夜空争夺战_参考网

夜空争夺战

2015-09-10赵洋

科幻世界 2015年11期

赵洋

失色的星空

太阳落下不久，雾气渐渐上升，清冽的空气弥漫在四周，把海拔900米的国家天文台兴隆观测站和山下的村庄笼罩在一片浓浓的寒意里。尽管已是初夏，但我们都穿得很多，静静地围在施密特望远镜旁，努力适应着望远镜圆顶里的黑暗。突然，电动机的啸叫打破了宁静。圆顶隆隆地敞开了，并吱吱嘎嘎地转到选定的夜空。在天窗升起后露出的缝隙里，出现了一颗颗星星。

为防止光污染，偌大的观测站里连一盏路灯都没有。山梁上零星分布的圆顶与山谷中的数幢楼房也罩在一片黑暗中，看不到一点儿灯光。这里的窗子都使用双层窗帘，晚上不会漏出一丁点儿光线，以免影响天文观测。这种只有星光的黑暗是习惯了城市生活的人很难想象的。

以上是笔者在参观国家天文台兴隆观测站后写下的文字。那里天文宁静度好、大气透明度高，是中国乃至亚洲最大的光学天文观测基地。

但是观天的福地也面临着威胁，夜幕笼罩的西南方地平线上有一小块暗红区域，那是北京城的方向。城市灯火影响到了天文观测，这不仅是用望远镜才能体察的影响，更是肉眼能够分辨的事实。

我们正在失去夜空。2009年，澳大利亚《宇宙》杂志刊登的报告指出，全球70%的人口生活在光污染中，夜晚华灯造成的光污染已使世界上20%的人无法用肉眼看到银河美景。该报告称：“人类正在失去美丽的夜空，人工照明导致了星空消逝。”

目前，大城市普遍地过度使用灯光，使天空太亮，看不见星星，影响了天文观测，很多天文台因此被迫停止工作。在不受光污染的情况下，肉眼可以在夜空中看到的星星可达7000颗之多，而在路灯、背景灯、景观灯乱射的大城市里，肉眼只能看到20～60颗星星。

天文学家对光污染极为敏感。从17世纪起，他们就开始利用天文望远镜来最大限度收集从恒星、星云或星系发出的微弱光亮。1917年，美国天文学家在加利福尼亚威尔逊山上启用了当时世界上最大的天文望远镜，口径2.5米。那时，从威尔逊山上还只能看到帕萨迪纳和洛杉矶方向有些微弱的灯光。著名天文学家哈勃就是用这台望远镜发现了河外星系。如今，由于从大都市和它的卫星城发出的散射光，威尔逊山夜空的亮度已比自然背景亮度高出4倍。光污染使天文望远镜的“视力”大大下降。数据显示，光污染每增长1倍，望远镜的观测效果将同比下降1倍。位于美国加利福尼亚州的帕洛马山天文台，拥有口径居世界第二位的5.1米望远镜。这座天文台曾发现过类星体和大量的宇宙奥秘。但近年来，由于140公里以外的圣地亚哥市人口猛增，灯光干扰日益严重，使天文望远镜只能发挥一半的效力。为此，圣地亚哥市政府决定降低当地街灯亮度，并限制使用不必要的户外电灯。

随着城市化进程的加快，类似的现象在发展中国家也出现了。1994年到2007年，上海天文台佘山工作站夜天光亮度在V波段从19星等变亮到15.8星等，变亮约20倍，而国际优良台站的夜天光亮度一般暗于21.5星等，比佘山要暗200倍。上述夜天光的变化使得我国自主研制的第一架大口径光学望远镜——佘山1.56米望远镜已经很难在常规天文观测中发挥其应有作用。根据1985年国际天文学联合会的建议，世界级的高质量天文台人为光的背景增加应少于10%，即人为光的背景的增加不超过0.1等，国家级的不超过0.2等，即光污染的比例只能小于20.2%。而1998年对上海天文台佘山观测站周围光污染的测试表明，光污染比例高达591%。为了避开城市照明对天文观测的影响，中科院上海天文台已在浙江另觅观测地。

城市的灯火

何为光污染

光污染问题最早于20世纪30年代由天文学家提出，他们认为光污染是城市室外照明使天空发亮对光学天文观测造成的负面影响。后来英美等国称之为“干扰光”，在日本则称为“光害”。现在一般认为，光污染泛指影响自然环境，对人类正常生活、工作、休息和娱乐产生不利影响，损害人们观察物体的能力，引起人体不舒适和损害人体健康的各种光。从波长10纳米至1毫米的光辐射，即紫外辐射、可见光和红外辐射，在不同的条件下都可能成为光污染源。由于瞳孔的调节作用，人的眼睛对于一定范围内的光辐射都能适应，但当光辐射增至一定量时，将会对人体健康产生不良影响。

到过农村的人都有这样的体验，乡下的夜空中，星星似乎特别多，而且璀璨明亮。其奥秘在于地面灯光稀少，使得天幕格外黑暗，衬托出无数灿烂的星辰。而在城市，即使在万里无云的晚上，也会觉得星月暗淡。

光污染是现代城市发展的必然产物。随着城市的扩大，照明灯的不断增加，空气污染使灯光四散，星光便渐渐地被人造光所吞噬。据统计，仅美国向天空散射的强光，每年就消耗掉170亿千瓦小时的电量，价值10亿美元，足够供应爱尔兰全国一年的用电。

光污染可分为三大类。第一类是“人工白昼”，主要指夜间强光照明带来的不适感;第二类是“白亮污染”，主要指建筑材料等在白天反射、折射太阳光造成的负面影响;第三类是“彩光污染”，主要指迅速变化的彩色光源带来的影响。另外，汽车尾气造成的化学光雾和工业、医学中的红外线、紫外线等都属光污染范畴。

人工白昼

夜幕降临后，商场、酒店上的广告灯、霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱。有些强光束甚至直冲云霄，使得夜晚如同白天一样，这就是人工白昼。在这样的“不夜城”里，人们在夜晚难以入睡，人体正常的生物钟被打乱，导致白天工作效率低下。人工白昼还会伤害鸟类和昆虫，强光可能破坏昆虫在夜间的正常繁殖过程。

白亮污染

白亮污染是指白天当太阳光照射强烈时，城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰的反射光线，明晃白亮、令人目眩。据光学专家研究，镜面建筑物玻璃的反射光比阳光照射更强烈，其反射率高达90%，光线几乎全被反射，大大超过了人体所能承受的范围。长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，视网膜和虹膜都会受到程度不同的损害，视力急剧下降，白内障的发病率高达45%，还会产生头昏目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状，使人的正常生理及心理发生变化，长期下去会诱发某些疾病。

彩光污染

舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了彩光污染。据测定，黑光灯所产生的紫外线强度大大高于太阳光中的紫外线，且对人体有害影响持续时间长。

激光污染

激光污染是光污染的一种特殊形式。由于激光具有方向性好、能量集中、颜色纯等特点，激光通过人眼晶状体的聚焦作用后，到达眼底时的光强度可增大几百至几万倍，对人眼有较大的伤害。

红外线污染

红外线近年来在军事、人造卫星以及工业、卫生、科研等方面的应用日益广泛，因此红外线污染问题也随之产生。红外线是一种热辐射，对人体可造成高温伤害。较强的红外线可造成皮肤伤害，其情况与烫伤相似，最初是灼痛，然后是造成烧伤。

光害知多少

目前距爱迪生发明电灯不过一百多年，日益增加的城市室外照明使夜空愈发明亮，特别是那些为了显示城市繁华而点亮的泛光灯。从照明过度的城市和郊区，以及亮如白昼的高速公路和工厂散发出的光线经过反射、折射与散射，令大多数人无可避免地生活在光线交织成的苍穹下。在卫星拍摄的地球夜景照片中，几乎整个欧洲都犹如一团由灯光构成的星云，美国大部分地区和日本全境的情况也是如此。在南大西洋，从太空都能看到一支捕鱼船队用来吸引猎物的金属卤化灯的光芒，比布宜诺斯艾利斯和里约热内卢等大城市发出的光还要亮。

美国峡谷湖的夜空受到光污染

早在20世纪30年代，就有研究发现，荧光灯的频繁闪烁会促使瞳孔频繁缩放，造成眼部疲劳。如果长时间受强光刺激，会导致视网膜水肿、模糊，严重的会破坏视网膜上的感光细胞，甚至使视力受到影响。光照越强，时间越长，对眼睛的刺激就越大。

玻璃幕墙是一种美观新颖的建筑墙体装饰材料，是现代主义高层建筑的显著特征。但它造成的镜面反射也是城市光污染的主要来源之一。据测定：一般白粉墙的光反射系数为69-80%，镜面玻璃的光反射系数为82-88%，比草地、森林或毛面装饰物面高10倍，这个数值大大超过了人体所能承受的生理适应范围，构成了现代新的污染源。

2001年，美国《国家癌症研究所学报》发表文章称，美国西雅图一家癌症研究中心通过对1606名妇女进行追踪调查后发现，上夜班的女性患乳腺癌的概率要比常人高60%，而且上夜班的时间越长，患病的可能性就越大，这些都在一定程度上验证了光污染会严重损害人的健康，甚至诱发肿瘤的论点。2008年，《国际生物钟学》杂志的报道证实了这一说法，针对以色列147个社区的调查发现，光污染严重的地方，女性患乳腺癌的概率会增加40%。医学专家认为这可能是因为非自然光会抑制人体免疫系统，影响激素的分泌，内分泌平衡遭破坏，从而导致了癌变。

光污染不仅损伤人的生理功能，还会影响心理健康。“光谱光色度效应”测定显示，如以白色光的心理影响为100，则蓝色光为152，紫色光为155，红色光为158，紫外线达到187。如果人们长期处在彩光灯的照射下，其心理积累效应会不同程度地引起倦怠无力、头晕、神经衰弱等身心方面的病症。

光污染不但危害着人类，还影响了野生动物的生活规律。受影响的动物昼夜不分，活动能力出现问题。一个多世纪前，鸟类的观察者就报告说鸟常常被灯塔所吸引。这些鸟成群结队地盘旋在灯塔的周围，在昏暗夜空中或相互碰撞，或撞塔而死。在鸟迁移的高峰期，一座“死亡之塔”在一个晚上就能杀死几千只鸟。

环保组织的调查显示，长时间的灯光影响候鸟作息，光照环境改变甚至导致候鸟在迁徙过程中迷路。据美国鱼类及野生动物部门推测，每年受到光害影响而死亡的鸟类达400万～500万只之多。而一些依据自然光选择时机排卵和孵化幼崽的动物，如海龟，在人类光照影响下无法进行正确判断。

河流生态系统也会受到夜晚人工光源的影响。科学家发现，有几种在河里巡游的鱼，如大马哈鱼、青鱼等，夜晚喜欢聚集在有人工灯光的水道。鱼类的不正常聚集，给熊和其他捕食动物提供了良好的捕食机会，最终给鱼群的群体数量造成了极不利的影响，河流生态也可能因此严重失衡。光污染还使湖里的浮游生物的生存受到威胁。额外的光照有利于藻类繁殖，制造赤潮，结果杀死了湖里的浮游生物并污染水质。

动物不是唯一受光污染危害的生物。光污染还会破坏植物的生物钟节律，妨碍其生长，导致茎或叶变色，甚至枯死;对植物花芽的形成造成影响，并影响植物休眠和冬芽的形成。研究人员在试验植物芥菜体内找到了9种不同类型的光感受器，这些感受器对叶片和茎的生长、花的开放时间、果实成熟期以及其他生命活动起着各不相同的作用。光污染对植物的繁衍还有间接的影响。因为强光可破坏夜间活动昆虫的正常繁殖过程，靠夜行昆虫来传粉的花因为得不到协助而难以繁衍，结果可能导致某些种类的植物在地球上消失。

美国罗斯福湖大桥的夜空遭受光污染

捍卫夜空

近年来，世界各地的人们开始与光污染作斗争。在国外一些新开发的地区，居民们要求安装不对空的灯光装置，不允许灯光向天空发射，鼓励夜晚照明灯光全部射向地面。还有的地方则规定，新的街灯必须安上灯罩，以确保灯光不向上投射。

1988年，由天文学家、医生和工程师组成的国际黑暗天空协会在美国成立，旨在减少由人类过度使用照明系统而产生的问题。国际黑暗天空协会将不列颠群岛与欧洲大陆之间的小岛萨克岛命名为“暗夜岛”，岛上不设置公共照明，并为居民严格规划室内照明，把光照控制在可接受的范围之内。如今萨克岛不仅免于遭受光污染这一“城市病”，还能够在晴朗的夜空展现光彩照人的银河，成为治理光污染的“示范地”。

不少国家已经从立法层面开始治理光污染。捷克已制定了专门针对光污染的《保护黑夜环境法》;美国加利福尼亚州以分级的形式规范照明区域;新墨西哥州颁行《夜空保护法》，规定室外照明要安装适当合理的装置防治光污染，并应对违法者处以罚款;犹他州则制定《光污染防治法》，推行类似措施。

除立法外，不少国家还采用行政管理手段对光污染进行治理。在纽约、伦敦等大城市，特别是摩天大楼集中的区域，管理部门往往对楼宇灯光的开放时间和亮度有细致的要求。在居民区，则禁止使用安装大规模照明装置。日本等国限制激光束、泛光灯等强光源使用，而在美国一些地方，则通过行政规定限制公共照明设施的功率。另外，不少国家对户外灯光的角度、灯具的形式以及光源距离住宅的远近等做出细致的规定，以最大限度地减少光污染对居民生活的影响。

适当调整城市照明布局也是一种有效措施。德国已经对1/3原本射向天空的灯光进行了调整。此外，对人工照明灯加以一定的遮蔽，改变灯光射出的方向，或将有溢散光的圆形灯具换成无溢散光的平底灯，使光投射到需要被照射的地方，适量降低照明亮度和减少照明时间，这些都可以在一定程度上达到保护动植物的目的。