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我们为何看不到星空?
http://www.100md.com 2017年4月15日 《百科知识》2017年第8期
我们为何看不到星空?

     100多年前,爱迪生发明了电灯,为人类带来了光明。但与此同时,这种人造光也带来了一些意想不到的后果,泛滥使用的灯光引发的光污染正在改变我们的世界。在大城市,我们小时候常见的灿烂星空,如今已成为一种奢侈。夜空难觅“星踪”,除了因城市发展,空气污染有所增加,以及当时的气象条件令天空透明度减弱之外,与城市夜空的光污染不无关系。不久前,研究人员发布了一份详尽的最新光污染地图,数据显示,全球近83%的人都生活在受到光污染的夜空之下,无法用肉眼看到银河系美景。夜空长期被人造光形成的光雾所掩盖,情况最严重的国家是新加坡,其次是科威特、卡塔尔和阿联酋,都是人口密集国家。而受光污染影响最小的前10个国家都在非洲。

    光污染影响天文观测

    灯光越亮,天空的背景就越亮,看到的星星就越少。因为,这些灯光不仅照亮了街道,还被散射到大气之中。射向天空的光线越多,被大气层散射回地面的也就越多,这导致夜空对比度降低,只能看到一些亮星,一些暗星却看不到了。借助光学望远镜,人们虽然能看到十几等甚至20等的星,但是,如果背景光太亮,那么本来能够看到20等星的望远镜,也只能看到十二三等星,这大大降低了望远镜看到更遥远、更微弱光的天体的可能。

    高亮度的城市灯光不仅让人们肉眼可见的星星越来越少,许多天文台也被迫迁址。例如,南京紫金山天文台,曾经是拥有众多“第一”头衔的天文学研究基地,但是现在,这里已经无法进行前沿的天文观测了,只好“改行”变成天文博物馆;上海天文臺的主要观测点已转移至浙江安吉;位于北京的中国科学院国家天文台的主要观测点则在河北的兴隆县、北京的密云、怀柔以及西藏、新疆和内蒙古等地。

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    星星也分三六九等

    视星等,是指从地球上所见星体的亮度。在地球上看起来越明亮的星体,其视星等数值就越低。一颗星星的星等,取决于它与地球的距离、它本身的亮度(即绝对星等)、星际尘埃遮蔽等多重因素。视星等最早是由古希腊天文学家喜帕恰斯制定的。他把自己编制的星表中的1022颗恒星按照亮度划分为6个等级,即1等星到6等星。但1到6等星并不能描述当时发现的所有天体的亮度,天文学家延展本来的等级,引入“负星等”概念。这个视星等体系一直沿用至今。

    在理想环境下(清澈、晴朗且没有月亮的夜晚),一般人的肉眼能够分辨的极限大约是6.5等。以此计算,人们肉眼能观察到的半个天空大约有3000颗星星,整个天空能被肉眼看到的星星则约有6000颗。当然,星星的视星等并非一成不变,它会随着星星本身的演化、它们与地球距离的变化而不断变化。例如,在未来的几万年内,一些逐渐接近地球的恒星也将显著变亮,例如葛利斯710将在约100万年后从9.65等增亮到肉眼可见的1等。

    光污染造成极大的能源浪费

    世界上不少城市的夜景照明,都造成巨大浪费。美国政府资助美国国家天文台进行了多次的调查和测量,得到了很多让人惊讶的数据。例如,户外灯每年消耗超过了170亿千瓦时的能源。家庭用电总量里有13%用于室外照明,而超过三分之一的光是浪费的,这些被浪费的光消耗了30亿美元,而每年户外照明排放的二氧化碳更是高达2100万吨。

    光污染对人和动物的危害

    现代繁华都市的一个重要标志是:在夜幕降临后,喧闹的不夜城中的大酒店、商场的广告牌、霓虹灯眼花缭乱,白炽灯的亮光照得如同白昼。光污染的刺激使人体生物钟混乱,造成失眠、头昏等症状,强光的刺激超过了眼睛的承受能力,很多人的眼角膜和虹膜损伤,视力下降,甚至引发白内障。

    此外,光污染影响了动物的自然生活规律,受影响的动物昼夜不分,其活动能力出现问题。成群聚集在街灯周围的昆虫也被灯光搅得晕头转向,直至生活习性被改变,物种消失。其他夜行性哺乳动物——包括荒漠啮齿类、狐蝠、负鼠和獾——需要更加小心地觅食,因为在如同白昼的光亮下,夜出的动物更容易被捕食者发现。迁徙的鸟儿被打乱了生物钟,错过了筑巢的精确时节;新生的小海龟原本会被反光能力强的明亮海面吸引而去,现在却被沙滩后的人造光搞得晕头转向。此外,光污染每年还能杀死3亿至10亿只鸟,耀眼的光源是杀害鸟类和昆虫的罪魁祸首。

    研究人员认为,光污染并没有引起全球重视。随着人口增长和城市扩张,这种现象可能会越来越普遍。人类的宗教、哲学、科学、艺术和文学都曾经从星空中得到启发,假如失去星空,人类会遭受什么样的后果?

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    全球最大黑暗夜空保护区

    新西兰的奥拉基麦肯齐国际黑暗夜空保护区,占地4300平方千米,是世界顶级观星胜地之一,也是全球最大的黑暗夜空保护区。

    奥拉基麦青齐被评为“黄金级”的黑暗夜空保护区,意味着这里的夜空几乎没有受到光污染。麦肯齐地区一直致力于保护黑暗夜空免遭光污染。最初提出保护夜空的倡议,是由于新西兰最重要的天文研究中心所在地——位于蒂卡普湖附近的约翰山天文台日益受到光污染的威胁。1981年起,麦肯齐地方议会就颁布了照明限制条例,实施了一系列开创性的地方资源保护措施,旨在控制照明光源的使用,包括采用向下照明光束和全面禁用溢光照明设施等。此外,资源管理部门也限制了泛光灯照明在黄昏至夜晚11点之间的使用。当地人甚至为部分街道细化出专门的用光规定。近年来,当地不断向全世界传播打造“星空自然保护区”的理念,呼吁控制光污染,促进合理用电,为后代留下一片璀璨的星空。如今,当地人的努力得到了联合国教科文组织等重要机构的肯定。

    【责任编辑】蒲 晖 (龙学锋)