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《中國科學報》光汙染:亮了城市,暗了星空

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昆明白龍翻譯 发表于 2016-6-24 22:49 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 云南省昆明市 电信

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轉載來源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/6/349460.shtm

作者:袁一雪 來源:中國科學報 發佈時間:2016/6/24

光汙染:亮了城市,暗了星空

        ■本報記者 袁一雪

        當人們將光照程度作為城市發達程度的衡量標準時,大都市的星光也正在「黯淡消失」中。

        曾幾何時,夜晚璀璨的星空帶給人無限的遐思,對星空的探索也催生了天文學這門基礎學科。早在4300年前,中國古人就已經能「觀天授時」,通過肉眼觀測星空確定了二十四節氣,以指導農業生產。但是隨著城市化進程的加快,越來越多生活在城市裡的人發現,星星似乎「消失不見」了。

        6月10日,美國《科學進展》雜誌上的研究發現,由於光汙染問題,現在地球上已有三分之一的人口看不到夜空中明亮的銀河。這項研究根據高精度衛星成像數據,並結合全球2萬多個地面站點的觀測得出了如此結論。

        來自意大利、德國、美國和以色列的研究人員製成了迄今最精確的全球光汙染影響評估地圖集。結果顯示,80%的地球人生活在受人工光線汙染的天空下,北美近80%的人口與歐洲60%的人口無法看到銀河。

        這張地圖集顯示,全球光汙染最嚴重的是新加坡,接下來的是科威特、卡塔爾、阿聯酋、沙特阿拉伯、韓國、以色列等。在歐洲西部,只有少數地區未受光汙染影響,包括英國蘇格蘭、瑞典、挪威以及西班牙和奧地利的部分地區。受光汙染影響最小的國家是乍得、中非共和國和馬達加斯加。

        研究表明,夜間光汙染不僅讓人難以看到銀河,還會造成其他問題,比如浪費能源和金錢、損害生物多樣等。研究人員建議儘可能減少晚間不必要的光照,尤其要減少能干預晝夜節律的藍色光,同時要防止高於水平面的照射光線。


        天文光學觀測的殺手

        關於光汙染影響天文光學觀測的新聞在近幾年層出不窮,早在2010年,就有媒體曝出,國內「大天區面積多目標光纖光譜望遠鏡(LAMOST)」面對著所在城市擴大建設規模,導致夜天光亮度增加使觀測受到影響的威脅。媒體報導稱,當時,國家天文台研究員鄧李才還專門上書國家天文台及中國科學院有關領導,指出如果將一個項目建在LAMOST正南面直線不到1000米的地方,「感覺上是巡天科學的生死問題……對LAMOST的科學研究是災難性的」。

        無獨有偶,2013年,面對日益嚴重的霧霾和城市燈光亮度增加,赫赫有名的被譽為「中國現代天文學搖籃」的紫金山天文台設在南京紫金山的觀測站也結束了天文觀測的歷史,變身為科普博物館。

        光汙染問題並非近幾年才開始爆發,早在20世紀30年代國際天文界就提出了光汙染的概念。當時對光汙染的理解是城市室外照明使天空發亮造成對天文光學觀測的負面的影響。

        後來,我國的全國科學技術名詞審定委員會審定公佈光汙染的定義,包括兩種:一是過量的光輻射對人類生活和生產環境造成不良影響的現象;二是影響光學望遠鏡所能檢測到的最暗天體極限的因素之一。通常指天文台上空的大氣輝光、黃道光和銀河系背景光、城市夜天光等使星空背景變亮的效應。

        若想瞭解城市中光汙染到底有多嚴重,首先要明確與光有關的概念。比如照度,是反映光照強度的一種單位,其物理意義是照射到單位面積上的光通量,照度的單位是每平方米的流明(Lm)數,也叫勒克斯(Lux)。根據不同條件下的光照情況,科學家們也給出了相對應的照度。

        不過,在夜晚的城市中,燈光往往讓照度增加。上海天文台研究員唐正宏告訴《中國科學報》記者,根據1985年國際天文學聯合會(IAU)的建議,世界級的高質量天文台人為光的背景增加應少於10%,即人為光的背景的增加不超過0.1等,國家級的不超過0.2等,即光汙染的比例只能小於20.2%。而1998年的一份對上海天文台佘山觀測站周圍光汙染的測試表明,光汙染比例高達591%,這表明人為光的影響已經大大高於天空本身的亮度。


        尋找「消失」的星星

        為了衡量一個地區是否存在光汙染及光汙染的嚴重程度,來自美國的科學家約翰·波特爾建立了一套「黑暗天空分類法」,將光汙染危害分為九個等級,由弱到強排列。比如,第一級是完全黑暗的天空,黃道光、黃道帶以及對日照都能看到。天蠍座和人馬座中的銀河區域可以在地面上投下淡淡的影子。裸眼的極限星等可達到7.6至8.0等;天空中的木星或金星甚至會影響肉眼對黑暗的適應程度等。而在第九級,在城市中心的天空,整個天空被照得通亮,甚至在天頂方向也是如此。許多熟悉的星座已無法看見,巨蟹座、雙子座等闇弱的星座根本看不到……

        當然,這只是可見光對天文觀測的影響,實際上,在其他電磁波段也同樣存在干擾。「現代天文觀測是全波段觀測,即包括從無線電波、紫外線、可見光到紅外線、X-射線、Gamma射線等波段的觀測手段。所以城市內手機基站等無線電發射裝置也會對天文觀測產生影響。」唐正宏表示。

        但是,「天文觀測的特點就是尋找闇弱輻射的天體,而越暗的星體一般說來距離越遠」。中國國家天文台研究員趙永恆對《中國科學報》記者解釋說,「但目前城市光汙染、無線電噪聲的日益嚴重,這讓大口徑高靈敏度的天文望遠鏡在這樣的背景下無法看到闇弱輻射的星體。」所以,為了更好地觀測,不少天文台不得不將觀測站建設在偏遠地區的群山之間。「中國正在新建的一個天文觀測站就在西藏阿里地區,那裡空氣稀薄,條件艱苦。」唐正宏無奈地表示。

        而現在,國際天文學聯合會甚至在下面成立了天文台址的保護委員會。「世界遺產組織也希望把暗夜作為遺產保留下來。」趙永恆表示。


        呼籲科學用光

        如此一來,天文光學觀測與城市景觀照明是否會無法達成一致,而永遠地「背道而馳」?答案並不盡然,「我們並不想阻礙城市變亮的進程,只是希望可以科學用光。」趙永恆與唐正宏給出了相同的答案。

        「減少城市中的射燈,因為這樣的燈光對於天文光學觀測影響最大。」趙永恆指出。這種高瓦數的燈光照向天空,幾乎成為夜間的太陽。

        趙永恆認為,並不需要讓城市的燈光關閉,只需加個燈罩,讓燈光向下照明而非直射天空就會顯著減少對天文觀測的影響。

        「這樣的做法實際上也是節能減排的一種方法。」唐正宏舉例說,比如城市道路照明燈光不加燈罩的情況下,每個路燈可能需要20W的燈泡,因為燈光並不匯聚。如果在燈泡上方加裝一個反光好的燈罩,算上燈罩的反射光,那麼同樣的照度只需要10W的燈泡就可以實現了。

        除了路燈外,一些霓虹燈等景觀照明,如果按時關閉也可讓天文觀測與節能減排實現「雙贏」。國際上,也有很多天文學家向其所在的社會推薦使用低壓鈉蒸汽燈,這是因為其單波長的特性使其釋出的光線極易隔濾,而且價格不高。在1980年,美國加利福尼亞州聖荷西將所有街燈均改為使用低壓鈉蒸汽燈,這大大方便了其附近的利克天文台的觀星活動。現在美國亞利桑那州及夏威夷州也在推行相似的計劃。

        甚至有些國家也開始了重訂照明計劃,如英國,已提出了詳細的郊區照明計劃以保護環境。加拿大亞伯達省卡加利在2002年至2005年間亦將大部分住宅區的街燈換成更高效率的類型。

        《中國科學報》 (2016-06-24 第3版 科普)


 楼主| 昆明白龍翻譯 发表于 2016-6-25 00:19 | 显示全部楼层 来自: 云南省昆明市 电信
我記得2014年有一次在Yahoo奇摩新聞上有一篇「從太空看東北亞,北韓黑壓壓一片」的報導,大意是說從衛星照片來看,整個東亞到晚上燈火輝煌,朝鮮半島北部卻一片漆黑。我在下面評價說:「城市繁榮不見得都是好,副作用是嚴重的光汙染,連銀河都看不見了」,結果遭到別人回嗆:「北韓沒有光汙染,最合你心意!你去北韓吧!」我當時真的想罵髒話。

(註:臺灣人把北朝鮮稱為「北韓」)
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wtyu21 发表于 2016-6-25 00:40 | 显示全部楼层 来自: 香港 城市电讯有限公司
香港人也習慣叫北韓~ 從地球光污染地圖上看過去,北韓土地上真的漆黑一片,想起來在哪裡看星星是多麼的好環境~
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xinghai 发表于 2016-6-25 04:50 | 显示全部楼层 来自: 英国
少年時代家在市区边缘向海。夏夜看着天蝎座,连蝎子尾巴的小星点也數得清,冬天更不用说,M42肉眼也蒙蒙可以辨认。现在人为光污严重,只能看到几颗亮星而己。
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宇航者 发表于 2016-7-1 14:27 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 山东省 移动(全省通用)
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2248310934 发表于 2018-12-20 09:42 | 显示全部楼层 来自: 福建省莆田市 第六中学
环境越来越差了
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