Уличное освещение зданий, дорог и рекламных конструкций помогает людям ориентироваться в темноте, но многие астрономы обеспокоены тем, что этот свет может мешать наблюдению за космосом.
Согласно оценкам 2023 года, уровень искусственного света в ночном небе увеличивается на 10% в год.
Я астроном, который возглавлял постоянную комиссию по защите астрономических площадок при Международном астрономическом союзе. Наша работа сосредоточена на идее, что свет от деятельности человека влияет на астрономические обсерватории на вершинах гор.
Хотя орбитальные телескопы, такие как космический телескоп «Хаббл» или космический телескоп Джеймса Уэбба, дают исследователям уникальный взгляд на космос, наземные телескопы также продолжают совершать прорывные открытия.
Телескопы на Земле улавливают свет с помощью гигантских и точных фокусирующих зеркал шириной от 6 до 10 метров. Переместить все астрономические наблюдения в космос, чтобы избежать светового загрязнения, невозможно, поскольку космические миссии намного дороже, а многие крупные наземные телескопы уже работают или находятся в стадии строительства.
В мире насчитывается 17 наземных телескопов с первичными зеркалами такого же размера или больше, чем у 6-метрового зеркала телескопа Джеймса Уэбба, и ещё три строятся с зеркалами размером от 24 до 40 метров.
Новейший телескоп, который сейчас начинает свою научную миссию, — обсерватория Веры Рубин в Чили. У неё есть зеркало диаметром 28 футов и 3-гигапиксельная камера. Одна из её задач — составить карту распределения тёмной материи во Вселенной.
Для этого она соберёт выборку из 2,6 миллиарда галактик. Типичная галактика в этой выборке в 100 раз слабее, чем естественное свечение ночного воздуха в атмосфере Земли, поэтому программа обсерватории Веры Рубин зависит от почти полной естественной темноты.
Любой рассеянный ночью свет — дорожное освещение, подсветка зданий, рекламные щиты — добавит бликов и шума на сцену, значительно уменьшив количество галактик, которые обсерватория Рубин может надёжно измерить за одно и то же время, или значительно увеличив общее время экспозиции, необходимое для получения того же результата.
Астрономов особенно беспокоит искусственный свет в сине-зелёном диапазоне электромагнитного спектра, поскольку это была самая тёмная часть ночного неба. Десять лет назад наиболее распространённым уличным освещением были натриевые газоразрядные лампы. Они производили оранжево-розовое свечение, что означало, что они излучали очень мало синего и зелёного света.
Затем наступила революция светодиодного освещения. Эти лампы излучают широкий спектр цветов с очень высокой эффективностью, что означает, что они производят много света на ватт электроэнергии. Ранние версии светодиодов излучали значительную часть своей энергии в синем и зелёном диапазоне, но современные технологии позволяют добиться такой же эффективности при «более тёплых» светодиодах, которые излучают гораздо меньше синего и зелёного света.
Тем не менее, в бывшем первозданно тёмном ночном небе теперь гораздо больше света, особенно в синем и зелёном, от светодиодов в городах. Широкий спектр цветов от светодиодов влияет на весь спектр, от ультрафиолетового до глубокого красного.
В 2019 году Министерство энергетики США заказало исследование, в котором прогнозировалось, что более высокая энергоэффективность светодиодов означает, что количество электроэнергии, используемой для освещения ночью, снизится, а количество излучаемого света останется примерно на том же уровне.
Но спутники, смотрящие на Землю, показывают, что это не так. Количество света неуклонно растёт, а это означает, что города и предприятия были готовы оставлять свои счета за электроэнергию примерно на том же уровне, когда энергоэффективность улучшалась, а просто получали больше света.
По мере того как человеческая деятельность распространяется с течением времени, многие отдалённые районы, в которых расположены обсерватории, становятся менее отдалёнными. Световые купола из крупных городских районов слегка осветляют тёмное небо на вершинах гор до 320 километров. Когда эти городские районы примыкают к обсерватории, дополнительное свечение неба становится намного сильнее, что затрудняет обнаружение самых слабых галактик и звёзд.
Когда обсерватория Маунт-Вилсон была построена в Национальном лесу Анхелес недалеко от Пасадены, Калифорния, в начале 1900-х годов, это было очень тёмное место, значительно удалённое от 500 000 человек, живших в Большом Лос-Анджелесе. Сегодня в районе Лос-Анджелеса проживает 18,6 миллиона человек, и урбанизация приблизила цивилизацию к Маунт-Вилсон.
Когда обсерватория Китт-Пик впервые строилась в конце 1950-х годов, она находилась далеко от метро Тусон, штат Аризона, с населением 230 000 человек. Сегодня в этом районе проживает 1 миллион человек, и обсерватория Китт-Пик сталкивается с гораздо большим световым загрязнением.
Даже телескопы в более тёмных и уединённых регионах, таких как север Чили или запад Техаса, испытывают световое загрязнение от промышленной деятельности, такой как открытая добыча полезных ископаемых или нефтегазовые объекты.
Европейская южная обсерватория, которая управляет четырьмя из крупнейших в мире оптических телескопов, сталкивается с интересной современной проблемой. Их площадка в северной части Чили очень удалена, и она официально регулируется строгими национальными правилами, защищающими тёмное небо.
Однако компания AES Chile, поставщик энергии при поддержке инвесторов из США, объявила в декабре 2024 года о планах по развитию крупного промышленного предприятия и транспортного узла вблизи обсерватории. Завод будет производить жидкий водород и аммиак для зелёной энергетики.
Хотя формально это соответствует национальным нормам освещения, полностью построенная работа может рассеивать достаточно искусственного света в ночное небо, чтобы превратить первозданную темноту нынешней обсерватории в состояние, подобное некоторым обсерваториям, расположенным сейчас вблизи крупных городских районов.
Это световое загрязнение может означать, что у объекта не будет такой же возможности обнаруживать и измерять самые слабые галактики и звёзды.
Световое загрязнение влияет не только на обсерватории. Сегодня вокруг 80% населения мира нет возможности увидеть Млечный Путь ночью. Некоторые азиатские города настолько яркие, что глаза людей, гуляющих на улице, не могут адаптироваться к темноте.
В 2009 году Международный астрономический союз объявил, что существует универсальное право на звёздный свет. Тёмное ночное небо принадлежит всем людям — его впечатляющая красота — это то, что может оценить не только астроном.