Dank der Städte und Industriekomplexe ist der Nachthimmel der Erde heller. Wie sich das auf die Astronomie auswirkt… sowie auf Vögel, Insekten und Menschen.
Die Traumzeit-Konstellation von The Emu erhebt sich aus dem Glanz Sydneys, 350 km vom australischen Astronomischen Observatorium entfernt. Bildnachweis: David Malin
Von Fred Watson, Australische Sternwarte
Astronomen haben im Internationalen Jahr des Lichts und der lichtbasierten Technologien (IYL) viel zu feiern. Bis in die dreißiger Jahre kamen alle Informationen über das Universum in Form von Licht zu uns.
Zugegeben, als Radioteleskope die ersten Schritte in die unsichtbaren Bereiche des elektromagnetischen Spektrums machten, änderte sich das Spiel. Heutzutage gibt es keinen Teil dieses universellen Brummens von Strahlung, der für boden- oder weltraumgestützte Teleskope verboten ist. Aber die optische Astronomie - die altmodische Art, sichtbares Licht zu verwenden - hat immer noch Vorrang.
Die heutigen optischen Astronomen sind in der Lage, die erstaunlichsten Informationen aus dem Sternenlicht zu gewinnen. Mit exotischen Kalibrierungswerkzeugen wie Jodzellen und Laserkämmen können sie beispielsweise die Geschwindigkeit eines Sterns mit einer Genauigkeit von mehr als einem Meter pro Sekunde messen - ein langsames Schritttempo.
Mit der Zeit kann diese winzige Doppler-Verschiebung die Existenz umlaufender Exoplaneten durch das Wackeln offenbaren, das sie an ihren Elternsternen induzieren. Noch aufregender sind die Möglichkeiten, die die kommende Generation der extrem großen Teleskope bietet, die Spiegel mit einem Durchmesser von mehr als 20 Metern aufweisen werden.
In den nächsten zehn Jahren werden Astronomen nicht nur in der Lage sein, entfernte Exoplaneten direkt zu sehen, sondern auch Lebenssignaturen in ihrer Atmosphäre zu erkennen. Die Entdeckung solcher Biomarker würde unser Selbstbild und unseren Platz im Weltraum grundlegend verändern.
Mit der optischen Astronomie am Rande eines neuen goldenen Zeitalters ist es kein Zufall, dass der Himmel tatsächlich die Grenze ist.
Die Bedrohung für den Nachthimmel
Aber das ist das Problem. In der optischen Astronomie ist der Himmel wirklich die Grenze. Wenn Astronomen Himmelsobjekte beobachten, sehen sie sie über dem natürlichen leuchtenden Hintergrund des Nachthimmels.
Die verdünnte obere Atmosphäre der Erde trägt dazu bei, da sich die Luftmoleküle nach einem anstrengenden Tag in der Sonne entspannen. Es gibt auch Licht von sonnenbeschienenem Staub im Sonnensystem, zusammen mit einem schwachen Hintergrund von Licht von unzähligen fernen Sternen und Galaxien. Um immer schwächere Himmelskörper zu beobachten, messen Astronomen manchmal Objekte, deren Helligkeit nur ein Prozent über dem natürlichen Nachthimmel liegt.
Sie können sich also leicht vorstellen, was passiert, wenn der Nachthimmel durch künstliches Licht aus Städten und Industriekomplexen verschmutzt wird. Die schwachen Objekte verschwinden einfach. Aus diesem Grund platzieren Astronomen ihre Riesenteleskope weit entfernt von Bevölkerungszentren.
Das australische nationale Observatorium beispielsweise - eine Infrastrukturinvestition in Höhe von 100 Mio. USD - befindet sich am Siding Spring Mountain in der Warrumbungle Range, 350 km von Sydney entfernt. Aufgrund der Streuung des Lichts durch die Erdatmosphäre ist die Abgeschiedenheit jedoch kein Garant für Dunkelheit, und von Siding Spring aus ist das Leuchten von Sydney deutlich am Horizont zu erkennen.
Dieser Lichtstreuungsprozess erweist sich für die blaue Komponente des Lichts als viel effizienter als für seine rote Komponente. Deshalb ist der Himmel blau. Der blaue Bestandteil des Sonnenlichts wird sehr effektiv in alle Richtungen gestreut. Gleiches gilt jedoch für künstliches Licht. Licht mit einem hohen Blauanteil (denken Sie an die intensiven weißen LED-Scheinwerfer, die heute überall auf unseren Straßen zu sehen sind) trägt stärker zur Lichtverschmutzung bei als warmes, cremefarbenes Licht.
Sogar entfernte Observatorien leiden unter einer gewissen Lichtverschmutzung. Bildnachweis: Image Catalog / Flickr
Geht es hier nur um Astronomie?
Nein, es sind nicht nur Astronomen, die der Lichtverschmutzung zum Opfer fallen. Viele nachtaktive Tierarten - hauptsächlich Vögel und Insekten - werden durch das Leuchten der Städte gestört, was manchmal zu einer großen Anzahl von Todesopfern führt.
Jüngste Studien legen nahe, dass in den USA jedes Jahr bis zu eine Milliarde Vögel getötet werden, wenn sie durch die Lichter der Stadt desorientiert werden. Und das Aushängeschild der Dark-Sky-Bewegung ist die Unechte Karettschildkröte, deren Jungtiere von der städtischen Beleuchtung verwirrt werden, während sie nach den Brandungslinien suchen, die ihren Weg zu einem sicheren Lebensraum auf dem Meer markieren.
Untersuchungen zeigen, dass auch Menschen unter einer übermäßig hellen nächtlichen Umgebung leiden können, wobei Schichtarbeiter einem besonderen Risiko ausgesetzt sind. Die kürzlich entdeckte Entdeckung eines dritten Lichtsensorsystems im menschlichen Auge (eine Schicht von Ganglienzellen vor der Netzhaut) verbindet die Sekretion des schlafinduzierenden Hormons Melatonin mit der Abwesenheit von Licht.
Eine neue Studie legt nahe, dass Menschen in der vorindustriellen Welt wahrscheinlich nicht mehr geschlafen haben als wir. Die längeren Dunkelperioden führten jedoch zu einem erholsameren Schlaf.
Darüber hinaus war das künstliche Licht, das unseren Vorfahren zur Verfügung stand, immer das orangefarbene Licht einer Flamme und nicht das tageslichtähnliche Licht, das heute zur Verfügung steht. Zur falschen Zeit verwendet - zum Beispiel spät in der Nacht - kann eine solche blau-reiche Beleuchtung den Tagesrhythmus ernsthaft stören.
Der vielleicht überzeugendste Grund, sich mit Lichtverschmutzung auseinanderzusetzen, sind die Kosten für Abfall nach oben, die sich sowohl auf die Gesäßtasche als auch auf die Atmosphäre auswirken. Beleuchtungskörper, die Oberflächen wie Straßen, Sportplätze, Parkplätze und Gebäudefassaden beleuchten sollen, weisen häufig eine hohe Aufwärtskomponente auf, die manchmal mehr als 40 Prozent ihrer Leistung in den Nachthimmel strahlt.
Sogar das bescheidene Gartenlicht wird häufig gekippt, um seinen Abdeckungsbereich zu erweitern, wodurch ein hoher Anteil seines Lichts nutzlos nach oben strahlt. Es wird geschätzt, dass allein in den USA ein Anstieg der Lichtverschmutzung aus all diesen Quellen jährlich etwa 3,3 Milliarden US-Dollar verschwendet, was zu einer Treibhausgasemission aus fossilen Brennstoffen von etwa 21 Millionen Tonnen CO führt. Äquivalent.
Orte mit dunklem Himmel
Es überrascht nicht, dass Observatorien den Kreuzzug gegen Lichtverschmutzung angeführt haben. Die Internationale Vereinigung für dunklen Himmel (International Dark Sky Association, IDA), die sich für gute Außenbeleuchtung einsetzt, hat ihren Ursprung in den 1980er Jahren, als Astronomen an großen US-Observatorien durch die Verschlechterung des Nachthimmels alarmiert wurden. Große Teleskope sind große Investitionen und benötigen völlige Lichtfreiheit.
Die IDA ist jedoch nicht nur für Astronomen gedacht, sondern für alle. Und so hat der Verband sein International Dark Sky Places-Programm ins Leben gerufen, das den zugänglichen, makellosen Himmel des Planeten erkennt. Eine Handvoll haben sich weltweit qualifiziert. Die IDA würdigt auch Gemeinden mit „außergewöhnlichem Engagement für die Erhaltung des Nachthimmels“.
Unser nationales Observatorium in Siding Spring befindet sich in der Nähe des wunderschönen Warrumbungle-Nationalparks. Es ist bereits ein dunkler Ort, geschützt durch die Gesetzgebung des Staates und ein offensichtlicher Kandidat für Australiens ersten von der IDA anerkannten Dark Sky Park. Mit Unterstützung der örtlichen Gemeinden und des National Parks and Wildlife Service arbeitet das Siding Spring Observatory an dieser Anerkennung.
Aussicht auf Verbesserung
Es gibt einige in der Dunkelhimmel-Lobby, die durch die Ausbreitung von Stadt- und Industriebeleuchtung verzweifelt sind, aber meine eigene Ansicht ist optimistischer. Ja, wir haben Städte mit hohem Lichteinfall, aber sie sind größtenteils ein Produkt vergangener Zeiten, als die Beleuchtung ohne Rücksicht auf die Umwelt entworfen wurde.
Die heutigen Außenbeleuchtungsdesigner sind mit einer außergewöhnlichen Reihe von Lichtquellen wie LEDs ausgestattet, die sich in Richtung, Farbe und Intensität hervorragend steuern lassen, um eine effiziente, effektive und elegante Beleuchtung zu erzielen, ohne den Nachthimmel zu verschmutzen.
Bei einem kürzlich im Sydney Observatory abgehaltenen Treffen der Lichtdesigner wurde klargestellt: Um eine Stadt schön und sicher zu machen, muss nicht unbedingt alles beleuchtet werden.
Astronomen und Verfechter des dunklen Himmels möchten nicht, dass Stadtstraßen in trübe und uninteressante Orte verwandelt werden. Es ist der direkte Lichteinfall nach oben, der das Problem darstellt und der durch die Verwendung einer ordnungsgemäß abgeschirmten Beleuchtung gemindert werden kann. Wenn es auch einen geringen Blauanteil hat, umso besser - für die Umwelt und für uns.
Mit zunehmendem Umweltbewusstsein wird auch eine Reduzierung des Abfalllichts mit dem daraus resultierenden Treibhauseffekt von der Öffentlichkeit befürwortet. Ich glaube, die Städte der Zukunft werden in jeder Hinsicht weniger umweltschädlich sein als die von heute - einschließlich ihres künstlichen Himmelsglühens.
Die eigentliche Herausforderung besteht darin, die Herzen und Köpfe aller zu gewinnen, die sich mit Außenbeleuchtung beschäftigen. Dies ist einer der Gründe, warum ich vom IYL so begeistert bin - es ist eine großartige Gelegenheit, das Beste des modernen, himmelfreundlichen Lichtdesigns bekannt zu machen.
Und ja, eines der wichtigsten Vermächtnisse dieses Internationalen Jahres des Lichts könnte sich tatsächlich als Dunkelheit herausstellen. Gerade genug Dunkelheit, um uns alle wieder mit dem Sternenhimmel unseres wunderbaren Landes verbinden zu können.
Fred Watson, Professor; Leitender Astronom, anglo-australisches Observatorium, Australische Sternwarte
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.