Jordens nattehimmel er lettere takket være byer, byer og industrikomplekser. Hvordan det påvirker astronomi ... såvel som fugle, insekter og mennesker.
Dreamtime-stjernebilledet The Emu stiger ud af glødet i Sydney, 350 km væk fra det australske astronomiske observatorium. Billedkredit: David Malin
Af Fred Watson, Australian Astronomical Observatory
Astronomer har meget at fejre i det internationale år for lys og lysbaserede teknologier (IYL). Indtil 1930'erne kom hvert skrot af information om universet til os i form af lys.
Riktigt, når radioteleskoper begyndte at gøre de første indadgående ind i de usynlige regioner i det elektromagnetiske spektrum, ændrede spillet sig. I dag er der ingen del af den universelle brummen af stråling, der er uden for grænserne for jord- eller rumbaserede teleskoper. Men optisk astronomi - den gammeldags art, der bruger synligt lys - hersker stadig højest.
Dagens optiske astronomer er i stand til at hente den mest forbløffende information fra stjernelys. For eksempel kan de med eksotiske kalibreringsværktøjer som jodceller og laserkamme måle en stjernes hastighed med en præcision, der er bedre end en meter i sekundet - et langsomt gangtempo.
Over tid kan dette lille, Doppler-skift afsløre eksistensen af kredsende eksoplaneter ved den slingring, de fremkalder på deres forældre stjerner. Mere spændende er stadig de muligheder, som den kommende generation af ekstremt store teleskoper tilbyder, som vil prale med spejle, der er større end 20 meter i diameter.
Inden for de næste ti år vil astronomer være i stand til ikke kun at se de fjerne exoplaneter direkte, men også til at opdage underskrifter af liv i deres atmosfærer. Opdagelsen af sådanne biomarkører vil meget ændre den måde, vi ser os selv på, og vores plads i rummet.
Med optisk astronomi på randen af en ny gylden tidsalder, er det ikke tomgang at prale af, at himlen faktisk er grænsen.
Truslen mod nattehimlen
Men det er problemet. I optisk astronomi er himlen virkelig grænsen. Når astronomer observerer himmelobjekter, ser de dem overlejret på natthimlenes naturlige lysende baggrund.
Jordens sjældne øvre atmosfære bidrager til dette, da dens luftmolekyler slapper af efter en hård dag i solen. Der er også lys fra solbelyst støv i solsystemet sammen med en svag baggrund af lys fra utallige fjerne stjerner og galakser. Når de skubber til at observere stadig svagere himmellegemer, måler astronomer undertiden objekter, hvis lysstyrke kun er en procent større end den naturlige skygge af natten.
Så du kan nemt forestille dig, hvad der sker, hvis nattehimlen er forurenet af kunstigt lys fra byer, byer og industrikomplekser. De svage genstande forsvinder simpelthen. Af denne grund placerer astronomer deres gigantiske teleskoper langt væk fra befolkningscentre.
Australiens nationale observatorium, for eksempel - en investering på 100 millioner dollar i infrastruktur - ligger ved Siding Spring Mountain i Warrumbungle Range, 350 km fra Sydney. Men på grund af spredning af lys med jordens atmosfære, er fjernhed ingen garanti for mørke, og fra Siding Spring kan glødet fra Sydney tydeligt ses i horisonten.
Denne lysspredningsproces viser sig at være meget mere effektiv for den blå komponent af lys end for dens røde komponent. Derfor er himlen blå; sollysets blå bestanddel er meget effektivt spredt i alle retninger. Men det samme gælder for kunstigt lys. Lys med et højt blåt indhold (tænk på de intense hvide LED-forlygter, der nu ses overalt på vores veje) giver et større bidrag til lysforurening end varmere, cremefarvet lys.
Selv fjernobservatorier lider under lidt lysforurening. Billedkredit: Billedkatalog / Flickr
Handler det alt om astronomi?
Nej, det er ikke kun astronomer, der bliver offer for lysforurening. Mange natlige dyrearter - hovedsageligt fugle og insekter - forstyrres af byernes skygge, som nogle gange resulterer i et stort antal dødsfald.
Nylige undersøgelser antyder, at i USA dræbes op til en milliard fugle hvert år ved at blive desorienteret af bylys. Og plakaten til den mørke himmelbevægelse er tømmerhovedskildpadden, hvis ruge er forvirrede af bybelysning, når de søger de surflinjer, der markerer deres rute til et sikkert havhabitat.
Forskning viser, at mennesker også kan lide svækkende virkninger af et alt for lyst natligt miljø, med skiftarbejdere i særlig risiko. Den nylige opdagelse af et tredje lys-sensing system i det menneskelige øje (et lag af ganglionceller foran nethinden) forbinder sekretionen af det søvninducerende hormon melatonin med en fravær af lys.
En ny undersøgelse antyder, at mens mennesker i den præindustrielle verden sandsynligvis ikke sov mere end vi gør, førte de længere perioder af mørke, de oplevede, til mere genoprettende søvn.
Desuden var det kunstige lys, som vores forfædre havde til rådighed, altid det orange lys fra en flamme, snarere end den dagslys-efterlignende belysning, der findes i dag. Brugt på det forkerte tidspunkt - for eksempel sent om aftenen - kan en sådan blårig belysning alvorligt forstyrre døgnrytmer.
Den måske mest overbevisende grund til at tage et godt kig på lysforurening er omkostningerne ved affald opad lys, dets virkning på både hoftelommen og atmosfæren. Lysarmaturer, der er beregnet til at belyse overflader som vejbaner, sportspladser, parkeringspladser og bygningsfacader har ofte en høj opadgående komponent, hvilket nogle gange lægger mere end 40 procent af deres output i nattehimlen.
Selv det ydmyge baghavelys vippes ofte for at udvide sit dækningsområde, hvilket får en stor del af dets lys til at stråle unyttigt opad. Det anslås, at i USA alene spilder opadrettet lysudslip fra alle disse kilder ca. 3,3 mia. US $ årligt med et resulterende drivhusgasemission fra fossile brændstoffer på ca. 21 mio. Ton CO? tilsvarende.
Steder med mørk himmel
Ikke overraskende er det observatorier, der har ført korstoget mod lysforurening. Den højeste fortalergruppe for god udendørs belysning - International Dark Sky Association (IDA) - havde sin oprindelse i 1980'erne, da astronomer ved store amerikanske observatorier blev foruroliget over forringelse af nattehimlen. Store teleskoper er store investeringer og har brug for fuld frihed fra lysforurening.
Men IDA er ikke kun for astronomer - det er for alle. Og så har foreningen lanceret sit internationale Dark Sky Places-program, der genkender planetens tilgængelige, uberørte himmel. En håndfuld har kvalificeret sig verden over. IDA anerkender også samfund med ”usædvanlig dedikation til bevarelse af nattehimlen”.
Vores nationale observatorium ved Siding Spring er tæt på den smukke Warrumbungle National Park. Det er allerede et mørkt sted, beskyttet af statslovgivning, og en indlysende kandidat til Australiens første IDA-anerkendte Dark Sky Park. Med støtte fra lokalsamfund og National Parks and Wildlife Service arbejder Siding Spring Observatory for at anerkende den.
Udsigter til forbedring
Der er nogle i lobbyen med mørke himmel, der bliver drevet til fortvivlelse af spredningen af by- og industrielys, men min egen opfattelse er mere optimistisk. Ja, vi har byer med høje niveauer af lysspild opad, men de er stort set et produkt fra en svunnen tid, da belysning blev designet uden tanke for miljøet.
Dagens udendørs belysningsdesignere er begavede med en ekstraordinær række lyskilder, såsom LED'er, der er meget kontrollerbare i retning, farve og intensitet, så de kan skabe effektiv, effektiv og elegant belysning uden at forurene nattehimlen.
Et nyligt møde med lysdesignere ved Sydney Observatory sendte et klart - for at gøre en by smuk og sikker, behøver du ikke at lyse op for alt.
Astronomer og talsmænd for mørk himmel har ikke noget ønske om at se gaderne i byen omdannet til svage og uinteressante steder. Det er det direkte opadgående lysspild, der er problemet, og som kan afhjælpes ved brug af korrekt afskærmet belysning. Hvis det også har et lavt blåt indhold, så meget desto bedre - for både miljøet og os selv.
Med voksende miljøbevidsthed er der også offentlig støtte til en reduktion af affaldslys med dens deraf følgende drivhusfod. Jeg tror, fremtidens byer vil være mindre forurenende end i dag i enhver henseende - inklusive deres kunstige himmelglød.
Den virkelige udfordring er at vinde hjerter og sind for alle, der er involveret i udendørs belysning. Det er en af grundene til, at jeg er så begejstret for IYL - det er en fantastisk mulighed for at udbrede det bedste fra moderne himmelvenligt lysdesign.
Og ja, en af de vigtigste arvemner i dette internationale lysår kan faktisk vise sig at være mørke. Lige nok mørke til at gøre det muligt for os alle at oprette forbindelse igen med stjerneklar himmel i vores vidunderlige land.
Fred Watson, professor; Astronom-in-Charge, Anglo-Australian Observatory, Australian Astronomical Observatory
Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation. Læs den originale artikel.