作者:范舟
為什么我們在城市中心看不到幾顆星,但是在郊區或者山區可以看到非常多的星星以及美麗的銀河?
燈火輝煌的城市夜景,使星空變得黯淡
這里需要提出一個概念叫信噪比,就是信號和噪聲的比值。我們知道,無論在城市還是郊外,星星本身的亮度并沒有發生改變,能否看到主要是光污染等噪聲的影響,城市的夜天光比郊外的天光亮度要亮的多,因此看到同一顆星的信噪比就大大降低,如果信噪比低于人眼或者望遠鏡的探測極限就看不到這顆星星了,這就是為什么在城市看不到銀河和暗星的原因了。因此對于天文觀測,會受到非常大的光污染的影響。
望遠鏡通常在天氣狀況良好,大氣削光程度較低和天空背景暗的地方建造。人造光會嚴重照亮夜天空。當觀察一個暗弱的物體時,達到給定的信號噪聲所需的曝光時間通常與天空背景的強度成比例。如果光污染增加了夜空的總天光,那么所需的額外曝光時間將大大減少觀測效率。這樣一來,利用(昂貴的)望遠鏡時間就只能完成少量的科學研究,而且在充足的曝光時間內,最暗弱的天體也根本無法觀測到,這就是光污染對天文觀測的影響。
在過去的一個世紀里,世界范圍內的夜間人造光源(ALAN)的引入和迅速發展給人類帶來了許多好處,進而提高了人類活動的夜間安全性,并且在一定程度上反映出了城鄉的發展水平。但與此同時,過多的夜間人造光源也給我們的夜空帶來了過多的光污染,超出了實際的照明需求。此外也給自然環境和建筑環境中的許多生物的健康帶來了新的挑戰和威脅。研究表明,夜間人造光源是一種污染物,應該加以治理。因為人類、植物群和動物群都深受晝夜交替的影響。
實際上光污染是夜間人造光源副作用的總稱。更準確地描述是,由光照明設備發出到邊界以外的的照明安裝設計。它會產生干擾,不適,分心,或對信息獲取進行阻礙。廣義上的光污染是指:由人工光源導致的違背人的生理與心理需求或有損于生理與心理健康的現象。包括眩光污染、射線污染、光泛濫、視單調、視屏蔽、頻閃等。散射是天空變亮的一個重要過程。如果光源向上照射,這種效應會更加嚴重,但即使是光只垂直向下,地面的反射也會增加天空的亮度。由于垂直發射的光子可能會逃逸到太空中,所以水平發射的光子,即使光強較低,也比垂直發射的光子對―云霞的貢獻更大。
越來越多學者認為光污染不僅直接影響居民健康,而且破壞和干擾昆蟲和鳥類,以及部分海洋生物的覓食、尋偶和交配,甚至對人類的生活和健康也產生了較為嚴重的影響,比如對褪黑素分泌的影響會導致睡眠障礙,此外還有肥胖,抑郁癥,糖尿病,乳腺癌等。從保護生物多樣性與生態系統的角度來說,研究并控制光污染已迫在眉睫。
人類活動擴展到甚至最偏遠的地方,世界人口和經濟發展水平的增長,以及提供戶外照明成本的降低,已經導致全球平均人造天光指數級增加。天空中額外的光遮蔽了暗弱的天體,這些天體提供了關于宇宙起源和生命起源的關鍵科學信息。為了保護進入黑暗夜空的通道,需要控制主要天文研究望遠鏡所在區域的干擾光的增長。
暗夜星空保護,尤其要注重在中小學生中進行宣傳和普及,可以通過講座,課程等方式,讓學生了解暗夜保護的重要性,也可以通過一些活動進行定量化的測量和監測。基于星等的定義,我們可以通過在晴朗的夜晚中測定極限星等的辦法,就是目視觀察某個特定天空區域星星的數量,來衡量一個地區的夜間光污染水平。而國際流星組織(IMO)提供了一個較為便捷的目視測量方法,使得這項工作得以在小學生中間廣泛開展。
國際暗天協會(International Dark-Sky Association, IDA)是一個總部設在美國亞利桑那州圖森的國際性非營利組織,于1988年成立。IDA的使命是通過室外照明設備來保護夜間環境和黑暗的天空。主要方法將提高了暗夜星空的價值和通過教育鼓勵他們保護和恢復,包括考慮如何使照明設備制造較少的光污染。IDA在2008組織在70個國家有大約5,000名成員。IDA認證的國際暗夜保護地包括:國際暗夜公園、國際暗夜社區、國際暗夜保護區、國際暗夜圣地和國際暗夜保護地等。
2001 年,國際開發協會發起了國際暗夜場所方案,通過負責任的照明政策和公共教育,鼓勵世界各地的社區、公園和保護區保護和保護黑暗夜空場所。該項目考慮了兩種環境來表彰為追求保護暗夜的目標而做出的杰出努力:保護地點和建筑環境。公園和保護區設有可靠的照明控制和積極的公共宣傳和教育計劃,以保護黑暗的天空,以及制定高質量戶外照明政策、確保公共照明符合這些政策、并讓居民和私人照明的社區照明合規。國際夜空場所分為幾個類別,包括國際暗夜星空公園、國際暗夜星空保護區、國際暗夜星空社區、國際暗夜星空保護區和城市夜空場所。
因此,這需要社會各界聯合起來,一起保護我們美麗的星空,和地方政府部門進行溝通和協商,采取立法或者對當前的照明設施進行改造等方式進行暗夜保護,從而發展暗夜經濟、暗夜旅游和設立暗夜保護區。
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