天空需要它的“寂靜的春天”時刻

夜幕降臨在圖森市郊外基特峰國家天文臺。在往常這個時候，天文臺的副主任米歇爾·愛德華茲通常會在室內為望遠鏡的夜晚觀測做準備。但在去年十二月的這個傍晚，她和我並肩站在暮色中，觀看兩個世界的碰撞。當星星出現時，點綴在下方景觀中的電燈也亮了起來，使上方原本更明亮的文明之上的銀河系顯得黯然失色。“我的天哪，”愛德華茲說，被巨大的城市光暈驚呆了。

圖森像一個明亮的氣泡吞噬著東方的天空和獵戶座的肩膀。一條由較弱的光線組成的蛇——10號州際公路——從光暈中蜿蜒而出，向北蜿蜒100英里，朝著鳳凰城的眩光延伸。在南方，越過墨西哥邊境，來自諾加萊斯燈光的另一個發光半圓也隱約可見。

所有這些光線都對基特峰的高質量觀星構成生存威脅。幾十年來，天文學家採取了緊急措施來減緩甚至扭轉其蔓延。對於他們來說，每個發光穹頂的邊界都是一條戰線，隨著每次戰鬥的勝利或失敗而擴張或收縮；頭頂上不完美的黑暗證明了當地的政策和數百萬人的集體行動——或者集體的聳肩和閃閃發光的廣告牌和路燈的擴散。

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然而，光暈仍在蔓延。一位基特峰天文臺的天文學家在日落後幾個小時告訴我，在如此充滿雜散光子的天空下，解析一個天文目標所需的時間通常是平時的兩倍。與全球變暖有關的強烈野火（例如在我訪問半年後席捲山頂的野火）可能會對那裡的望遠鏡構成更明顯的風險，但夜晚越來越亮的微妙而有害的影響最終可能成為天文學更大的威脅。

物種螺旋式走向滅絕，空氣中二氧化碳含量每百萬份增加幾個額外單位，海洋生物吞噬微塑膠——我們這個時代的許多生態災難肉眼難以察覺。光汙染則不然，儘管透過望遠鏡觀察的天文學家可能是第一個真正注意到它的人。當然，它的影響不僅限於天文學。在過去十年中，生物學家發現，浪費性的夜間照明嚴重擾亂了動物、植物以及將世界聯絡在一起的生態關係。這些影響遍及全球範圍，遠超出城市範圍。“你需要更多地像我們看待塑膠汙染或某些氣候變化影響那樣看待它，”英國埃克塞特大學著名的保護生物學家凱文·加斯頓說。

研究人員仍然堅持認為，我們可以在不做出太多犧牲的情況下減少光汙染。隨著新研究揭示了問題的範圍，可能的解決方案也變得更加清晰。光汙染是我們能夠理解和管理的，就像煙囪排放物或工廠廢水一樣。我們越早行動越好。衛星測量表明，五分之三以上的歐洲人和五分之四的北美洲人生活在天空光線過於氾濫，以至於無法看到銀河系的天空下。其他分析表明，地球上人工照明的表面積每年膨脹約 2%，將剩餘的真實夜晚地圖變成瑞士乳酪。儘管最近的 LED 技術使照明比以往任何時候都更便宜、更節能，但消費者似乎並沒有把這些節省下來的錢放入口袋並減少碳排放。相反，人類似乎正在開啟更多的燈。

情況不必如此。黑暗、繁星點點的天空可以再次成為常態而不是例外，減輕已經掙扎的生態系統的負擔，同時將一些天體的奇觀恢復到普通人的生活中。旨在實現這一目標的立法已經在多個大陸起草。然而，任何解決方案都取決於比科學更具社會性的問題：我們能否維持必要的研究來正確定義和解決光汙染？我們真正需要多少夜間照明？以及最關鍵、最令人惱火的問題——有人關心嗎？

為了給科學家和我們其他人一些肯定，評估將世界沐浴在永恆的虛假暮色中的生態影響一直很困難。對於某些生物來說，燈光是海妖的呼喚；對於另一些生物來說，它是令人厭惡的力場。光線的時間、波長、方向和強度，以及觀察者的眼睛，都很重要，而且與金槍魚中的汞或禿鷹中的滴滴涕不同，光子不會留下持久的可測量的化學痕跡。然而，綜合來看，對至少 160 個物種的研究提供了充分的證據，表明人造光向自然世界傳送了令人眼花繚亂的錯誤時間訊號——醒來！躲藏！狩獵！朝這邊飛！改變你的新陳代謝！

去年五月的一個早晨，我開車去北卡羅來納州農村的一個養牛場，去見北卡羅來納州立大學的研究生默裡·伯吉斯，她在那裡的穀倉椽子上燕子巢上方掛起了一些小彩燈。她爬上梯子，一個接一個地拉出看起來像蠕動的、長著短羽毛的恐龍般的雛鳥，並在溫暖的手掌中輕輕地握住每隻雛鳥時，對它們進行了一系列測試。她說，父母不知道把巢搬離燈光，而且燈光對幼鳥的身體造成了損害。與在沒有燈光下長大的鄰近雛鳥相比，僅在一個小燈泡下長大的雛鳥發育遲緩且體重不足。“光線深入到它們的細胞深處，這真是太瘋狂了，”伯吉斯告訴我。

傷害個別幼燕的因素也在整個物種甚至生態系統的規模上發揮作用。在近海，人造光會導致向水面伸展的造礁珊瑚停止同時產卵，將本應同步爆發的新生命變成無用的、錯時的卵子和精子團。僅在美國，每年就有數億到十億隻鳥因撞擊窗戶而死亡，其中許多是被室內燈光引誘的。

昆蟲尤其面臨著可怕的後果。飛蛾不斷撲向燈泡，科學家們仍然不太明白其中的原因。蟋蟀的叫聲正與晝夜節律脫鉤。在英國鄉村，研究表明，在 LED 路燈照明的路邊樹籬中，毛毛蟲的數量直線下降。光汙染幾乎肯定正在加速所謂的昆蟲末日，即地球上昆蟲生物量的下降，儘管很少有研究關注這一可怕的終點。

光汙染波及多個生命領域。在 2017 年的一項實驗中，科學家們戴著夜視鏡觀察捲心菜薊植物，證實環境光會阻止夜間授粉昆蟲進行授粉。白天授粉昆蟲無法彌補這一不足，因此植物的果實減少了，這表明夜晚變亮的影響最終可能會在超市貨架上顯現出來。雖然夜間光線會導致我們喜歡的昆蟲失去信心，但它會讓我們討厭的昆蟲充滿熱情：埃及伊蚊Aedes aegypti每年造成驚人的 4 億多例感染，如登革熱和寨卡病毒，似乎在人造光的存在下更傾向於叮咬，另一種傳播西尼羅河病毒的蚊子也是如此。

過去，此類觀察結果通常在專業期刊中針對單個生物體進行記錄，與更廣泛的研究計劃無關。但在 20 世紀 90 年代末，洛杉磯的一對研究生和自稱環境“搗蛋鬼”開始積累這類故事的檔案。凱瑟琳·裡奇，一位轉行成為生態學家的律師，被幾所博士項目錄取，但當她去尋找一位願意讓她研究光汙染對野生動物影響的導師時，她發現沒有人願意。“我會聽到諸如‘你可能不會得到任何結果’之類的話，”她說。但裡奇和她現在的丈夫特拉維斯·朗科爾堅持這個問題，並組織了一次後來被證明是關於該主題的開創性學術會議。

在他們 2002 年的會議、2004 年的綜述論文和隨後的書中，朗科爾和裡奇避開了另一個平行的研究領域——持續探索生活在更明亮的戶外和更明亮的室內世界對人類健康的影響。（我們知道夜間光照與無數問題有關，從明顯的睡眠紊亂到更令人驚訝的乳腺癌風險升高，但尚不清楚這其中有多少來自室外光汙染，有多少來自我們發光的螢幕和室內燈具。）即便如此，記者和公眾開始意識到光汙染是真正的汙染，從生態學角度來說是這樣。到 2011 年，加斯頓等高水平的歐洲生態實驗室開始關注這個話題，並開始釋出他們自己的結果和文獻的薈萃分析。截至今年，朗科爾和裡奇的綜述論文已被引用超過 1500 次。

這些結果中的許多都涉及到最容易想象的光汙染型別：一個單一的、強烈的光源以 LED 車頭燈的刺眼光芒照射著你，就像新型 SUV 上的 LED 車頭燈一樣。然而，最近，其他人開始關注我在基特峰看到的更微妙、更全面的光泡效應。最新、最細緻的生態學研究結果表明，即使沒有特定的光源，這些環境光汙染水平也會產生生物學後果。

最近在德國湖泊中進行的罐體和圓頂下的一系列實驗表明，僅明亮的天空就可能導致歐洲鱸魚體內褪黑激素水平下降（褪黑激素是黑暗的激素信使）並改變其生殖激素。去年的一篇單獨論文表明，更白的天空使南非的蜣螂迷失方向，它們依靠銀河系來引導自己在熱帶稀樹草原中埋糞的卑微但重要的任務。朗科爾領導的另一項 2021 年的研究表明，加利福尼亞海灘上的類似低閾值光線可以阻止鴴鳥棲息和一種名為沙丁魚的魚類衝上岸產卵。

這一切都很重要，因為來自天空光暈的光穹頂在數百英里的州際和國際邊界都可見，研究表明它們會在區域範圍內引誘候鳥和昆蟲。即使在地球上這些光穹頂尚未到達的稀有角落，生物體似乎也已經適應了光照的最輕微變化。例如，在北冰洋的冬季，儘管太陽從不突破地平線，浮游生物每天都會上升和下降。來自捕魚或採礦的人造光也可能擾亂該系統。

在所有這一切的另一面，並沒有真正有組織的“支援天空光暈”的反對派向政客輸送資金或釋出反駁性研究。科學家們斷言，問題在於當前的照明趨勢是由未經質疑的發展和數百萬甚至數百萬人的無意識決定驅動的。除了因貧困和忽視而陷入黑暗的地區外，幾乎沒有哪個社群能夠減緩光線的前進速度。

在我在基特峰逗留的兩週前，我站在弗拉格斯塔夫洛厄爾天文臺周圍的黃松下，在深夜的寒意中瑟瑟發抖，仰望著月食。當地球的陰影滑過月球表面時，裸露天空的黑色加深了，星星也變得更加明亮，彷彿照片編輯器正在調整景色的對比度級別。

然而，整個經歷中最令人難忘的部分是俯瞰弗拉格斯塔夫的景色。除了個別紅綠燈外，幾乎沒有照明向上照射。你可以眨眨眼，讓自己相信自己俯瞰的是一個昏昏欲睡的沿海小村莊，而不是一個擁有超過 75,000 人口的山區小鎮，它希望吸引前往大峽谷的遊客。它看起來像現代化的一個小角落以某種方式學會了閉上眼睛睡覺。

迄今為止，對黑暗天空最成功的捍衛發生在天文學家可以圍繞具有經濟價值的設施集結的地方。1958 年，大約在蕾切爾·卡森獲得啟發，孕育出《寂靜的春天》和現代環境保護主義的同時，洛厄爾天文臺的天文學家開始擔心廣告中使用的旋轉探照燈會破壞他們對天空的視野。作為回應，弗拉格斯塔夫制定了世界上第一個光汙染條例。亞利桑那州——並非以集體主義、大政府政策而聞名的地方——從此成為黑暗天空運動的核心地帶。

兩年前，在南部幾百英里的地方，來自周圍託霍諾·奧達姆民族的天文學家和部落嚮導騎馬登上基特峰，在山頂的篝火旁交流西方和土著的星空故事。不久之後，聯邦政府從該部落手中永久租用了這片土地，更大更好的望遠鏡在山頂上蓬勃發展起來。

隨著附近圖森市的光汙染迅速蔓延，基特峰的天文學家找到了盟友，例如蒂姆·亨特醫生，他從小在芝加哥郊區的榆樹林中看到銀河系，然後眼睜睜地看著人造光使銀河系黯淡，就像荷蘭榆樹病腐爛樹木一樣。基特峰天文臺的天文學家大衛·克勞福德和亨特共同於 1988 年成立了國際暗夜協會 (IDA)，希望建立一個更廣泛的聯盟，其中包括他們在弗拉格斯塔夫的盟友。

多年來，隨著倡導者目睹黑暗的消退，跟蹤黑暗所需的工具和技術也在不斷進步。光汙染建模從紙筆方程發展到計算機射線追蹤模擬。先進的廣角相機使從地面測量天空光暈變得更加容易，衛星影像開始顯示遍佈全球的蜘蛛網狀光線。總的趨勢是，而且仍然是，令人沮喪的：研究人員越能研究這個問題，它看起來就越糟糕。

國際暗夜協會及其附屬研究人員拒絕接受隨著城市發展光汙染必然會加劇的假設。通常，預防犯罪是市政部門為消除夜晚而提出的藉口。但這效果如何呢？也許最確鑿的證據表明光線可以抑制犯罪，這來自於 2016 年開始的一項實驗，犯罪學家將近 400 座籃球架大小的照明塔搬到紐約市住宅區的公共戶外空間。這些藍白色燈具由自己的行動式燃料發電機供電，從日落到日出一直亮著——夜間燈塔周圍的戶外犯罪率下降了約 45%。*

但黑暗天空研究人員指出，這些燈塔比僅僅是路燈要亮得多。他們還指出，任何依賴於讓少數族裔社群整夜遭受監獄式泛光燈照射的反犯罪政策，在倫理上都存在問題。事實上，在整個美國大陸，就像其他已知的汙染物一樣，夜間光照的負擔更多地落在弱勢群體身上：根據猶他大學研究人員 2020 年的一項研究，黑人、西班牙裔和亞裔美國人社群的照明往往是白人社群的兩倍左右。

道路安全是夜間燈光激增的另一個常見理由。但在這裡，科學家們也認為，亮度標準是由慣例而非科學驅動的。2018 年，來自英國和美國的光照研究人員掃描了歐洲和北美的法規。“在當前許多道路照明指南中推薦的光照水平似乎幾乎沒有任何可靠的經驗支援，”他們總結道。

其他照明選擇則取決於行業和個人，他們中的許多人仍然沒有接觸到這個問題或對此無動於衷。在黑暗天空圈子裡待一段時間，你就會聽到關於詛咒的說法：一個啟示的時刻，面紗被揭開，當你突然看到糟糕的、浪費的照明，然後就無法再忽視它。（我的啟示發生在我家北卡羅來納州羅利市的社群散步時，當時我意識到更富裕、更潔白的“歷史”街區有較暗的琥珀色路燈，而相鄰的歷史悠久的黑人社群則有更刺眼的白色燈具。）

許多活動家也將這種詛咒視為行動的號召。在弗拉格斯塔夫觀看月食的第二天，我與克里斯·盧金比爾在城市裡的黑暗天空啤酒公司坐了下來。他開玩笑地點了一份“晝夜節律”。然而，那種恰如其分的啤酒已經賣完了，所以他選擇了棕色啤酒。

盧金比爾是附近美國海軍天文臺的前天文學家，四十年來一直致力於保護弗拉格斯塔夫的天空，他對黑暗天空科學領域及其進展的瞭解幾乎無人能及。“他和他的聯盟就像約翰·繆爾那樣的人物，”一位同事告訴我，“有點古怪但超級熱情。”這裡的路燈是暗橙色的，正如盧金比爾解釋的那樣，藍色的光對大多數夜間動物（包括人類）以及附近的天文觀測臺更具破壞性。這是因為藍色、短波長的光子更容易在空氣中散射，形成區域性光霧。

盧金比爾一邊喝著啤酒，一邊稱讚他的小鎮是一個典範，一個其他社群可以效仿的概念驗證。2017 年，美國國家公園管理局在弗拉格斯塔夫和規模相似的懷俄明州夏延市郊外部署了一臺超靈敏的全景相機，夏延市沒有類似的黑暗天空條例。夏延市比弗拉格斯塔夫市亮 14 倍，周圍的光線籠罩範圍也大了 8 倍。盧金比爾說，他的策略一直很簡單，就是向人們展示星星，並讓他們相信能夠看到星星是一種選擇——增長與荒野之間不存在零和衝突。“我是否認為星星會戰勝光線？幾乎每次都是，”盧金比爾說。“它們令人難以置信，每個人都需要被震撼一下。”

1942 年春天，納粹德國派出 U 型潛艇偷偷穿越大西洋，掠奪美國的航運線。貨物成噸沉沒，溺水的屍體被衝上岸，很快就清楚地表明，潛艇炮手在夜間透過觀察海岸上空的天空光暈來辨別船隻的黑色輪廓，從而擊沉了船隻。

邁阿密等城市的民選官員和商會受到壓力，要求調暗燈光並關閉炫目的戶外展示。顯然，這種光汙染具有生死攸關的利害關係。然而，三個月來，社群領導人拖拖拉拉，破壞集體應對措施，理由是經濟方面的擔憂。近海的屠殺最終促使富蘭克林·D·羅斯福總統釋出了一項行政命令，強制沿海地區實行燈火管制，隨著防禦巡邏的加強，U 型潛艇的襲擊有所減弱，內陸許多英里的社群也限制了夜間燈光的使用，甚至用膠帶遮住汽車前燈。這一切都發生在人們的記憶之中：我的已故祖母，當時還是個十幾歲的少女，講述了在北卡羅來納州賴茨維爾海灘的那個夏天，熄燈是多麼嚴肅的事情。

“這就像，哦，我的上帝，”波茨坦德國地球科學研究中心的物理學家和黑暗天空倡導者克里斯托弗·基巴說。即使在當時，“美國政府也知道如何控制天空光暈！我們不是在等待一些突破性的技術。”關於不必要照明的更智慧、更資料驅動的指導可以存在；想必採取行動的集體意願也可以存在。

否則，很容易想象地球上更富裕的地區會消耗更多浪費的光，而這些光是由浪費的碳排放驅動的，就像從乾涸的湖床上蒸發的水一樣，蒸發掉真實夜晚的殘餘，並使地球上的生命承受越來越多的壓力源。

調暗燈光的壓力正在增加。美國多個州正在審查擬議的黑暗天空友好型立法。在鳥類遷徙季節關燈的運動正在全國各地蔓延；例如，在達拉斯和休斯頓等德克薩斯州城市，今年春天有 100 多座市中心建築調暗了燈光。自 2001 年國際暗夜協會開始認可正在保護黑暗天空的地方（弗拉格斯塔夫當然是名單上的第一個）以來，全球已認證了近 200 個此類地點。

更大膽的政策正在歐洲展開。在法國，2019 年透過的一項法律禁止企業在整夜點亮裝飾燈和標誌。在德國，該國制定了一項扭轉昆蟲數量下降的法律行動計劃，控制光汙染被認為是主要目標。在技術方面，LED 製造商意識到未被滿足的需求，正在向市場推出黑暗天空友好型、向下照射、長波長的燈具。柏林霍爾克實驗室（那些進行天空光暈湖泊實驗的實驗室）已經開發出原型燈，這種燈不會發出對大多數昆蟲具有破壞性的波長。“關於這個問題最瘋狂的事情，”博伊西州立大學的生態學家傑西·巴伯告訴我，他呼應了黑暗天空圈子中普遍存在的一種觀點，“就是它非常容易解決。”

很難關心你從未見過的東西。銀河系——一個令人驚歎的奇觀，我們所有的祖父母和所有前人都可以隨時見證——是限制光汙染的最大回報。但與美國西部居民不同，他們可以透過適度減少光線來召喚銀河系的出現，而美國東部人口更稠密、更明亮地區的居民，如果不驅車數小時前往偏遠的黑暗角落，就無法獲得哪怕是次等的銀河系景觀。不過，還有其他角度需要考慮。

最近，我瞭解到一個隱藏在我自己世界中的靜謐奇蹟：在我家附近北卡羅來納州皮埃蒙特的古老松樹林中發現了一種鬼火螢。這種雄性螢火蟲一次亮燈時間長達 30 秒，草草寫下微弱的、漂浮的資訊，而雌性螢火蟲則靜靜地坐在下面，發出沉默的、綠色的回應。

2021 年，公民科學家在該州一些最城市化的縣發現了這種螢火蟲的種群，當然，它們一直都在那裡。它們很容易在任何人注意到之前就被鋪上路面而滅絕。尋找該物種的昆蟲學家，北卡羅來納州立大學的克萊德·索倫森，甚至在他自己的後院偶然發現了一個種群。“我在那裡住了 25 年了，”他羞愧地告訴我。

為了讓自己重新獲得一點魅力，我在今年春天的一個晚上開車來到他家。我們戴著頭燈，踩著落葉，在牛蛙背景的叫聲中，走進了毗鄰的林地。由於這是一個新物種，我們不知道期望它出現的準確年份或合適的天氣。我們確實知道黑暗是必要的。

顯然，螢火蟲對光線水平很敏感，光線是它們交流的媒介。研究表明，環境光汙染會阻礙螢火蟲的求偶，以至於某些物種甚至懶得嘗試。當我們在那天晚上行走時，來自我們手機、穿過樹叢的路燈、鄰居的安全泛光燈的雜散光線不斷地侵入，照亮了螢火蟲可能的所有藏身之處。

但隨後我們看到了三隻擠在一起的雌性螢火蟲，它們像錯位的星星一樣閃爍，從遮擋眩光的落葉堆的陰暗裂縫中發光。它們的身體只有米粒大小。我湊近一看，每隻螢火蟲的星星都分成兩個翠綠色的點，兩個並排的發光器官將它們自己微弱的瓦特數輸出到零星的黑暗殘餘中——它們持續廣播了大約半小時，直到當晚的輪班結束，然後它們就熄滅了。

*編者注（2022 年 9 月 29 日）：此句子在釋出後經過編輯，以更正藍白色燈具的開啟時間描述。