當我還是個孩子的時候，我的家人住在華盛頓特區郊外。這個位置使得成為一個初出茅廬的業餘天文學家變得困難；大多數星星在城市燈光的頭頂眩光下都看不見。充其量只能看到一絲瀰漫的銀河：1000 億顆恆星的綜合光輝被明亮的街燈和店面燈光 Dim 到幾乎消失殆盡。
這種效應就是光汙染——人類產生的照明被投射到天空——導致天空本身發光並沖刷掉星星。天文學家多年來一直知道這種情況對觀星不利，但它也對許多生物——植物、動物甚至人類的福祉產生真實而負面的影響。超過 80% 的人類受到光汙染的影響，我們對天空的視野被偷走了。
對於我們大多數人來說，星星本質上正在熄滅。
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而且每年情況都在惡化。究竟惡化了多少，一直很難說。光汙染已經從太空進行了測量，但軌道衛星探測光的方式與人眼不同，因此它們可能無法產生與我們從地面看到的結果相符的結果。當人們仰望天空時，他們感知到的天空亮度隨時間的變化是多少？
為了找出答案，一個由德國波茨坦 GFZ 德國地球科學研究中心的光汙染研究員克里斯托弗·基巴領導的科學家團隊轉向了一種看似非常明顯的檢測方法：人類。
他們使用了來自地球之夜的資料，這是一個由美國國家科學基金會的國家光學-紅外天文學研究實驗室執行的專案，該專案利用公民科學來測量光汙染。這個過程非常簡單。志願者參與者會獲得一套星圖（由捷克科學院全球變化研究所的 Jan Hollan 建立），這些星圖顯示了在可見恆星範圍內的天空：一張星圖僅顯示最亮的恆星，下一張包括稍微暗淡的恆星，依此類推，直到在理想條件下肉眼可見的最暗恆星。然後，參與者觀察天空，並將他們能看到的最暗恆星與星圖上的恆星進行比較，選擇最符合他們觀察到的恆星。
基巴和他的團隊檢查了來自全球超過 50,000 名公民科學家的大量資料，這些科學家在 2011 年至 2022 年期間對其當地的天空亮度進行了取樣。雖然各地之間存在相當大的差異——例如，平均而言，歐洲的光汙染每年增加 6.5%，而北美則增加 10.4%——但研究人員發現，在全球範圍內，研究期間光汙染每年增加 9.6%。
這聽起來可能不多，但它反映了一種指數增長率，類似於複利在債務上的累積方式。大約 10% 的同比增長意味著天空亮度大約每七到八年翻一番。稍加思考就應該清楚為什麼這非常令人擔憂。正如基巴和他的合著者在他們1 月份發表在《科學》雜誌上的論文中所解釋的那樣，如果一個人出生時天空中可見 250 顆星星，那麼到他們 18 歲時，他們將只能看到 100 顆，並且在同一時期內，天空的亮度將增加四倍以上。
這個結果更加令人震驚，因為它可能對基於衛星的測量產生影響，而衛星的測量結果僅記錄了大約 2% 的年增長率。根據他們的工作，基巴和他的團隊認為，衛星嚴重低估了影響，掩蓋了幾乎每個人都看不到星星的潛在未來。
技術變革可以解釋這種差異的大部分原因。例如，基巴和他的同事指出，近年來，許多發出較紅光的舊戶外燈泡已被 LED 取代，LED 在藍色中更明亮地發光——藍色是一種更容易在大氣中散射的顏色，而且許多地球觀測衛星的探測器對藍色不太敏感。此外，衛星主要看到直接向上照射的光，例如來自城市和結構不良的路燈的光，而不是來自窗戶或廣告牌的水平投射光線，這些光線會極大地影響地面上的觀察者。
所有這些額外的夜間光線對它下面的生命產生了很大的影響。研究人員表明，它對許多動植物產生了負面影響：光汙染擾亂了鳥類的遷徙，花朵的嬌嫩綻放，甚至螢火蟲的發光求偶，僅舉幾個例子。它也影響人類，可能引發失眠以及許多其他健康問題。
在某些方面，這讓人想起氣候危機：全球性的，每天都難以察覺，個人難以獨自掌握和緩解。然而，我懷疑，如果全球變暖每年增加約 10%，我們早就迎頭趕上了這個問題。
更糟糕的是，光汙染為許多人戴上了友好的面具，他們認為夜間光線增加會自動意味著安全性提高。雖然更多的光線在某些情況下確實有幫助——例如，照明良好的道路使駕駛員在夜間更容易看清——但它並不能像人們想象的那樣保證保護我們。平均而言，這種增加的照明只會向上投射更多不必要的光。
那麼，我們能為我們正在變亮的天空做些什麼呢？
已經有很多事情正在發生。諸如國際暗天協會（IDA）之類的組織提倡的不是更多的照明，而是更智慧的照明——更智慧的路燈，將光線向下集中就是一個例子。由於這些燈具提供更高效的照明，因此它們也節省能源，最終會收回成本。IDA 就如何聯絡地方當局安裝更好的燈具和制定減少汙染的法令提供建議。美國和其他許多國家的城市被指定為暗天社群，這意味著他們透過阻止浪費照明的做法，“對夜空的保護表現出非凡的奉獻精神”。
目前，簡單的意識是我們最大的益處之一。晚上關掉你自己的戶外照明可能看起來沒什麼大不了的，但如果你告訴別人，那就有幫助了。意識增長。任何像這樣的事業都需要臨界質量才能引起廣泛關注，因此每個參與者都可以為解決方案做出貢獻。
然而，地方解決方案，例如匹茲堡和科羅拉多州柯林斯堡最近的成功，並不能輕易轉化為全球進步。這種改變對每個人來說都不容易；許多發展中國家夜間照明嚴重不足，並且使用浪費溫室氣體排放燃料為其微薄的光源供電。更多的照明可以幫助那裡的人們擺脫貧困，但代價是天空輝光會大幅增加。基巴及其團隊的研究並未充分涵蓋發展中國家，因此尚不清楚它們的光汙染以何種速度增長。但顯而易見的是，更高效的照明也將使這些地區受益，即使僅僅是因為它會在中長期內降低它們的成本。
在 Twitter 上的一個史詩般的帖子中，基巴回顧了他所在團隊的工作方法和結果，並就個人可以做什麼提出了一些建議。他建議使用有針對性的照明而不是泛光照明，僅在需要時部署戶外照明，並選擇比藍色更紅的燈泡和 LED，以減少光線在天空中的散射量。
我們確實需要更大和更智慧的解決方案。當然，光汙染的物理和生物影響是一個很大的擔憂，但這裡有更多的利害關係：美麗的喪失以及我們與自然的聯絡。夜空非常漂亮，星星之間散落著寶藏。走到那片天鵝絨般的穹頂下，觀看流星雨或月食，是與家人和朋友共度時光或只是放鬆身心的絕佳方式。看到星星就是滋養靈魂。我在晚上外出時看到（和聽到）無數的貓頭鷹、郊狼和其他野生動物，觀察天空讓我對周圍的自然世界有了深刻的 appreciation。夜空的敬畏感是非常真實的。
這不僅僅是少數天文學家感到不便的問題。這相當於關閉盧浮宮、關閉音樂廳、割掉大片野花田。我不知道，如果我留在華盛頓特區郊外，我對天文學的熱愛會變得多麼深厚，那裡的星光會隨著我的成長而逐漸 Dim。我努力透過那片瘴氣看到天空；只有對天文學的深刻熱愛才讓我堅持下去。許多人甚至不知道他們——以及他們的後代——正在失去就在他們頭頂上的這種宇宙體驗。
我們需要黑暗的夜空，我們需要我們所有人來確保每次太陽下山時它仍然在那裡。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。