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光害

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2012年5月于国际太空站拍摄的夜间地球。下方明亮的光迹来自于基多、瓜亚基尔和波哥大等南美北部的大城。虽然和其他发展程度更高的城市相比,此区的光害规模相对较小,但亮度已足以盖过当地原有的星空。影像总曝光时间约30分钟,下方蓝色光点是南大西洋上的雷暴。
2012年5月于国际太空站拍摄的夜间地球。下方明亮的光迹来自于基多瓜亚基尔波哥大南美北部的大城。虽然和其他发展程度更高的城市相比,此区的光害规模相对较小,但亮度已足以盖过当地原有的星空。影像总曝光时间约30分钟,下方蓝色光点是南大西洋上的雷暴
同是位于美国犹他州的夜空,不同地点能看到的星星数量却随当地城市发展程度有很大的不同,而光污染是造成此差异最主要的原因。影像中的景物亮度和实际以肉眼观看的效果差不多。
同是位于美国犹他州的夜空,不同地点能看到的星星数量却随当地城市发展程度有很大的不同,而光污染是造成此差异最主要的原因。影像中的景物亮度和实际以肉眼观看的效果差不多。

光害,或称光污染(light pollution),是人类过度使用照明系统而产生的问题。最显而易见的影响是城市夜空里的星体被众多大厦的灯光所覆盖而消失了。这使得观察宇宙的研究受到影响,而且亦破坏了生态平衡。自1980年代初以来,全球暗天运动开展,这个运动的目的正是为了鼓励人们减少使用照明系统以减少光污染的问题。

光害是工业发展的副产品,主要是来自家居照明、广告、商业产品、办公大楼工厂街灯及露天大型运动场。而受光害影响的国家主要是发达国家,如美国欧洲各国及日本。值得注意的是,小量的光害亦会制造颇严重的问题。

近年私人宇宙航行开始出现,使得在以宇宙为基地的轨道广告板在可见的将来会成为可行的事,而这亦可能是新的光害源头。为了防止这种情况发生,美国国家航空航天局在2005年5月通过了禁止在地球轨道进行显眼的广告的法例。[1][2]但是其他国家仍未就此展开相应的工作。

光害问题

凤凰城是美国亚利桑纳州的最大城,入夜后来自城内的人造灯光从远达88公里的郊区都能看见。
凤凰城美国亚利桑纳州的最大城,入夜后来自城内的人造灯光从远达88公里的郊区都能看见。

光害是对健康有害和浪费能源的光线。光害的量与该地区附近释放出的光线是直接相关性的。

某些政客表示希望减少光害,然而,他们指出在现实上要人民关掉照明系统是不切实际的。这是因为工业社会的经济极度依赖照明系统。所以他们亦指出这是一个传统的污染问题,无法阻止其长远的负面影响。结果,大部分政治家得出的结论是光害只能靠人民自己慢慢地改变其生活习惯而减少,并没有其他实质办法。

部分工业团体亦认为光害是重要问题,如英国的照明工程师公会为其会员提供了光害的资讯,光害制造的问题及如何减少光害的指引。[3]

广告代理商和投放广告者希望透过耀目的强光来吸引别人的注意力,然而其他人却可能感到烦厌。另一种常见的光害是家居照明系统的光线越过私人界线而照向邻居,并且是对其毫无作用的,这会使其感到极大的困扰。

因为对于什么光线可以接受,何人需要为光害负责这些问题上各人均有不同的看法,因此有时在不同的团体间有需要为此进行协商。即使是政府相关部门对光害问题亦采取弹性的处理手法,主要是参考该光源背后的利益、信念及社会的接受程度。根据估计所得的结果,将超标的光线限制在法定的可以接受范围内。

光害种类

新西兰蒂帕帕满月时的夜景,基本上月色已被大厦的灯火所掩盖
新西兰蒂帕帕满月时的夜景,基本上月色已被大厦的灯火所掩盖

光害是由很多问题汇聚而成的。

光害骚扰

光害骚扰是指不必要的光线进入了私人空间,如自己房居的照明光线过于耀目,影响到邻居,使其感到不适。照明系统的强光照向邻居的家里,阻碍其睡觉是常见的光害骚扰之一。

天空的星星所发出的微弱光线经常会被城市里强烈的灯火所掩盖,令观星活动变得甚为困难,观星者很多时候需要移师至寂静及漆黑的乡村进行。

眩光

眩光是直接观看照明系统核心而产生的短暂目眩现像。街灯的光线直入行人及司机的眼睛里能够造成长达一小时的目眩,这可能会酿成意外。此外,眩光会使人们分辨光度强弱的能力降低,在短时间内难以恢复。

杂乱

杂乱(Light clutter)是指光线过度所造成的现像。多种不同光线组合起来可能会造成混淆,使人们留意不到障碍物,从而酿成意外。杂乱这情况在街灯设计错乱的马路上尤其常见,要么光度不足,要么光度太强,要么光线颜色不同,这会使司机的视觉被其分散,并酿成意外。

霞光

入夜的曼哈顿市中心,可见天空映照着非常强烈的霞光
入夜的曼哈顿市中心,可见天空映照着非常强烈的霞光

霞光(Skyglow)是指人口稠密地区所能看到的辉光效果。这是由各大厦互相反射其他大厦的光线,并再由附近大气反射至天空所造成的效果。这个反射与该光线的波长有密切的关系。在日照时使天空变为蔚蓝色的瑞利散射现象在这里亦可以适用于这些互相反射的光线,结果人们在夜里亦可看到天空呈现深蓝色。这会减低了天空与星星的对比度,使得观察星星的光线变得困难,所以星星便像是从天空消失了。

自从波特尔暗空分类法天空与望远镜杂志[4][5]刊登后,天文学家开始使用其来衡量霞光,波特尔暗空分类法将黑暗天空受到天空辉光影响的程度分为一至九级,每级均有详细的介绍,这方便了天文爱好者选择合适的地点观星。

光害影响

香港维多利亚港夜景,入夜后仍灯火通明
香港维多利亚港夜景,入夜后仍灯火通明
墨西哥城入夜后天空仍然光亮
墨西哥城入夜后天空仍然光亮

光害浪费能量,并增加危险性,破坏黑夜的天空,而且可能损害人类及动物的健康。

当光线并不是照射至预定目标时,便会浪费能量,如某些固定的光源向天空照射而不是向地面照射。而当制造的光线比需要的多时,亦会浪费能量。部分国家在签订京都议定书后开始研究减少使用能量的方法,而个人、组织及各国政府部们有时亦会寻求更有效率使用光线的方法以减少电费的开支。

很多人在夜里要以光线来增加安全感,部分人亦指出充足的光线可以减少罪案发生。但是错乱的安全灯可能会适得其反,所以如何正确地使用光线及增加光线的使用效率是重要的问题。

光害会影响天文活动,很多城市居民不能够在夜空里看到星星。这也严重损害了天文爱好者及普通市民的雅兴,所以现在已有人提倡要静化夜空,对星空进行保育,并视为文化保育运动之一。 [6]

人类健康

生态问题

光害影响了动物的自然生活规律,受影响的动物昼夜不分,使得其活动能力出现问题。此外,其辨位能力、竞争能力、交流能力及心理皆会受到影响,更甚的是猎食者与猎物的位置互调。

有研究指出光害使得湖里的浮游生物的生存受到威胁,如水蚤,因为光害会帮助藻类繁殖,制造红潮,结果使湖里的浮游生物死亡及污染水质。[17]

光害亦可在其他方面影响生态平衡。举例来说,鳞翅类学者及昆虫学家指出夜里的强光影响了飞蛾及其他夜行昆虫的辨别方向的能力。[18]这使得那些依靠夜行昆虫来传播花粉的植物因为得不到协助而难以繁衍,结果可能导致某些种类的植物在地球上消失,并在长远而言破坏了整个生态环境

候鸟亦会因为光害影响而迷失方向。据美国鱼类及野生动物部门推测,每年受到光害影响而死亡的鸟类达至四至五百万,甚至更多。[19]因此,志愿人士成立了关注致命光线计划,并与加拿大多伦多及其他城市合作在候鸟迁移期间尽量关掉不必要的光源以减少其死亡率。

此外,刚孵化的海龟亦会因为光害的影响而死亡。这是因为它们在由巢穴步向海滩时受到光害的影响而迷失方向,结果因不能到达合适的生存环境而死亡。[20]年幼的海鸟亦会受到光害的影响使它们在由巢穴飞至大海觅食时迷失方向。

夜蛙及蝾螈亦会受到光害影响。因为它们是夜行性动物,它们会在没有光照时活动,然而光害使他们的活动时间推迟,使其活动及交配的时间变短。

减少光害

减少光害可以由很多方面做起,如减少天空辉光、减少令人目眩的光线、减少光害骚扰及减少杂乱。根据不同的光害产生的问题,解决方法亦会有所不同。可能的解决方法包括:

  • 改善固定光源的照射,使其可以准确地照射到需要的地方,而不是向四周漫射。
  • 改善光源的种类,使得光波较不容易产生光害问题。
  • 重新评估现在的照明计划,及重新设计部分或全部这类型计划,使得只有真正需要照明的地方才会受到光线照射,其他地方则尽可能关掉光源。
  • 在夜间,使用低色温、低蓝光的照明。

改善照明系统

直接照射的街灯,这是密闭式照明系统的范例,可以确保光线照射到真正需要的地方,从而节省能量
直接照射的街灯,这是密闭式照明系统的范例,可以确保光线照射到真正需要的地方,从而节省能量
散射的街灯,这样光线便会向四周散射,结果浪费能量
散射的街灯,这样光线便会向四周散射,结果浪费能量

很多社会运动家主张尽量使用密闭式的固定光源,使得光线不会被散射。此外,改善光源的发射方法及方向使得所有光线皆射得其所,以尽量减少照明系统的开启。

密闭式照明系统在正确安装后,可以减少光线泄漏至发射平面以上空间的可能。而照射至下面的光线往往正是射得其所,因为当光线向上射至大气层后,便会产生天空辉光。部分政府及组织正在考虑或实行将街灯及露天体育场的照明系统改为密闭式照明系统。

密闭式照明系统可以防止不必要的光线泄漏,并能减少天空辉光,同时亦可减少眩目的光线,因为光线不再散射,人们受到不必要光线影响的情况变少。而且计划推行者亦指出密闭式照明系统能更有效运用能量,因为光线会被照射到需要的地方而非不必要地散射至天空。

密闭式固定光源使得使用低能量消耗的灯炮变得更亮,有时效果比起使用高能量消耗但散射的灯泡更好。不过在任何照明系统里,天空辉光都有可能会因为地面反射光线而生成,这种反射应尽量减少,如尽量减少使用高能量消耗的照明系统及两个照明系统间尽量相距较远。[21]

最普遍的关于密闭式固定照明系统的批评是其美学价值不足。此外历史上固定照明系统并非大型市场,可说是无利可图。基于其特别的照射方向,密闭式固定照明系统有时亦需要专业技师来安装以达致最佳效果。

调整照明系统

不同照明系统有不同的特性及效能,但经常出现的情况是照明系统错配,而这便会造成光害。通过重新选取恰当的照明系统,光害的影响便可尽量减少。

部分照明系统,依照能量消耗效率排例:

照明系统种类 颜色 效率(流明/瓦特
低压钠蒸汽灯 黄色 80 - 200
高压钠蒸汽灯 黄白色/橙色 45 - 130
复合金属灯 蓝白色/白色 60 - 120
水银灯 蓝色/白色 13 - 48
白炽灯 黄色/白色 8 - 25

很多天文学家向其所在的社会推荐使用低压钠蒸汽灯,这是因为其单波长的特性使其释出的光线极易隔滤,而且价格不高。在1980年,美国加利福尼亚州圣荷西将所有街灯均改为使用低压钠蒸汽灯,这大大方便了其附近的利克天文台的观星活动。现在美国亚利桑那州夏威夷州也在推行相似的计划。

但使用低压钠蒸汽灯的固定照明系统会较其他的体积为大,颜色亦不能分辨,这是因为低压钠蒸汽灯所释出的为单波长的光线,此外还与黄色的交通灯光线发生冲突。因此,很多政府部分均使用更容易控制的高压钠蒸汽灯来作为街灯提供照明。

夜间使用低色温照明

光线色温越低、蓝光越少,对于褪黑激素分泌的抑制越少,因此在夜间改用低色温照明可以减少光线对生理时钟的扰乱(低色温光线颜色较黄、更低者类似烛光);而目前流行的LED街灯常见白光(较高色温),夜间使用低色温照明可能会有增加健康风险有反作用。

重订照明计划

在部分情况,重订现有的照明计划会更有效率,如关掉非必要的户外照明系统及只在有人的露天大型运动场

现实上亦有国家开始重订照明计划,如英国,其首相已提出了详细的郊区照明计划以保护环境。[22]

加拿大亚伯达省卡加利在2002年至2005年间亦将大部分住宅区的街灯换成更高效率的类型。这个计划是为了节省开支及保护环境,安装费用估计到2011年或2012年便被会节省的开支抵消。[23]

参看条目

外部链接

相关团体

光害研究

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其他相关连结

参考文献

  1. ^ FAA: No Billboards in Space. [2013-05-07]. 
  2. ^ US government says no billboards in space. [2013-05-07]. 
  3. ^ Institution of Lighting Engineers recommendations. ((已失效) 原始内容 请检查|url=值 (帮助)存档于2005-12-23). 
  4. ^ Bortle, John E. Observer's Log—Introducing the Bortle Dark-Sky Scale. Sky & Telescope. February 2001. 
  5. ^ Bortle, John E. The Bortle Dark-Sky Scale. Sky & Telescope. Sky Publishing Corporation. February 2001 [2007-09-08]. 
  6. ^ 光害严重星星不见了!. [2013-05-07]. 
  7. ^ Hansen, J. Increased breast cancer risk among women who work predominantly at night. Epidemiology (Cambridge, Mass.). 2001, 12 (1): 74–7. PMID 11138824. doi:10.1097/00001648-200101000-00013. 
  8. ^ Davis, S; Mirick, DK; Stevens, RG. Night shift work, light at night, and risk of breast cancer (PDF). Journal of the National Cancer Institute. 2001, 93 (20): 1557–62. PMID 11604479. doi:10.1093/jnci/93.20.1557. (原始内容 (PDF)存档于2012-05-13). 
  9. ^ Schernhammer, ES; Laden, F; Speizer, FE; Willett, WC; Hunter, DJ; Kawachi, I; Colditz, GA. Rotating night shifts and risk of breast cancer in women participating in the nurses' health study. Journal of the National Cancer Institute. 2001, 93 (20): 1563–8. PMID 11604480. doi:10.1093/jnci/93.20.1563. 
  10. ^ Bullough, JD; Rea, MS; Figueiro, MG. Of mice and women: light as a circadian stimulus in breast cancer research (PDF). Cancer causes & control : CCC. 2006, 17 (4): 375–83. PMID 16596289. doi:10.1007/s10552-005-0574-1. 
  11. ^ Kloog, I; Haim, A; Stevens, RG; Portnov, BA. Global co-distribution of light at night (LAN) and cancers of prostate, colon, and lung in men. Chronobiology international. 2009, 26 (1): 108–25. PMID 19142761. 
  12. ^ Susan L. Burks, Managing your Migraine, Humana Press, New Jersey (1994) ISBN 0-89603-277-9
  13. ^ Cambridge Handbook of Psychology, Health and Medicine, edited by Andrew Baum, Robert West, John Weinman, Stanton Newman, Chris McManus, Cambridge University Press (1997) ISBN 0-521-43686-9
  14. ^ L. Pijnenburg, M. Camps and G. Jongmans-Liedekerken, Looking closer at assimilation lighting, Venlo, GGD, Noord-Limburg (1991)
  15. ^ Knez, I. EFFECTS OF COLOUR OF LIGHT ON NONVISUAL PSYCHOLOGICAL PROCESSES. Journal of Environmental Psychology. 2001, 21 (2): 201. doi:10.1006/jevp.2000.0198. 
  16. ^ Fonken, L K; Finy, M S; Walton, James C.; Weil, Zachary M.; Workman, Joanna L.; Ross, Jessica; Nelson, Randy J. Influence of light at night on murine anxiety- and depressive-like responses. Behavioural Brain Research. 28 December 2009, 205 (2): 349–354. PMID 19591880. doi:10.1016/j.bbr.2009.07.001. 
  17. ^ Marianne V. Moore, Stephanie M. Pierce, Hannah M. Walsh, Siri K. Kvalvik and Julie D. Lim. Urban light pollution alters the diel vertical migration of Daphnia (PDF). Verh. Internat. Verein. Limnol. 2000, 27: 1–4. 
  18. ^ Kenneth D. Frank. Impact of outdoor lighting on moths. Journal of the Lepidopterists' Society (International Dark-Sky Association). 1988, 42: 63–93. (原始内容存档于2006-06-17). 
  19. ^ D. Malakoff. Faulty towers. Audubon. 2001, 103 (5): 78–83. 
  20. ^ M. Salmon. Artificial night lighting and sea turtles (PDF). Biologist. 2003, 50: 163–168. [永久失效链接]
  21. ^ NYSERDA How-to Guide to Effective Energy-Efficient Street Lighting for Planners and Engineers. NYSERDA-Planners (October 2002). New York State Energy Research and Development Authority.
  22. ^ Towards good practice. Lighting in the countryside. [2008-01-16]. (原始内容存档于2008年1月8日).  Department for Communities and Local Government, United Kingdom.
  23. ^ of Calgary: Envirosmart Streetlight Retrofit Program[永久失效链接]. calgary.ca
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