是由于安全与光之间的关联。

在巴西,需要制定国家立法,设定参数以防止和纠正光污染。除了规范性措施外,民众的意识也是必不可少的。国家天体物理实验室准备了一份讲义,用于警告和提供有关光污染及其防治方法的信息。他们提出了一个我们都应该遵循的“黄金法则”:“只减轻你需要的东西,并且只在必要的时候减轻。”

上面提到的那些行动可以节省能源、金钱并减少对环境的破坏。而不仅仅是这些好处。减少这种污染可以让我们有能力超越自己,瞥见广阔的空间。

观看由摄影师兼天文学家 Mark Gee 为国际黑暗天空周拍摄的精彩镜头。



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