Искусственное освещение Земли растет небывалыми темпами

Искусственное освещение Земли растет небывалыми темпами

В течение последних столетий, особенно в последние десятилетия, улучшение световой эффективности источников света и стремление к энергосбережению привели к огромному росту использования искусственного освещения. Причем, первое условие, а именно улучшение световой эффективности, способствовало скачкообразному увеличению использования света в ущерб второму условию, то есть экономии. Парадокс.

Независимо от исторического или географического контекста, люди склонны использовать столько искусственного света, сколько могут купить. Во второй половине XX века наружное освещение стало обычным явлением с появлением электрического света и количественно росло со скоростью от 3 до 6% в год. В результате мир получил и продолжает переживать повсеместную, так называемую, «потерю ночи».

Возникает вопрос о том, продолжится ли рост использования наружного освещения экспоненциально или мы приближаемся к насыщению спроса. 

В противовес к тому, что существующего уровня насыщенности света уже достаточно для решения любой желаемой визуальной задачи, имеются факторы, снижающие спрос засветки всего и вся:

  • опасения ученных о том, что чрезмерное воздействие искусственного света может влиять на сон и здоровье человека;

  • требования жизни общества к переходу к уменьшению спроса на электроэнергию;

  • стремление местных органов власти сократить расходы на освещение;

  • и даже, появившиеся в последние годы, требования экологов о создании охраняемых районов «темного неба».

Если предположить, что насыщение спроса еще не достигнуто, то возрастающая световая эффективность, полученная благодаря светодиодным светильникам, вместо экономии энергии, приведет к увеличению уровня светового излучения и площадей, залитых искусственным светом.

Рост уровня освещенности в наружном освещении в глобальном масштабе могут быть измерены только из космоса, например, с помощью спутников Земли, но космические спутники появились только недавно. Известные старые изображения Земли в ночное время были получены на некалиброванном датчике со спутника, запущенного по программе Defense Meteorological Satellite Program (DMSP). 

Хотя DMSP проводились значительные исследования с использованием временных рядов, большинство анализов были сфокусированы на других факторах дистанционного зондирования (социально-экономическая деятельность или наблюдение рыболовных судов и так далее), и не давали более или менее ясной картины о тенденциях в самом освещении. 

Сравнительно недавно в сети появились данные комплекса VIIRS DNB (Видимый инфракрасный рентгенограммный комплекс данных дневного/ночного диапазона), уже учитывающие использование уличного светодиодного освещения. Комплекс получил первые в мире глобальные калиброванные измерения ночного освещения в спектральной полосе от 500 до 900 нм.

Доступные данные DNB показывают, что в течение периода 2012-2016 годов площадь освещенных областей увеличивались в большинстве стран на 2,2% в год. Интенсивность света ранее освещенных областей так же увеличивалась на 2,2% в год. 

В целом, свечение зон, освещенных выше других, увеличилось на 1,8% в год. Есть и такое, что в некоторых странах интенсивность свечения снизились. Происходило это по разным причинам, в некоторых случаях вследствие войн, проходящих на этих территориях (например, в Йемене и Сирии). Данные были стабильны только в нескольких странах, включая самые яркие страны в мире (например, Италия, Нидерланды, Испания, ну и конечно же США). За некоторыми исключениями рост освещения наблюдался по всей Южной Америке, Африке и Азии. 

Географические закономерности изменения искусственного освещения.

Географические закономерности изменения искусственного освещения.


Абсолютное изменение освещенной области с 2012 по 2016 год

Абсолютное изменение освещенной области с 2012 по 2016 год.

Во многих крупных городах интенсивность свечения уменьшалась в центре, но увеличивалась в отдаленных районах и даже пригородах. Эти изменения скорее всего напрямую связаны с заменой старых типов светильников светодиодными. Это наглядно демонстрируется на фотографиях Милана, полученных астронавтами на Международной космической станции в 2012 и 2015 годах. Цвет свечения уличных фонарей в городе изменился с оранжевого (натриевые лампы) на белый (LED), тогда как окружающие области оставались оранжевыми. Подобные переходы можно наблюдать во многих городах мира.

Изменение технологии освещения в Милане

Изменение технологии освещения в Милане, Италия, наблюдаемое из космоса.

Цветные фотографии городов в ночное время 2012 и 2015 годов предоставлены Отделом наук о Земле и дистанционного зондирования Космического центра НАСА с идентификацией и геопривязкой Европейского космического агентства и Международного астрономического союза. 

Увеличение уровня свечения в районах вокруг городов может быть результатом нескольких процессов. Во многих случаях города расширяются в новые районы, делая городские окраины (которые ранее были лишь частично урбанизированными) более яркими. В других случаях увеличение свечения может быть связано с расширением электрификации или увеличением уровня жизни в прилегающих районах. Наконец, часть света, наблюдаемого спутником, не является прямым, а рассеянным атмосферой. Для очень ярких городов этот эффект вызывает свечение над соседними областями, которые или мало, или вообще не освещены. Переход на светодиодное освещение значительно увеличивают это «небесное сияние», потому что атмосфера больше рассеивает коротковолновый свет. 

Экономика и уличное освещение

Основными аргументами для перехода на светодиоды для наружного освещения являются экономия и сокращение потребления энергии. Эти задачи были реализованы во многих городах, перешедших на светодиодные уличные фонари. Однако в глобальном (и часто национальном) масштабе эти локальные сокращения энергопотребления перевешиваются увеличением освещения в других областях вследствие установки дополнительного освещения. Это и не удивительно, потому что снижение затрат на освещение позволяет увеличить использование света в областях, ранее не освещённых или освещённых менее интенсивно. 

Таким образом, «энергосберегающие» эффекты наружного светодиодного освещения для бюджетов страны оказались менее важными, чем можно было ожидать. И более важным для них явился факт увеличения светоотдачи новых светильников по сравнению со старыми типами светильников.

Поэтому представленные здесь результаты опровергают (или по крайней мере подвергают сомнению) гипотезу о больших сокращениях глобального потребления энергии для наружного освещения из-за внедрения твердотельного освещения. 

Весьма скромная корреляция между ростом ВВП и уровнем уличного света в национальном масштабе, вероятно, является таковой из-за относительно кратковременного характера сбора данных. Для выявления всех условий и причин требуется время. Поэтому масштабы эффекта резкого скачка наружного освещения следует пересмотреть позже, когда станет доступен более продолжительный период наблюдения. 

Экология и уличное освещение

В ближайшей перспективе представляется, что искусственное излучение света в окружающую среду будет продолжать расти, что еще больше разрушит экологическое световое равновесие на оставшихся участках Земли, пока еще пребывающих в естественных условиях суточных световых циклов. Экологи утверждают, что искусственный свет является загрязнителем окружающей среды. В числе прочих, световое загрязнение несет угрозу 30% позвоночных и более 60% беспозвоночных ночных животных, наружный искусственный свет также вредно воздействует на растения и микроорганизмы. И все больше подтверждений получает предположение о негативном воздействии светового загрязнения на здоровье человека. Не исключено, что долгосрочной перспективе, спрос на темное небо и неосвещенные спальни превысит спрос на свет в богатых странах.

Невольно вспоминается старая добрая поговорка «Все хорошо, что в меру». Человечество в процессе эволюции получает все больше и больше «игрушек», применение которых не ограничивается ничем, кроме физических и экономических возможностей. И лишь спустя время, обжегшись, начинает задумываться о возможных последствиях.

Хочется верить, что такая добрая и благая вещь, как свет, в результате необдуманного применения, не станет причиной бед для людей.

Расширение освещения DNB с сентября 2012 года (голубой) до сентября 2016 года (красный) в Дохе, Катар

Расширение освещения с сентября 2012 года (голубой) до сентября 2016 года (красный) в Дохе, Катар.
Недавно освещенные области выражены как ярко-красный, так как они не были освещены (черные) в 2012 году.

   
По материалам сайта  Science Advances 

Ваш менеджер

Раиля Шарипова

Закажите светильник на ТЕСТ-ДРАЙВ 

Пишите нам по любым вопросам и мы
постараемся вам помочь

Оставьте свой телефон и наш специалист
перезвонит в ближайшее или указанное в
тексте сообщения время.