Yeshi Kangrang on Unsplash

Written by 10:00 Nauka, Technologie

Planeta „zaśmiecona” światłem

Marek Przyborski
Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Dynamiczny rozwój współczesnych miast powoduje, że tracimy coraz więcej terenów będących ostoją spokoju i czystego nieba. Pierwszymi, którzy zwrócili uwagę na problem „zanieczyszczenia światłem” byli astronomowie – zarówno ci zawodowi, jak i amatorzy. Zauważyli oni, że skupiska silnego światła uprzemysłowionych rejonów wielkich miast utrudniają lub wręcz uniemożliwiają im prowadzenie obserwacji nocnego nieba. Sztuczne oświetlenie jest również bezpośrednią przyczyną zakłócania mechanizmu naturalnego zegara biologicznego ludzi i zwierząt. Czy światło może nam szkodzić?

Światło pochodzenia antropogenicznego, będące przyczyną zjawiska „light pollution”, jest nieodłącznym elementem naszego rozwoju cywilizacyjnego. Niestety według badaczy ma ono poważny wpływ na funkcjonowanie organizmu człowieka, powodując m.in. dezorientację, bezsenność, trudności z zasypianiem oraz przesypaniem całej nocy, a także uniemożliwiając poprawne funkcjonowanie w ciągu dnia. Skutkiem jest spadek koncentracji, mniejsza wydajność w pracy oraz podwyższony poziom stresu. Silne sztuczne światło zmienia również zachowania dzikich zwierząt – utrudnia im żerowanie, zaburza cykle prokreacyjne oraz utrudnia migrację.

Przeglądając zdjęcia Ziemi wykonane z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, uzmysławiamy sobie, jak ogromne obszary naszej planety są w nocy bardzo intensywnie oświetlone. Sztuczne światło całkowicie zmieniło życie człowieka, uwalniając go od naturalnego rytmu dnia i nocy, a metropolie przekształcając w „miasta które nigdy nie śpią”. Niestety w wielu przypadkach systemy oświetleniowe zaprojektowano w taki sposób, że wiązka światła nie jest kierowana bezpośrednio na dany obiekt, ale ulega rozproszeniu we wszystkich kierunkach. To z kolei prowadzi do ogromnych strat energii. Można więc powiedzieć, że zanieczyszczenie światłem to kolejny cywilizacyjny odpad, który pośrednio napędza efekt cieplarniany.

Zdjęcie wykonane z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Doskonale widać krzywiznę Ziemi oraz skupiska światła (źródło: NASA on Unsplash)
Zdjęcie wykonane z pokładu Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Doskonale widać krzywiznę Ziemi oraz skupiska światła (źródło: NASA on Unsplash)

Czy problem można rozwiązać? Wymagałoby to szeregu zmian prawnych, urbanizacyjnych i technologicznych oraz porozumienia się wielu uczestników przestrzeni publicznej. Niemniej już teraz jesteśmy w stanie monitorować rozwój zanieczyszczenia atmosfery źródłami światła. Wykorzystuje się w tym celu powszechnie dostępne serwisy zawierające dane obrazowe zobrazowań nocnych, jak również obrazy pozyskiwane za pomocą aparatów bezzałogowych. Kluczowym narzędziem są zaś modele atmosfery, których używa się m.in. w modelowaniu pogody. Rezultatem takich analiz jest macierz wyjściowa o rozmiarze macierzy wejściowej (czyli rozdzielczość obrazu wejściowego), zapisywana do postaci obrazu w formacie TIFF. Uzyskane wartości przedstawiają strumień energetyczny na jednostkę powierzchni teleskopu zbierany z jednostkowego kąta bryłowego.

Przedstawione poniżej grafiki pokazują, jak wygląda rozpraszanie światła w atmosferze na różnej wysokości od powierzchni, obliczone na bazie bardzo prostego modelu atmosfery. Przetwarzaniu poddano stosunkowo niewielki obraz. Aby skrócić czas i tak dość długich obliczeń, uwzględniono warstwę atmosfery o grubości 0,5 km na wysokości 40 km n.p.m.; jako krok w przybliżaniu funkcji propagacyjnej założono 0,1 km Ponadto zminimalizowano odległość na jaką następuje propagacja zanieczyszczenia światłem z 200 km do 80 km. Dodatkowo zastosowano model atmosfery reprezentujący warstwę od 1 m do 10 m n.p.m. dla kroku 1 m. Należy zaznaczyć, że przedstawione wyniki odnoszą się do „wycinka” rzeczywistości, bowiem w badaniu nie uwzględniono źródeł światła znajdujących się poza analizowanym zdjęciem. Dlatego wartości zanieczyszczenia na obszarach w pobliżu krawędzi są zaniżone.

Po lewej ortoobraz jednego z bardziej uczęszczanych rejonów Gdyni – okolice terminala kontenerowego (autor: P. Burdziakowski). Środkowa grafika przedstawia rozchodzenie się światła na wysokości od 1 m do 10 m nad powierzchnią (opracowanie własne). Po prawej obraz rozchodzenia się światła na wysokości 40 km nad powierzchnią (opracowanie własne).
Po lewej ortoobraz jednego z bardziej uczęszczanych rejonów Gdyni – okolice terminala kontenerowego (autor: P. Burdziakowski). Środkowa grafika przedstawia rozchodzenie się światła na wysokości od 1 m do 10 m nad powierzchnią (opracowanie własne). Po prawej obraz rozchodzenia się światła na wysokości 40 km nad powierzchnią (opracowanie własne).

Problem zanieczyszczenia światłem jest realny i każdy z nas odczuwa negatywne skutki tego zjawiska. Aby istotnie zmniejszyć natężenie sztucznego światła niezbędne są gruntowne zmiany zapisów prawnych i wypracowanie norm dla urbanistów, planistów, projektantów sztucznego oświetlenia oraz reklam. Natomiast każdy z nas może i powinien jak najszybciej ograniczyć poziom światła w środowisku, w którym funkcjonujemy i wypoczywamy. Najprostszym rozwiązaniem jest zaciemnienie pomieszczeń tak, aby do pokoju gdzie śpimy nie docierało światło uliczne. Pomoże to wam zdecydowanie poprawić jakość nocnego wypoczynku. Obniżajmy również, o ile to możliwe, natężenie światła w naszym otoczeniu oraz dzielmy się wiedzą z innymi. Powszechna świadomość tego problemu z pewnością przyśpieszy podjęcie odpowiednich kroków prawnych przez decydentów oraz ułatwi wdrożenie rozwiązań technicznymi, które będą uwzględniały potrzebę radzenia sobie z zanieczyszczeniem światłem. 

Zdjęcie główne:  Yeshi Kangrang | Unsplash


Marek Przyborski
Profesor uczelni, Politechnika Gdańska. Specjalista z zakresu teledetekcji i fotogrametrii bliskiego zasięgu. Prowadzi badania w zakresie wykorzystania tzw. „szybkich kamer” do analizy zjawisk szybkozmiennych. Współautor i autor publikacji traktujących o szeroko rozumianej teledetekcji w zastosowaniach związanych z budownictwem, transportem, inżynierią środowiska oraz bezpieczeństwem narodowym. Jest autorem licznych publikacji indeksowanych przez prestiżową bazę Web of Science.

(Visited 301 times, 1 visits today)
Close