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夜空爭奪戰

夜空爭奪戰

作者:趙洋
泰山上的星空
玻璃幕牆是一種美觀新穎的建築牆體裝飾材料,是現代主義高層建築的顯著特徵。但它造成的鏡面反射也是城市光污染的主要來源之一。據測定:一般白粉牆的光反射係數為69-80%,鏡面玻璃的光反射係數為82-88%,比草地、森林或毛面裝飾物面高10倍,這個數值大大超過了人體所能承受的生理適應範圍,構成了現代新的污染源。
太陽落下不久,霧氣漸漸上升,清冽的空氣瀰漫在四周,把海拔900米的國家天文台興隆觀測站和山下的村莊籠罩在一片濃濃的寒意里。儘管已是初夏,但我們都穿得很多,靜靜地圍在施密特望遠鏡旁,努力適應著望遠鏡圓頂里的黑暗。突然,電動機的嘯叫打破了寧靜。圓頂隆隆地敞開了,並吱吱嘎嘎地轉到選定的夜空。在天窗升起后露出的縫隙里,出現了一顆顆星星。
近年來,世界各地的人們開始與光污染作鬥爭。在國外一些新開發的地區,居民們要求安裝不對空的燈光裝置,不允許燈光向天空發射,鼓勵夜晚照明燈光全部射向地面。還有的地方則規定,新的街燈必須安上燈罩,以確保燈光不向上投射。
光污染問題最早於20世紀30年代由天文學家提出,他們認為光污染是城市室外照明使天空發亮對光學天文觀測造成的負面影響。後來英美等國稱之為「干擾光」,在日本則稱為「光害」。現在一般認為,光污染泛指影響自然環境,對人類正常生活、工作、休息和娛樂產生不利影響,損害人們觀察物體的能力,引起人體不舒適和損害人體健康的各種光。從波長10納米至1毫米的光輻射,即紫外輻射、可見光和紅外輻射,在不同的條件下都可能成為光污染源。由於瞳孔的調節作用,人的眼睛對於一定範圍內的光輻射都能適應,但當光輻射增至一定量時,將會對人體健康產生不良影響。
我們正在失去夜空。2009年,澳大利亞《宇宙》雜誌刊登的報告指出,全球70%的人口生活在光污染中,夜晚華燈造成的光污染已使世界上20%的人無法用肉眼看到銀河美景。該報告稱:「人類正在失去美麗的夜空,人工照明導致了星空消逝。」
激光污染是光污染的一種特殊形式。由於激光具有方向性好、能量集中、顏色純等特點,激光通過人眼晶狀體的聚焦作用后,到達眼底時的光強度可增大幾百至幾萬倍,對人眼有較大的傷害。
1988年,由天文學家、醫生和工程師組成的國際黑https://read.99csw•com暗天空協會在美國成立,旨在減少由人類過度使用照明系統而產生的問題。國際黑暗天空協會將不列顛群島與歐洲大陸之間的小島薩克島命名為「暗夜島」,島上不設置公共照明,併為居民嚴格規劃室內照明,把光照控制在可接受的範圍之內。如今薩克島不僅免於遭受光污染這一「城市病」,還能夠在晴朗的夜空展現光彩照人的銀河,成為治理光污染的「示範地」。
目前,大城市普遍地過度使用燈光,使天空太亮,看不見星星,影響了天文觀測,很多天文台因此被迫停止工作。在不受光污染的情況下,肉眼可以在夜空中看到的星星可達7000顆之多,而在路燈、背景燈、景觀燈亂射的大城市裡,肉眼只能看到20~60顆星星。
捍衛夜空
紅外線近年來在軍事、人造衛星以及工業、衛生、科研等方面的應用日益廣泛,因此紅外線污染問題也隨之產生。紅外線是一種熱輻射,對人體可造成高溫傷害。較強的紅外線可造成皮膚傷害,其情況與燙傷相似,最初是灼痛,然後是造成燒傷。
光污染可分為三大類。第一類是「人工白晝」,主要指夜間強光照明帶來的不適感;第二類是「白亮污染」,主要指建築材料等在白天反射、折射太陽光造成的負面影響;第三類是「彩光污染」,主要指迅速變化的彩色光源帶來的影響。另外,汽車尾氣造成的化學光霧和工業、醫學中的紅外線、紫外線等都屬光污染範疇。
夜幕降臨后,商場、酒店上的廣告燈、霓虹燈閃爍奪目,令人眼花繚亂。有些強光束甚至直衝雲霄,使得夜晚如同白天一樣,這就是人工白晝。在這樣的「不夜城」里,人們在夜晚難以入睡,人體正常的生物鍾被打亂,導致白天工作效率低下。人工白晝還會傷害鳥類和昆蟲,強光可能破壞昆蟲在夜間的正常繁殖過程。
目前距愛迪生髮明電燈不過一百多年,日益增加的城市室外照明使夜空愈發明亮,特別是那些為了顯示城市繁華而點亮的泛光燈。從照明過度的城市和郊區,以及亮如白晝的高速公路和工廠散發出的光線經過反射、折射與散射,令大多數人無可避免地生活在光線交織成的蒼穹下。在衛星拍攝的地球夜景照片中,幾乎整個歐洲都猶如一團由燈光構成的星雲,美國大部分地區和日本全境的情況也是如此。在南大西洋,從太空都能看到一支捕魚船隊用來吸引獵物的金屬鹵化燈的光芒,比布宜諾九九藏書斯艾利斯和里約熱內盧等大城市發出的光還要亮。
人工白晝
白亮污染是指白天當太陽光照射強烈時,城市裡建築物的玻璃幕牆、釉面磚牆、磨光大理石和各種塗料等裝飾的反射光線,明晃白亮、令人目眩。據光學專家研究,鏡面建築物玻璃的反射光比陽光照射更強烈,其反射率高達90%,光線幾乎全被反射,大大超過了人體所能承受的範圍。長時間在白色光亮污染環境下工作和生活的人,視網膜和虹膜都會受到程度不同的損害,視力急劇下降,白內障的發病率高達45%,還會產生頭昏目眩、失眠、心悸、食慾下降及情緒低落等類似神經衰弱的癥狀,使人的正常生理及心理髮生變化,長期下去會誘發某些疾病。

城市的燈火

除立法外,不少國家還採用行政管理手段對光污染進行治理。在紐約、倫敦等大城市,特別是摩天大樓集中的區域,管理部門往往對樓宇燈光的開放時間和亮度有細緻的要求。在居民區,則禁止使用安裝大規模照明裝置。日本等國限制激光束、泛光燈等強光源使用,而在美國一些地方,則通過行政規定限制公共照明設施的功率。另外,不少國家對戶外燈光的角度、燈具的形式以及光源距離住宅的遠近等做出細緻的規定,以最大限度地減少光污染對居民生活的影響。
舞廳、夜總會安裝的黑光燈、旋轉燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源構成了彩光污染。據測定,黑光燈所產生的紫外線強度大大高於太陽光中的紫外線,且對人體有害影響持續時間長。

失色的星空

光污染不但危害著人類,還影響了野生動物的生活規律。受影響的動物晝夜不分,活動能力出現問題。一個多世紀前,鳥類的觀察者就報告說鳥常常被燈塔所吸引。這些鳥成群結隊地盤旋在燈塔的周圍,在昏暗夜空中或相互碰撞,或撞塔而死。在鳥遷移的高峰期,一座「死亡之塔」在一個晚上就能殺死幾千隻鳥。
紅外線污染
光害知多少
2001年,美國《國家癌症研究所學報》發表文章稱,美國西雅圖一家癌症研究中心通過對1606名婦女進行追蹤調查后發現,上夜班的女性患乳腺癌的概率要比常人高60%,而且上夜班的時間越長,患病的可能性就越大,這些都在一定程度上驗證了光污染會嚴重損害人的健康,甚至誘發腫瘤的論點九*九*藏*書。2008年,《國際生物鍾學》雜誌的報道證實了這一說法,針對以色列147個社區的調查發現,光污染嚴重的地方,女性患乳腺癌的概率會增加40%。醫學專家認為這可能是因為非自然光會抑制人體免疫系統,影響激素的分泌,內分泌平衡遭破壞,從而導致了癌變。

美國羅斯福湖大橋的夜空遭受光污染

天文學家對光污染極為敏感。從17世紀起,他們就開始利用天文望遠鏡來最大限度收集從恆星、星雲或星系發出的微弱光亮。1917年,美國天文學家在加利福尼亞威爾遜山上啟用了當時世界上最大的天文望遠鏡,口徑2.5米。那時,從威爾遜山上還只能看到帕薩迪納和洛杉磯方向有些微弱的燈光。著名天文學家哈勃就是用這台望遠鏡發現了河外星系。如今,由於從大都市和它的衛星城發出的散射光,威爾遜山夜空的亮度已比自然背景亮度高出4倍。光污染使天文望遠鏡的「視力」大大下降。數據顯示,光污染每增長1倍,望遠鏡的觀測效果將同比下降1倍。位於美國加利福尼亞州的帕洛馬山天文台,擁有口徑居世界第二位的5.1米望遠鏡。這座天文台曾發現過類星體和大量的宇宙奧秘。但近年來,由於140公里以外的聖地亞哥市人口猛增,燈光干擾日益嚴重,使天文望遠鏡只能發揮一半的效力。為此,聖地亞哥市政府決定降低當地街燈亮度,並限制使用不必要的戶外電燈。
以上是筆者在參觀國家天文台興隆觀測站后寫下的文字。那裡天文寧靜度好、大氣透明度高,是中國乃至亞洲最大的光學天文觀測基地。
適當調整城市照明布局也是一種有效措施。德國已經對1/3原本射向天空的燈光進行了調整。此外,對人工照明燈加以一定的遮蔽,改變燈光射出的方向,或將有溢散光的圓形燈具換成無溢散光的平底燈,使光投射到需要被照射的地方,適量降低照明亮度和減少照明時間,這些都可以在一定程度上達到保護動植物的目的。
彩光污染
為吸引遊客,世界許多地方都在競相證明這裡有真正的黑夜。2014年7月,佔地2500平方公里的西藏阿里暗夜保護區正式投入運營,成為我國首個暗夜保護區,外圍區建設了暗夜公園和天文廣場。阿里暗夜保護區的運營可獲得助力天文觀測、為我國治理光污染提供一個全新的平台、推動星空科普旅遊的效果,可謂「一舉三得」。
環保組織的調查顯示,長時間的燈光影https://read•99csw•com響候鳥作息,光照環境改變甚至導致候鳥在遷徙過程中迷路。據美國魚類及野生動物部門推測,每年受到光害影響而死亡的鳥類達400萬~500萬隻之多。而一些依據自然光選擇時機排卵和孵化幼崽的動物,如海龜,在人類光照影響下無法進行正確判斷。
動物不是唯一受光污染危害的生物。光污染還會破壞植物的生物鍾節律,妨礙其生長,導致莖或葉變色,甚至枯死;對植物花芽的形成造成影響,並影響植物休眠和冬芽的形成。研究人員在試驗植物芥菜體內找到了9種不同類型的光感受器,這些感受器對葉片和莖的生長、花的開放時間、果實成熟期以及其他生命活動起著各不相同的作用。光污染對植物的繁衍還有間接的影響。因為強光可破壞夜間活動昆蟲的正常繁殖過程,靠夜行昆蟲來傳粉的花因為得不到協助而難以繁衍,結果可能導致某些種類的植物在地球上消失。
河流生態系統也會受到夜晚人工光源的影響。科學家發現,有幾種在河裡巡遊的魚,如大馬哈魚、青魚等,夜晚喜歡聚集在有人工燈光的水道。魚類的不正常聚集,給熊和其他捕食動物提供了良好的捕食機會,最終給魚群的群體數量造成了極不利的影響,河流生態也可能因此嚴重失衡。光污染還使湖裡的浮游生物的生存受到威脅。額外的光照有利於藻類繁殖,製造赤潮,結果殺死了湖裡的浮游生物並污染水質。
到過農村的人都有這樣的體驗,鄉下的夜空中,星星似乎特別多,而且璀璨明亮。其奧秘在於地面燈光稀少,使得天幕格外黑暗,襯托出無數燦爛的星辰。而在城市,即使在萬里無雲的晚上,也會覺得星月暗淡。
美國峽谷湖的夜空受到光污染
激光污染
何為光污染
隨著城市化進程的加快,類似的現象在發展中國家也出現了。1994年到2007年,上海天文台佘山工作站夜天光亮度在V波段從19星等變亮到15.8星等,變亮約20倍,而國際優良台站的夜天光亮度一般暗於21.5星等,比佘山要暗200倍。上述夜天光的變化使得我國自主研製的第一架大口徑光學望遠鏡——佘山1.56米望遠鏡已經很難在常規天文觀測中發揮其應有作用。根據1985年國際天文學聯合會的建議,世界級的高質量天文台人為光的背景增加應少於10%,即人為光的背景的增加不超過0.1等,國家級的不超https://read.99csw•com過0.2等,即光污染的比例只能小於20.2%。而1998年對上海天文台佘山觀測站周圍光污染的測試表明,光污染比例高達591%。為了避開城市照明對天文觀測的影響,中科院上海天文台已在浙江另覓觀測地。
但是觀天的福地也面臨著威脅,夜幕籠罩的西南方地平線上有一小塊暗紅區域,那是北京城的方向。城市燈火影響到了天文觀測,這不僅是用望遠鏡才能體察的影響,更是肉眼能夠分辨的事實。
白亮污染
為防止光污染,偌大的觀測站里連一盞路燈都沒有。山樑上零星分佈的圓頂與山谷中的數幢樓房也罩在一片黑暗中,看不到一點兒燈光。這裏的窗子都使用雙層窗帘,晚上不會漏出一丁點兒光線,以免影響天文觀測。這種只有星光的黑暗是習慣了城市生活的人很難想象的。
早在20世紀30年代,就有研究發現,熒光燈的頻繁閃爍會促使瞳孔頻繁縮放,造成眼部疲勞。如果長時間受強光刺|激,會導致視網膜水腫、模糊,嚴重的會破壞視網膜上的感光細胞,甚至使視力受到影響。光照越強,時間越長,對眼睛的刺|激就越大。
光污染是現代城市發展的必然產物。隨著城市的擴大,照明燈的不斷增加,空氣污染使燈光四散,星光便漸漸地被人造光所吞噬。據統計,僅美國向天空散射的強光,每年就消耗掉170億千瓦小時的電量,價值10億美元,足夠供應愛爾蘭全國一年的用電。
在科幻作家筆下,沒有見過燦爛星空的文明是不幸的。阿西莫夫在短篇科幻小說《日暮》中曾大胆預言,沒有見過星空的文明突然看到璀璨星空,知悉宇宙的真相后,整個星球都陷入了巨大的瘋狂與混亂。現在,人類已經意識到燦爛星空的可貴,絕不會給後代留下蒼白無物的夜空。
光污染不僅損傷人的生理功能,還會影響心理健康。「光譜光色度效應」測定顯示,如以白色光的心理影響為100,則藍色光為152,紫色光為155,紅色光為158,紫外線達到187。如果人們長期處在彩光燈的照射下,其心理積累效應會不同程度地引起倦怠無力、頭暈、神經衰弱等身心方面的病症。
不少國家已經從立法層面開始治理光污染。捷克已制定了專門針對光污染的《保護黑夜環境法》;美國加利福尼亞州以分級的形式規範照明區域;新墨西哥州頒行《夜空保護法》,規定室外照明要安裝適當合理的裝置防治光污染,並應對違法者處以罰款;猶他州則制定《光污染防治法》,推行類似措施。