Bầu trời đêm Earth Earth nhẹ hơn, nhờ vào các thị trấn, thành phố và các khu công nghiệp. Làm thế nào điều đó ảnh hưởng đến thiên văn học cũng như chim, côn trùng và con người.
Chòm sao Dreamtime của The Emu vươn lên khỏi ánh sáng rực rỡ của Sydney, cách Đài quan sát Thiên văn Úc 350km. Tín dụng hình ảnh: David Malin
Bởi Fred Watson, Đài quan sát thiên văn Úc
Các nhà thiên văn học có nhiều điều để ăn mừng trong Năm quốc tế về công nghệ ánh sáng và dựa trên ánh sáng (IYL). Cho đến những năm 1930, mọi mẩu thông tin về vũ trụ đến với chúng ta dưới dạng ánh sáng.
Phải thừa nhận rằng, một khi các kính viễn vọng vô tuyến bắt đầu xâm nhập đầu tiên vào các vùng vô hình của phổ điện từ, trò chơi đã thay đổi. Ngày nay, không có phần nào của bức xạ phổ đó là ngoài giới hạn đối với kính viễn vọng trên mặt đất hoặc không gian. Nhưng thiên văn học quang học - loại hình lỗi thời, sử dụng ánh sáng khả kiến - vẫn ngự trị tối cao.
Ngày nay, các nhà thiên văn học quang học có thể thu thập thông tin đáng kinh ngạc nhất từ ánh sáng sao. Ví dụ, với các công cụ hiệu chuẩn kỳ lạ như tế bào iốt và lược laser, họ có thể đo tốc độ sao ngôi sao với độ chính xác cao hơn một mét mỗi giây - tốc độ đi bộ chậm.
Theo thời gian, sự thay đổi Doppler rất nhỏ này có thể tiết lộ sự tồn tại của các ngoại hành tinh quay quanh bởi sự chao đảo mà chúng gây ra trên các ngôi sao mẹ của chúng. Thú vị hơn nữa là những khả năng được cung cấp bởi thế hệ Kính thiên văn cực lớn sắp tới, sẽ tự hào với những chiếc gương có đường kính lớn hơn 20 mét.
Trong vòng mười năm tới, các nhà thiên văn học sẽ có khả năng không chỉ nhìn thấy các ngoại hành tinh ở xa mà còn phát hiện các chữ ký của sự sống trong bầu khí quyển của họ. Việc phát hiện ra bất kỳ dấu ấn sinh học nào như vậy sẽ làm thay đổi sâu sắc cách chúng ta nhìn nhận bản thân và vị trí của chúng ta trong không gian.
Với thiên văn học quang học đang trên bờ của một thời đại hoàng kim mới, nó không có gì đáng tự hào rằng bầu trời thực sự là giới hạn.
Mối đe dọa cho bầu trời đêm
Nhưng đó là vấn đề. Trong thiên văn học quang học, bầu trời thực sự là giới hạn. Khi các nhà thiên văn quan sát các thiên thể, họ nhìn thấy chúng được đặt trên nền sáng tự nhiên của bầu trời đêm.
Bầu khí quyển hiếm có trên Trái đất góp phần vào điều này, khi các phân tử không khí của nó thư giãn sau một ngày vất vả dưới ánh mặt trời. Ngoài ra còn có ánh sáng từ bụi ánh sáng mặt trời trong hệ mặt trời, cùng với một nền ánh sáng mờ nhạt từ vô số ngôi sao và thiên hà xa xôi. Đẩy mạnh để quan sát các thiên thể ngày càng mờ nhạt, các nhà thiên văn học đôi khi đo các vật thể có độ sáng chỉ lớn hơn một phần trăm so với bầu trời đêm tự nhiên.
Vì vậy, bạn có thể dễ dàng tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra nếu bầu trời đêm bị ô nhiễm bởi ánh sáng nhân tạo từ các thị trấn, thành phố và khu công nghiệp. Các vật thể mờ nhạt đơn giản biến mất. Vì lý do này, các nhà thiên văn học đặt các kính viễn vọng khổng lồ của họ cách xa trung tâm dân số.
Ví dụ, đài quan sát quốc gia Úc Úc - một khoản đầu tư cơ sở hạ tầng trị giá 100 triệu đô la Úc - nằm ở Siding Spring Mountain thuộc dãy Warrumbungle, cách Sydney 350km. Nhưng do sự tán xạ ánh sáng của bầu khí quyển Trái đất, sự xa xôi không có gì đảm bảo cho bóng tối và từ Siding Spring, ánh sáng của Sydney có thể được nhìn thấy rõ ràng trên đường chân trời.
Quá trình tán xạ ánh sáng đó hóa ra hiệu quả hơn nhiều đối với thành phần màu xanh lam của ánh sáng so với thành phần màu đỏ của nó. Rằng tại sao bầu trời lại có màu xanh; ánh sáng mặt trời Thành phần màu xanh da trời rất rải rác ở mọi hướng. Nhưng điều tương tự cũng đúng với ánh sáng nhân tạo. Ánh sáng có hàm lượng màu xanh cao (nghĩ về những đèn pha LED trắng mãnh liệt hiện có ở khắp mọi nơi trên đường của chúng ta) góp phần lớn hơn vào ô nhiễm ánh sáng so với ánh sáng ấm hơn, màu kem.
Ngay cả các đài quan sát từ xa cũng bị ô nhiễm ánh sáng. Tín dụng hình ảnh: Danh mục hình ảnh / Flickr
Đây có phải là tất cả về thiên văn học?
Không, nó không chỉ là nhà thiên văn học trở thành nạn nhân của ô nhiễm ánh sáng. Nhiều loài động vật về đêm - chủ yếu là chim và côn trùng - bị xáo trộn bởi bầu trời của các thành phố, đôi khi dẫn đến một số lượng lớn các trường hợp tử vong.
Các nghiên cứu gần đây cho thấy ở Mỹ, có tới một tỷ con chim bị giết mỗi năm do mất phương hướng bởi ánh đèn thành phố. Và đứa trẻ thành viên của phong trào bầu trời tối là rùa rùa, những con non bị bối rối bởi ánh sáng đô thị khi chúng tìm kiếm những đường lướt sóng đánh dấu đường đến môi trường sống an toàn trên đại dương.
Nghiên cứu cho thấy rằng con người cũng có thể chịu tác động suy nhược từ môi trường sống về đêm quá sáng, với những người làm việc theo ca có nguy cơ đặc biệt. Phát hiện gần đây về một hệ thống cảm nhận ánh sáng thứ ba trong mắt người (một lớp tế bào hạch trước võng mạc) liên kết sự tiết ra hormone melatonin gây ngủ khi không có ánh sáng.
Một nghiên cứu mới cho thấy rằng trong khi con người trong thế giới tiền công nghiệp có lẽ đã không ngủ nhiều hơn chúng ta, thì thời gian đen tối mà họ trải qua đã dẫn đến giấc ngủ phục hồi nhiều hơn.
Hơn nữa, ánh sáng nhân tạo có sẵn cho các bậc tiền bối của chúng ta luôn là ánh sáng màu cam của ngọn lửa, thay vì ánh sáng bắt chước ánh sáng ban ngày hiện nay. Được sử dụng không đúng thời điểm - ví dụ, vào đêm khuya - việc chiếu sáng giàu màu xanh như vậy có thể làm gián đoạn nghiêm trọng nhịp sinh học.
Có lẽ lý do thuyết phục nhất để có một cái nhìn tốt về ô nhiễm ánh sáng là chi phí lãng phí ánh sáng đi lên, ảnh hưởng của nó đối với cả túi hông và bầu khí quyển. Các phụ kiện ánh sáng dùng để chiếu sáng các bề mặt như đường, sân thể thao, bãi đỗ xe và mặt tiền tòa nhà thường có thành phần hướng lên cao, đôi khi đưa hơn 40% sản lượng của chúng lên bầu trời đêm.
Ngay cả ánh sáng sân sau khiêm tốn cũng thường xuyên bị nghiêng để mở rộng vùng phủ sóng của nó, khiến cho một tỷ lệ cao ánh sáng của nó tỏa ra vô dụng lên trên. Nó đã ước tính rằng chỉ riêng ở Mỹ, sự cố tràn ánh sáng từ tất cả các nguồn này gây lãng phí khoảng 3,3 tỷ đô la Mỹ hàng năm, với việc phát thải khí nhà kính từ nhiên liệu hóa thạch khoảng 21 triệu tấn CO? tương đương.
Những nơi trời tối
Không có gì đáng ngạc nhiên, chính các đài quan sát đã dẫn đầu cuộc thập tự chinh chống ô nhiễm ánh sáng. Cơ quan vận động tối đa để chiếu sáng ngoài trời tốt - Hiệp hội Bầu trời tối Quốc tế (IDA) - có nguồn gốc từ những năm 1980, khi các nhà thiên văn học tại các đài quan sát lớn của Hoa Kỳ trở nên hoảng hốt vì sự xuống cấp của bầu trời đêm. Kính thiên văn lớn là khoản đầu tư lớn và cần hoàn toàn tự do khỏi ô nhiễm ánh sáng.
Nhưng IDA không chỉ dành cho các nhà thiên văn học - nó còn dành cho tất cả mọi người. Và vì vậy, hiệp hội đã đưa ra chương trình International Dark Sky Place, nơi công nhận bầu trời nguyên sơ có thể tiếp cận được trên hành tinh. Một số ít có trình độ trên toàn thế giới. IDA cũng thừa nhận các cộng đồng với sự cống hiến đặc biệt của người Hồi giáo trong việc bảo tồn bầu trời đêm.
Đài quan sát quốc gia của chúng tôi tại Siding Spring gần với Công viên quốc gia Warrumbungle xinh đẹp. Nó đã là một trang web tối, được bảo vệ bởi luật pháp tiểu bang và là ứng cử viên rõ ràng cho Công viên Dark Sky đầu tiên được công nhận bởi IDA của Úc. Với sự hỗ trợ từ cộng đồng địa phương và Dịch vụ Động vật hoang dã và Công viên Quốc gia, Đài thiên văn Siding Spring đang nỗ lực hướng tới sự công nhận đó.
Triển vọng cải thiện
Có một số người trong hành lang bầu trời tối bị đẩy đến tuyệt vọng bởi sự lan rộng của ánh sáng đô thị và công nghiệp, nhưng quan điểm của tôi thì lạc quan hơn. Đúng vậy, chúng ta có những thành phố có mức độ tràn ánh sáng lên cao, nhưng chúng phần lớn là sản phẩm của thời đại đã qua, khi ánh sáng được thiết kế không có ý nghĩ cho môi trường.
Ngày nay, các nhà thiết kế ánh sáng ngoài trời có năng khiếu với một nguồn ánh sáng đặc biệt, chẳng hạn như đèn LED, có thể điều khiển rõ ràng về hướng, màu sắc và cường độ, cho phép họ tạo ra ánh sáng hiệu quả, hiệu quả và thanh lịch mà không làm ô nhiễm bầu trời đêm.
Một cuộc họp gần đây của các nhà thiết kế ánh sáng tại Đài thiên văn Sydney đã nói rõ - để làm cho một thành phố đẹp và an toàn, bạn không cần phải thắp sáng tất cả mọi thứ.
Các nhà thiên văn học và những người ủng hộ bầu trời tối không muốn thấy cảnh đường phố thành phố biến thành những nơi mờ ảo và không thú vị. Đó là vấn đề tràn ánh sáng trực tiếp lên là vấn đề, và điều đó có thể được giảm thiểu bằng cách sử dụng ánh sáng được che chắn đúng cách. Nếu nó cũng có hàm lượng màu xanh thấp, thì càng tốt - cho cả môi trường và chính chúng ta.
Với nhận thức về môi trường ngày càng tăng, có một nhóm hỗ trợ cộng đồng về việc giảm ánh sáng thải, với chân nhà kính do đó. Tôi tin rằng các thành phố của tương lai sẽ ít gây ô nhiễm hơn so với các thành phố ngày nay ở mọi khía cạnh - bao gồm cả bầu trời phát sáng nhân tạo của chúng.
Thử thách thực sự là chiến thắng trái tim và khối óc của mọi người liên quan đến ánh sáng ngoài trời. Đó là một lý do khiến tôi rất nhiệt tình về IYL - đó là một cơ hội tuyệt vời để công khai những thiết kế chiếu sáng thân thiện với bầu trời hiện đại nhất.
Và, vâng, một trong những vật phẩm di sản chính của Năm ánh sáng quốc tế này, thực sự, hóa ra là bóng tối. Chỉ đủ bóng tối để cho phép tất cả chúng ta kết nối lại với bầu trời đầy sao của đất nước kỳ diệu của chúng ta.
Fred Watson, Giáo sư; Nhà thiên văn học phụ trách, Đài thiên văn Anh-Úc, Đài quan sát thiên văn Úc
Bài viết này ban đầu được xuất bản trên The Convers. Đọc bài viết gốc.