Освітня програма Globe at Night («Земля вночі») від Національної дослідницької лабораторії видимої та інфрачервоної астрономії (National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory, NOIRLab) США показала, як збільшення світлового забруднення позбавляє нас нічного неба.

Разючий аналіз Globe at Night — громадської наукової програми, яку виконує NOIRLab Національного наукового фонду (National Science Foundation, NSF) США — приводить до висновку, що кількість зір, які людина може бачити неозброєним оком, зменшується досить швидко. Дослідження показало: штучне освітлення робить нічне небо для людського ока яскравішим швидше, ніж це видно з супутникових вимірювань. Результати дослідження, оприлюднені в журналі Science, свідчать про унікальний внесок, який аматори астрономії (громадянські вчені) можуть зробити у важливих галузях досліджень.

Від світлої дуги Чумацького Шляху до десятків карколомних фігур сузір’їв, «намальованих» зорями, — неозброєне людське око має в змозі ясної темної ночі бачити кілька тисяч зір. На жаль, світлове забруднення, що невпинно зростає, позбавило приблизно 30% людей у всьому світі та приблизно 80% людей у Сполучених Штатах можливості бачити Молочний Шлях. У статті в журналі Science зроблено висновок, що проблема швидко загострюється.

Нове дослідження, засноване на громадянській науці, проливає тривожне світло на проблему «світіння неба» — розсіяного світла від нічного неба, яке є формою світлового забруднення. Дані для цього дослідження отримано з краудсорсінгових спостережень, виконаних у різних куточках світу в рамках Globe at Night, програми, яку виконує NOIRLab NSF. Її розробив астроном NOIRLab Конні Вокер (Connie Walker). Дослідження показує, що світіння неба зростає швидше, ніж на це вказують вимірювання яскравості поверхні Землі вночі, виконані за допомогою штучних супутників.

«При такій швидкості змін дитина, яка народилася в місці, де було видно 250 зір, у 18 років може побачити лише 100 зір», — сказав Крістофер Кіба (Christopher Kyba), дослідник Німецького науково-дослідного центру геонаук і перший автор статті із докладним описом цих результатів.

Світлове забруднення є знайомою проблемою, яка має багато згубних наслідків не лише для астрономії. Це також впливає на здоров’я людини та дику природу, оскільки порушує циклічний перехід від сонячного світла до світла зір, з яким еволюціонували біологічні системи. Крім того, втрата можливості бачити зорі є колосальною втратою людської культурної спадщини. До недавнього часу люди протягом всієї історії спостерігали разючу картину зоряного неба. І ефект цього нічного видовища очевидний у стародавніх культурах, від міфів, появу яких воно надихало, до споруд, побудованих на місцевості з орієнтуванням на небесні тіла.

Хоча це добре відома проблема, зміни яскравості неба з часом недостатньо задокументовані, особливо в глобальному масштабі. Програма «Земля вночі» щорічно збирає дані про видимість зір, починаючи з 2006 року. (Протягом 2006 — 2010 років дані Globe at Night збирали на основі паперових, а не онлайн-форм, тому їх не використовували для цього аналізу) Будь-хто може подати свої спостереження через веб-додаток Globe at Night на комп’ютері чи смартфоні. Після введення відповідної дати, часу та місця спостережень, учасник отримує кілька мап зоряного неба. Далі він обирає ту з них, яка найкраще відповідає тому, що він бачить на небі без будь-яких телескопів чи інших інструментів.

Це дає оцінку того, що називають граничною видимою зоряною величиною для ока людини. Вона є мірою того, яким яскравим має бути об’єкт, щоб його можна було побачити. Це можна використовувати для кількісної оцінки світіння неба, бо коли небо світлішає, слабші об’єкти зникають із поля зору.

Автори статті проаналізували понад 50 тис. спостережень, надісланих до Globe at Night між 2011 і 2022 роками. Вони не взяли до уваги спостереження, на які вплинули природні фактори, зокрема хмарний покрив і місячне світло. Аналізували дані з Європи та Північної Америки, бо ці регіони мали достатній розподіл спостережень по всій території, а також протягом досліджуваного десятиліття. У статті зазначається: небо, ймовірно, світлішає швидше в країнах, що розвиваються. Для цих країн супутникові спостереження показують вищі темпи поширення штучного освітлення.

Розробивши новий метод для перетворення даних цих спостережень на оцінки зміни світіння неба, автори виявили — погіршення видимості зір, про яку повідомляє Globe at Night, свідчить про збільшення яскравості неба щороку на 9,6% за останнє десятиліття. Це набагато більше, ніж приблизно 2% на рік глобального збільшення яскравості поверхні, виміряного за допомогою супутників.

«Це показує, що наявних супутників недостатньо для вивчення того, як змінюється ніч на Землі», — сказав Кіба. «Ми розробили спосіб, що дає змогу «перекласти» результати спостережень за видимістю зір у різних місцях, які аматори виконують з року в рік, у загальноконтинентальні тенденції зміни яскравості неба. Це показує: «Земля вночі» — це не просто цікава просвітницька діяльність, а важливе вимірювання однієї з екологічних змін Землі».

Нинішні штучні супутники погано підходять для вимірювання сяйва неба, яке сприймають люди, бо зараз немає інструментів для моніторингу всієї Землі, які могли б виявляти довжини хвиль коротші за 500 нанометрів. Це випромінювання відповідає блакитному або зеленувато-блакитному кольору. Однак випромінювання на менших довжинах хвиль непропорційно посилюють яскравість неба, бо вони ефективніше розсіюються в атмосфері. Білі світлодіоди, які зараз все частіше використовують для високоефективного зовнішнього освітлення, мають пік випромінювання на довжинах хвиль від 400 до 500 нанометрів.

«Оскільки очі людини чутливіші до цих коротких хвиль у нічний час, світлодіодне освітлення сильно впливає на наше сприйняття яскравості неба», — сказав Кіба. «Це може бути однією з причин невідповідності між супутниковими вимірюваннями та результатами спостережень неба, про які повідомляли учасники Globe at Night».

Крім різниці в довжині хвилі, космічні інструменти погано вимірюють світло, що випромінюється горизонтально, наприклад, від освітлених знаків або вікон. Але ці джерела значною мірою сприяють освітленню неба, якщо дивитися із землі. Отже, краудсорсингові спостереження завжди будуть безцінними для дослідження прямого впливу яскравості неба на людину.

«Збільшення світіння нічного неба за останнє десятиліття підкреслює важливість подвоєння наших зусиль і розробки нових стратегій захисту темного неба», — сказав Вокер. «Набір даних Globe at Night є незамінним у нашій поточній оцінці змін у світінні неба, і ми закликаємо всіх, хто може, долучитися до захисту зоряного неба».

За інф. з сайту https://noirlab.edu