光污染影響 1 - 從極好的黑暗天空（左）到市中心的天空（右）。圖片來源：NOIRLab/NSF/AURA，各地P. Marenfeld

光污染影響 2 - 從極好的黑暗天空（左）到市中心的天空（右）。圖片來源：NOIRLab/NSF/AURA，到的的快P. Marenfeld

卡爾加里（加拿大）部分地區(qū)的宇航員照片顯示了2010年至2021年照明變化的例子：安裝了新的照明，許多路燈已從橙色高壓鈉轉(zhuǎn)換為白色LED。見度（注意：照片不是比前使用相同的設(shè)置拍攝的，并且具有不同的世界少能速度空間分辨率。因此，各地2010年的夜空照片看起來更亮一些。圖片來源：圖片由美國宇航局約翰遜航天中心地球科學(xué)與遙感部門提供，到的的快GFZ波茨坦地理配準
（神秘的星星下降想象地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（亥姆霍茲德國研究中心協(xié)會）：世界各地的人們在夜空中看到的星星越來越少。恒星能見度的見度變化可以用天空亮度每年增加7-10%來解釋。變化速度比衛(wèi)星對地球上人造光發(fā)射的比前測量最初所暗示的要快。
這是世界少能速度發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究的結(jié)果，該研究由GFZ德國地球科學(xué)研究中心和波鴻魯爾大學(xué)的Christopher Kyba領(lǐng)導(dǎo)的研究小組與GFZ和美國國家科學(xué)基金會NOIRLab的同事進行。
作為“夜間地球”公民科學(xué)項目的一部分，他們分析了 2011 年至 2022 年世界各地公民科學(xué)家的 50，000 多次裸眼觀察。結(jié)果表明，公民科學(xué)數(shù)據(jù)是對以往測量方法的重要補充。
光污染背景
在地球陸地表面的大部分地區(qū)，日落后很長一段時間，天空繼續(xù)發(fā)出人造的曙暮光。這種“天輝”是一種對環(huán)境有嚴重影響的光污染形式，因此應(yīng)該成為研究的重點，正如該研究的合著者、NSF NOIRLab自成立以來全球夜間項目負責(zé)人康斯坦斯·沃克（Constance Walker）所強調(diào)的那樣。
畢竟，生物的許多行為和生理過程是由日常和季節(jié)性周期決定的，因此受到光的影響。“Skyglow影響著晝夜活動和夜行動物，也破壞了我們文化遺產(chǎn)的重要組成部分，”沃克說。夜空的外觀正在發(fā)生變化，對觀星和天文學(xué)產(chǎn)生了負面影響。
需要合適的測量方法
天輝隨時間的變化以前從未在全球范圍內(nèi)測量過。雖然原則上可以通過衛(wèi)星測量，但監(jiān)測整個地球的唯一電流傳感器沒有足夠的精度或靈敏度。
因此，一個有前途的方法是利用人們使用人眼作為傳感器的觀察能力，并在公民科學(xué)實驗的框架內(nèi)依靠人群的力量。由美國國家科學(xué)基金會NOIRLab發(fā)起的“夜間地球”項目自2006年以來一直在運行。世界各地的人們都可以參與這個項目。
公民科學(xué)
參與者查看他們的夜空，然后使用在線表格報告一組八張星圖中哪一張最符合他們所看到的。每個圖表都顯示了不同程度的光污染下的天空。
“個人的貢獻就像一個全球傳感器網(wǎng)絡(luò)一樣協(xié)同工作，使新科學(xué)成為可能，”波茨坦GFZ德國地球科學(xué)研究中心和波鴻魯爾大學(xué)的Christopher Kyba說。他與他的GFZ同事Yigit Öner Altıntas和NOIRLab的Constance E. Walker和Mark Newhouse一起，分析了2011年至2022年期間全球51，351名參與者在無云和無月之夜的數(shù)據(jù)。它們來自全球19，262個地點，包括歐洲的3，699個地點和北美的9，488個地點。
為了根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算天空亮度的變化率，并考慮到觀測者多年來也處于不同的位置，他們利用了基于2014年衛(wèi)星數(shù)據(jù)的全球天空亮度模型。
令人驚訝的發(fā)現(xiàn)
“在城市環(huán)境中，人們看不到恒星的速度是戲劇性的，”該研究的第一作者Christopher Kyba總結(jié)道。研究人員發(fā)現(xiàn)，可見恒星數(shù)量的變化可以用夜空亮度的增加來解釋。在歐洲，他們發(fā)現(xiàn)亮度每年增加6.5%與數(shù)據(jù)相符;在北美，這一比例為10.4%。
為了將這些數(shù)字放在一個更容易理解的背景下，Kyba解釋了在一個每年增加9.6%的地方看到星星的后果，這是全球所有地方的平均水平?！叭绻赃@種速度繼續(xù)發(fā)展，一個出生在一個可以看到250顆星星的地方的孩子在他18歲生日時只能在那里看到100顆星星。
基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)中看到的向上排放增長較慢，研究人員對天輝的這種發(fā)展速度感到驚訝。事實上，對于觀測者的位置，衛(wèi)星測量的人工亮度略有下降（歐洲每年下降0.3%，北美每年下降0.8%）。
地球和太空測量結(jié)果差異的原因
克里斯托弗·基巴（Christopher Kyba）認為，人類觀測和衛(wèi)星測量之間的差異可能是由于照明實踐的變化?！靶l(wèi)星對向上指向天空的光最敏感。但它是水平發(fā)射的光，占天空輝光的大部分，“Kyba解釋說。“因此，如果廣告和立面照明變得更加頻繁，更大或更亮，它們可能會對天空輝光產(chǎn)生重大影響，而不會對衛(wèi)星圖像產(chǎn)生太大影響。
作者引用的另一個因素是從橙色鈉蒸氣燈到白色LED的廣泛轉(zhuǎn)變，白色LED發(fā)出更多的藍光。“我們的眼睛在夜間對藍光更敏感，藍光更容易散射在大氣中，因此對天空輝光的貢獻更大，”Kyba說。“但唯一可以在夜間對整個地球進行成像的衛(wèi)星在藍光的波長范圍內(nèi)并不敏感。
研究的局限性和進一步的潛力
然而，公民科學(xué)方法也有其局限性。例如，來自世界不同地區(qū)的參與者人數(shù)決定了空間和時間趨勢的重要性。到目前為止，來自北美和歐洲的人參與實驗的人數(shù)最多，亞洲貢獻的一半來自一個國家：日本。
“大多數(shù)數(shù)據(jù)來自目前最普遍的地球地區(qū)。這很有用，但這意味著我們不能對觀測很少的地區(qū)進行太多的天輝變化，“Kyba強調(diào)說。特別是在發(fā)展中國家，人們懷疑人工天輝的快速變化，但到目前為止觀測到的很少。
兩個結(jié)論：照明政策和公民科學(xué)
研究人員從他們的發(fā)現(xiàn)中得出了兩個主要結(jié)論：一方面，他們表明，盡管人們對光污染的認識不斷提高，但目前的照明政策，例如LED的使用，尚未帶來任何改善，至少在大陸層面上是這樣。
“另一方面，我們能夠證明公民科學(xué)數(shù)據(jù)是對以前測量方法的重要補充，”Kyba說。
康斯坦斯·沃克補充說：“如果我們有更廣泛的參與，我們可以確定其他大陸的趨勢，甚至可能是個別州和城市的趨勢。該項目正在進行中，所以今晚請隨時查看，并告訴我們您看到了什么。

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