城市光污染

城市光污染

2017-09-25 16:09:21  浏览次数:4403

内容转自网络

自从爱迪生发明的灯泡开始照亮世界,大多数人类就此告别了夜晚的星空,地球上超过60%的地区天空都被昏黄的光污染所笼罩。人造光在给人类生活带来便利的同时,同样产生了不可忽视的负面影响,不仅影响着观星和动物行为,甚至影响人类健康。

图1:这是我国及周边夜景,夜空几乎被人造光照亮

随着城市的持续扩张,光污染每年都在增加。

当然,这并非意味着电灯成了邪恶之源。在过去100年间,电灯帮助人们在太阳落山后还能继续工作和娱乐,公路两旁的路灯让汽车夜间行驶变得更安全。在许多方面,点亮夜晚都是好事。但这同样也存在缺点。有时候,有用的灯光也会造成意外伤害,这个问题甚至超出了我们享受夜空的能力。研究表明,光污染可以改变植物、动物和人的行为。有些不自然的光暗周期甚至可能使人类生病。

图2:这应是夜空原本的样子,有成千上万颗星星在闪烁。

在不使用望远镜的情况下,夜晚应该有8000多颗星星是肉眼可见的,其中多达4000颗可以同时被看到。但是,要想看到最多的行星,人们需要前往远离城市或其他居民区的地方。生活在城市地区的人们只看到我们祖先能看到的一小部分星星。以纽约为例,远郊的人们可以在万里无云的夜晚看到250颗星星。靠近市中心的人,比如在布鲁克林区或皇后区,可能只能看到50颗星星。而在曼哈顿中部,看到15颗行星都算运气好。

那么,是什么从天空中擦除了这些星星?人造光。我们的眼睛大约要半个小时才能完全适应黑暗。只有这样,我们才能精确分辨来自遥远恒星发出的暗弱光线。但当我们接触到更明亮的灯光时,比如车灯、门廊灯、手电筒或手机屏幕时,我们的眼睛立即就失去了对黑暗的适应能力。在我们日益电气化的世界里,这样的光污染几乎很难逃避。

图3:瑞典湖面上反射出大城市上空的光晕,请注意地平线上的穹顶形状。

正在美国科罗拉多州柯林斯堡(Fort Collins)为美国国家公园服务局下属自然声音和夜空司研究光污染的杰里米·怀特(Jeremy White)解释说,光污染可分为三种形式。第一种是来自特定光源的直射光,如手电筒或头灯,它被称为直射眩光。间接光可以在天空光或“光穹顶”找到,这种光线可以让你知道远处有城市。而射入不想被侵入的地面或建筑物中的光,则被称为光侵扰。

在直射眩光中,光线直接从光源进入某人的眼睛。眩光往往会分散我们的注意力,使我们分心。怀特表示,对于夜间司机来说,面对迎面而来的前灯或明亮闪烁的标志,这是个大问题。此外,这种光也会影响行人,使他们很难看到隐藏在暗处的东西。虽然许多人认为安全灯使他们更安全,但实际上这些直射眩光会让你更难发现不想被人看见的人。

天空发光通常都是属于间接光。从远处看,它像一个光穹顶。当光进入空气中的粒子(如水蒸气、烟雾或其他污染物)中时,就会出现这种穹顶。怀特解释说,这些分子会散射光,产生可见光。他说,这种光照非常明显,从某些城市中心的天空可以被250公里外看到。


图4:这些街灯向各个方向发光,产生直射眩光和光侵入。

它们也可能改变附近树木的生长情况。

当街灯照亮本应属于黑暗空间的地方,或某人的安全灯照亮邻居的房子时,就发生了光入侵现象。怀特解释说:“天空中有天空的光辉,但光入侵发生在地面或建筑物上。”

怀特称,这三种光污染都是由于照明不当造成的。夜晚的光线很重要,但是我们需要在地面上的特定地方发光。许多街道、门廊和安全灯的光线超出了它覆盖的范围,它们可以水平或向空中发光。明亮的广告也能做到这一点。水平光线会引起眩光和光入侵,而向上闪烁的光会使天空发光。两者都能影响到生物。

几乎所有生物都需要经历日夜周期,通常每24小时重复循环。这样的周期称为昼夜节律(Sur KAY dee)。许多植物在早晨开花,其他则只在晚上开花。动物在特定的时间搜寻食物。有的晚上睡觉,白天进食。有些晚上进食,而白天睡觉。在24小时内,光和黑暗的周期性循环通常控制着这种行为。

当昼夜周期中发光部分延长时,动植物的反应就会改变。例如,黑暗时长决定了许多树木何时在春天发芽、开花,以及在秋天何时落叶。当然,并非所有植物都对光暗周期敏感。但是那些生活在街灯或其他全夜灯附近的植物,可能不会在自然状态下休眠。相反,它们一年四季都在生长。这可能导致这些植物无法应对压力条件,如干旱或树叶被昆虫和真菌侵入等。

动物也受到夜间灯光的影响,不仅仅是因为它们的生物钟被改变了。在大城市里,即使没有人在工作,建筑物内的灯也可能在晚上开着。这些灯会吸引候鸟,因为它们经常在夜间旅行。这种鸟进化到利用遥远而昏暗的灯光来引导他们旅行的能力。然而,现在明亮的城市灯光可能会让鸟类感到困惑。它们就像围绕街灯的飞蛾,围绕明亮的建筑绕圈飞行。这种行为会继续下去,直到鸟儿筋疲力尽地摔落地面。它们很容易受到其他威胁,如狗、猫或车辆等。根据国家奥杜邦协会统计,每年晚上有数百万只鸟死于这种人造光。

对于野生动物来说,夜间照明的颜色也有很大的影响。许多路灯发出红光和红外线。电磁光谱包括所有类型的光,红外线正好超出了人们可以看到的红光范围。我们利用红外线辐射探测热量,有些植物用它来决定何时开花,因为温暖的夜晚通常是气候进入变暖周期的标志。那些夜间接受人造光照射的植物,可能比正常情况下提前开花。

红光同样会影响许多鸟类。候鸟往往利用地球磁场来帮助在夜间寻找方向,但他们的大脑似乎需要吸收蓝绿色波长的光,并利用这些磁场的线索。某些波长(比红光波长更长的光)会干扰鸟类利用磁场进行导航的能力。因此,受影响的鸟类可能偏离航向。研究表明,用波长较短的绿色代替长波的红色光有助于候鸟在途中停留。

但是短波长的人造光并不总是良性的。发光二极管或LED灯,往往会散发短波长的光。这些节能灯泡近年来十分流行。明亮的白色等会发出很多蓝光(短波长)的光。这种颜色可以欺骗身体,以为是白天,即使我们的身体可能“知道”当时是深夜。

图5:夜班工人,比如这里的医院工作人员,夜里会遇到明亮的灯光。

这可能会使他们的身体以为是白天,进而带来健康风险。

考虑到电子设备的日益普及,很少有人在晚上体验到完全的黑暗,即使是在家中。当我们入眠时,街灯或汽车发出的光依然透过窗帘边缘在闪烁。即使是装在电子设备上的小灯或时钟收音机上发光的数字,也会破坏我们在黑暗中看东西的能力。

也许令人感到惊讶的是,夜间如此低的光线也可能影响健康。美国加州索尔克生物研究所主要研究基因和行为的专家特雷西·贝德罗希安(Tracy Bedrosian)表示:“夜晚的灯光会扰乱人类的睡眠,而睡眠不足会对健康和行为产生许多负面影响。”

然而,贝德罗希安指出,夜晚的灯光不仅剥夺了人们的睡眠。她在仓鼠测试中发现,随着夜晚的光线逐渐消失,人类和仓鼠的大脑中都会产生一种褪黑素,它能让我们准备好睡觉。但贝德罗希安的研究小组显示,即使暴露在昏暗的光线下,也会导致仓鼠体内的褪黑素减少。

更重要的是,仓鼠的大脑也显示突触数量减少。突触位于2个神经细胞之间,是神经信号传递的必经之路。在患有抑郁症的人身上,存在类似突触减少的情况。贝德罗希安研究发现,存在这类大脑变化的动物表现得好像很沮丧。他们走动较少,对愉快的经历也表现出较少的兴趣,比如喝糖水。

贝德罗希安解释说,对于人类来说,夜晚的光线可能会产生“双重打击”,不仅会扰乱睡眠,还可能诱发疾病。事实上,越来越多的研究表明,夜间光线与乳腺癌的风险增加有关。有些实验表明,褪黑素的降低可能在这方面发挥了负面作用。

图7:这张照片显示了适当的室外照明。这些光被屏蔽以消除直射眩光、光线侵入或天空辉光。

在户外使用柔和或温暖的灯光可以帮助减少天空辉光现象,如果你或者你的父母正在更换室外灯具,考虑下遮挡灯泡直接下射的光线,这可以防止直射炫光,同时将光线集中于最需要照明的地方。奥博霍尔策表示:对付破坏性的夜晚户外照明可能是最容易解决的问题,比如可以关掉电灯。而且它不像其他类型的污染那样,对环境会产生持久伤害。这类污染可以很快消除,人们只需要意识到问题所在,并采取行动。


你,有多久没见过星星了?