Jasność widzę, jasność. Dlaczego gasną gwiazdy?
Gdy byłem dzieckiem, moja rodzina mieszkała na przedmieściach Waszyngtonu. Ta lokalizacja sprawiała, że bycie początkującym astronomem-amatorem było trudne – większość gwiazd była niewidoczna na tle odblasku miejskich świateł. W najlepszym razie można było dostrzec jedynie rozmyty zarys Drogi Mlecznej – skumulowane promieniowanie 100 mld gwiazd zostało przyćmione niemal zupełnie przez jasne latarnie uliczne i witryny sklepowe.
Efekt ten nosi nazwę zanieczyszczenia światłem – generowane przez skupiska ludzkie oświetlenie powoduje rozjaśnienie tła nieba i bladnięcie gwiazd. Astronomowie od dawna wiedzą, że sytuacja ta jest niekorzystna dla obserwacji gwiazd, jednakże ma ona również realne negatywne konsekwencje dla dobrostanu wielu żywych istot – roślin, zwierząt, a nawet ludzi. Zanieczyszczenie światłem dotyka ponad 80% ludzkości, okradając z widoku nocnego nieba.
Dla większości z nas gwiazdy w gruncie rzeczy gasną.
I z każdym rokiem jest coraz gorzej. Trudno powiedzieć dokładnie, w jakim stopniu. Zanieczyszczenie światłem mierzono z kosmosu, lecz satelity na orbicie nie rejestrują światła w taki sam sposób, jak ludzkie oko, zatem mogą nie dawać wyników odpowiadających temu, co widzimy z powierzchni Ziemi. Gdy ludzie patrzą na niebo, jaka jest zmiana jego jasności, którą postrzegają w miarę upływu czasu?
Aby się tego dowiedzieć, zespół badaczy pod kierownictwem Christophera Kyby z GFZ HelmholtzZentrum w Poczdamie użył niezbyt oczywistego narzędzia – ludzi.
Wykorzystali oni dane z Globe at Night, projektu realizowanego przez National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory należące do amerykańskiej National Science Foundation, który do pomiaru zanieczyszczenia światłem wykorzystuje naukę obywatelską. Procedura jest genialnie prosta. Ochotnicy otrzymują zestaw wykresów gwiazd (wykonanych przez Jana Hollana z CzechGlobe – Centra výzkumu globální změny Czeskiej Akademii Nauk), które przedstawiają niebo z zakresem widocznych gwiazd – jeden wykres pokazuje tylko najjaśniejsze gwiazdy, następny obejmuje nieco słabsze – i tak dalej aż do najsłabszych widocznych gołym okiem w idealnych warunkach. Następnie uczestnicy patrzą na niebo i porównują najsłabsze gwiazdy, które widzą, z tymi na wykresach, wybierając te, które najlepiej pasują do tego, co obserwują.
Kyba i jego zespół przeanalizowali zdumiewającą ilość danych pochodzących od ponad 50 tys. wolontariuszy z całego świata, którzy w latach 2011–2022 oceniali lokalnie jasność nieba. Jakkolwiek różnice były znaczne między poszczególnymi miejscami na kuli ziemskiej – na przykład średnio w Europie odnotowano wzrost zanieczyszczenia światłem o 6,5% rocznie, podczas gdy w Ameryce Północnej 10,4% – naukowcy stwierdzili, że w skali globalnej zanieczyszczenie światłem w okresie badania wzrastało o 9,6% rocznie.
To może wydawać się niewiele, wystarczy jednak zastosować analogię do odsetek składanych od długu – roczny wzrost o około 10% oznacza, że jasność nieba podwaja się mniej więcej co siedem, osiem lat. Chwila zastanowienia powinna pozwolić zrozumieć, dlaczego jest to głęboko niepokojące. Jak wyjaśniają Kyba i jego współautorzy w artykule opublikowanym w styczniu w czasopiśmie „Science”, jeśli w chwili czyichś narodzin na niebie widać 250 gwiazd, to kiedy ta osoba ukończy 18 lat, zobaczy ich tylko 100, a w tym okresie jasność nieba wzrośnie ponad czterokrotnie.
Wynik ten jest jeszcze bardziej alarmujący, jeśli rozważyć jego potencjalne implikacje dla rzetelności pomiarów satelitarnych, które wykazały zaledwie około 2% rocznego wzrostu. Opierając się na własnych badaniach, Kyba i jego zespół utrzymują, że satelity poważnie niedoszacowują skutki zanieczyszczenia światłem, co obniża świadomość zagrożenia, że w przyszłości praktycznie wszyscy mieszkańcy Ziemi stracą widok na gwiazdy. Tę rozbieżność można w dużej mierze tłumaczyć postępem techniki. Na przykład Kyba i jego współpracownicy wskazują, że w ostatnich latach wiele lamp zewnętrznych starszego typu, które emitowały bardziej czerwone światło, zostało zastąpionych LED-ami, które świecą jaśniej w zakresie niebieskim – światło tej barwy łatwiej rozprasza się w atmosferze i wiele detektorów satelitów obserwujących Ziemię jest na nie mniej wrażliwych. Ponadto satelity rejestrują głównie światło skierowane prosto w górę, pochodzące ze skupisk miejskich i latarni ulicznych o nieprawidłowej konstrukcji, a nie poziomo rozchodzące się promieniowanie z okien lub billboardów, które jest doskonale widoczne dla obserwatorów znajdujących się na poziomie gruntu.
Całe to dodatkowe oświetlenie w nocy ma duży wpływ na życie na powierzchni Ziemi. Naukowcy wykazali, że oddziałuje negatywnie na wiele zwierząt i roślin – zanieczyszczenie światłem zakłóca migracje ptaków, kwitnienie, a nawet gody świetlików, by podać tylko kilka przykładów. Wpływa również na ludzi, powodując bezsenność i inne problemy zdrowotne.
Pod pewnymi względami przypomina to kryzys klimatyczny – ma globalny charakter, jest niezauważalne z dnia na dzień oraz trudne do zrozumienia i zwalczania na poziomie jednostek. Przypuszczam jednak, że gdyby globalne ocieplenie wzrastało o około 10% rocznie, już dawno zajęlibyśmy się tą kwestią.
Co gorsza, zanieczyszczenie światłem wielu osobom wydaje się korzystne – uważają, że zwiększona ilość światła w nocy automatycznie poprawia bezpieczeństwo. Jakkolwiek lepsze oświetlenie faktycznie pomaga w niektórych przypadkach – na przykład lepiej oświetlone drogi ułatwiają kierowcom nocną jazdę – nie gwarantuje bezpieczeństwa w takim stopniu, jak się zakłada. Najczęściej zwiększenie intensywności sztucznego oświetlenia oznacza po prostu jeszcze więcej niepożądanego światła skierowanego ku niebu.
Jak zatem możemy przeciwdziałać dalszemu pojaśnianiu nieba? Dużo już się robi. Grupy takie, jak International DarkSky Association (IDA), opowiadają się nie za silniejszym, lecz inteligentniejszym oświetleniem – jednym z rozwiązań są latarnie uliczne kierujące światło w dół. Ponieważ są jednocześnie wydajniejsze, oszczędzają energię, co ostatecznie zwraca ich koszt z nawiązką. IDA doradza, w jaki sposób komunikować się z lokalnymi władzami w sprawie instalacji oświetlenia nowego typu i wydania rozporządzeń mających na celu zmniejszenie zanieczyszczenia. Wiele miast w różnych krajach, m.in. w USA, zostało ogłoszonych Społecznościami Ciemnego Nieba, co oznacza, że wykazały się „wyjątkowym zaangażowaniem w ochronę nocnego nieba” poprzez działania przeciwko marnotrawieniu światła.
W tej chwili najbardziej pożądane jest po prostu uświadamianie ludziom problemu. Wyłączenie własnego oświetlenia zewnętrznego w nocy może nie wydawać się wielką sprawą, lecz jeśli zachęcimy do tego innych, będzie bardzo pomocne. Świadomość wzrasta. Każdy problem tego rodzaju potrzebuje masy krytycznej, aby stał się powszechnie znany i aby każdy mógł przyczynić się do jego rozwiązania.
Mimo to działania lokalne, takie jak niedawne sukcesy w Pittsburghu i Fort Collins w Colorado, nie przekładają się bezpośrednio na postęp w skali globalnej. Tego rodzaju zmiany bywają niełatwe – wiele rejonów w krajach rozwijających się jest niewystarczająco w nocy oświetlona i wykorzystuje mało wydajne paliwa emitujące gazy cieplarniane do zasilania wątłych źródeł światła. Nowocześniejsze oświetlenie mogłoby pomóc ludziom tam żyjącym wyjść z ubóstwa, niemniej kosztem zwiększenia blasku nieba. Badania przeprowadzone przez Kybę i jego zespół nie objęły w należytym stopniu krajów rozwijających się, nie jest zatem jasne, w jakim tempie wzrasta tam zanieczyszczenie światłem. Jest jednak oczywiste, że wydajniejsze oświetlenie przyniosłoby korzyści również tym regionom, choćby dlatego, że w średnio- i długoterminowej perspektywie obniżyłoby jego koszty.
W imponującym wątku na Twitterze Kyba omawia metodologię i wyniki pracy swojego zespołu, jak również podaje kilka porad dotyczących tego, co mogą zrobić jednostki. Sugeruje stosowanie oświetlenia ukierunkowanego zamiast szerokostrumieniowego, instalowanie oświetlenia zewnętrznego tylko wtedy, gdy jest ono faktycznie potrzebne, a także wybieranie żarówek i LED-ów, które świecą bardziej na czerwono niż na niebiesko.
Potrzebujemy rozwiązań na większą skalę i inteligentniejszych. Z pewnością fizyczne i biologiczne skutki zanieczyszczenia światłem są poważnym problemem, ale stawką jest coś więcej – utrata piękna i naszego związku z naturą. Nocne niebo jest fascynujące z klejnotami rozrzuconymi po sferze niebieskiej. Wyjście na dwór pod to aksamitne sklepienie i oglądanie roju meteorów lub zaćmienia Księżyca to wspaniały sposób na spędzenie czasu z rodziną i przyjaciółmi lub odprężenie. Oglądanie gwiazd to uczta dla duszy. Przebywając w nocy na zewnątrz, widziałem (i słyszałem) niezliczone sowy, kojoty i inne dzikie zwierzęta, a obserwacja nieba wpoiła mi głęboki szacunek dla otaczającego mnie świata przyrody.
Zachwyt nocnym niebem jest czymś bardzo realnym. To nie jest wyłącznie kwestia niewygody paru astronomów. To odpowiednik zamknięcia Luwru, sal koncertowych, wykoszenia rozległych łąk. Zastanawiam się, na ile pokochałbym astronomię, gdybym pozostał na przedmieściach Waszyngtonu, gdzie światło gwiazd zanikało w szybkim tempie, gdy dorastałem. Wielu ludzi nawet nie uświadamia sobie, że oni – i ich potomkowie – mogą stracić bezpowrotnie to kosmiczne, tak łatwo dostępne doświadczenie – widok feerii odległych świateł wprost nad naszymi głowami.
Potrzebujemy ciemnego nocnego nieba i to od nas wszystkich zależy, czy będziemy je nadal widzieć za każdym razem, gdy zajdzie słońce.