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光害

2014-7-12 14:36|查看:1720|评论:0|字体: 繁体

光害,或称光污染,是人类过度使用照明系统而产生的问题。最显而易见的影响是城市夜空里的星星被众多大厦的灯光所覆盖而消失了。这使得观察宇宙的研究受到影响,而且亦破坏了生态平衡。自1980年代初以来,全球黑暗天空运动开展,这个运动的目的正是为了鼓励人们减少使用照明系统以减少光污染的问题。

 

全球光害卫星图

 

全球光害卫星图(来自美国国家航空航天局)

 

光害是工业发展的副产品,主要是来自家居照明、广告、商业产品、写字楼、工厂、街灯及露天大型运动场。而受光害影响的国家主要是发达国家,如美国、欧洲各国及日本。

 

值得注意的是,即使是小量的光害亦需留意,因为亦会制造颇严重的问题。

 

最近私人宇宙航行开始出现,使得在以宇宙为基地的轨道广告板在可见的将来会成为可行的事,而这亦可能是新的光害源头。为了防止这种情况发生,美国国家航空航天局在2005年5月通过了禁止在地球轨道进行显眼的广告的法例。但是其他国家仍未就此展开相应的工作。

 

同一片夜空,不同地区能看到的星星数量有很大不同

 

同一片夜空,不同地区能看到的星星数量有很大不同,光污染是主要原因

 

光害问题

 

光害是很有问题、对有害健康和浪费的光线。光害的量与该地区附近释放出的光线多少直接相关。

 

某些参政者表示希望减少光害,然而,他们指出在现实上要人民关掉照明系统是不切实际的。这是因为工业社会的经济极度依赖照明系统。所以他们亦指出这是一个传统的污染问题,无法阻止其长远的负面影响。结果,大部份政治家得出的结论是光害只能靠人民自己慢慢地改变其生活习惯而减少,并没有其他实质办法。

 

城市里灯火通明,然而却看不见夜空中的星星

 

城市里灯火通明,然而却看不见夜空中的星星

 

部份工业团体亦认为光害是重要问题,如英国的照明工程师公会为其会员提供了光害的资讯,光害制造的问题及如何减少光害的指引。

 

广告商和投放广告者希望透过耀目的强光来吸引别人的注意力,然而其他人却可能感到烦厌。另一种常见的光害是家居照明系统的光线越过私人界线而照向邻居,并且是对其毫无作用的,这会使其感到极大的困扰。

 

因为对于哪些光线可以接受,哪些人需要为光害负责这些问题上各人均有不同的看法,因此有时在不同的团体间有需要为此进行协商。即使是政府相关部门对光害问题亦采取弹性的处理手法,主要是参考该光源背后的利益、信念及社会的接受程度。根据估计所得的结果,将超标的光线限制在法定的可以接受范围内。

 

新西兰蒂帕帕满月时的夜景

 

新西兰蒂帕帕满月时的夜景,基本上月色已被大厦的灯火所掩盖

 

光害种类

 

光害是由很多问题汇聚而成的,大部份均来自低效率、令人烦厌及非必要的人造光源。而主要的光害种类可以分为光害骚扰、眩光、杂乱及天空辉光四种。通常令人烦厌的光线皆是这四种其中一种。

 

光害骚扰

 

光害骚扰是指不必要的光线进入了个人的财产处,如自己房居的照明光线过于耀目,影响到邻居,使其感到不适。这并不是笑话,照明系统的强光照向邻居的家里,阻碍其睡觉是常见的光害骚扰之一。

 

光害骚扰对天文爱好者来说问题更大,因为天空的星星所发出的微弱光线经常会被城市里强烈的灯火所掩盖。这使得他们进行观星活动变得甚为困难,很多时候需要移师至寂静及漆黑的乡村进行。

 

眩光

 

眩光是直接观看照明系统核心而产生的短暂目眩现像。街灯的光线直入行人及司机的眼睛里能够造成长达一小时的目眩,这可能会酿成意外。此外,眩光会使人们分辨光度强弱的能力降低,在短时间内难以恢复。

 

杂乱

 

杂乱(Light clutter)是指光线过度所造成的现像。多种不同光线组合起来可能会造成混淆,使人们留意不到障碍物,从而酿成意外。杂乱这情况在街灯设计错乱的马路上尤其常见,要么光度不足,要么光度太强,要么光线颜色不同,这会使司机的视觉被其分散,并酿成意外。

 

洛杉矶夜景,天空全被大厦的灯火所掩盖

 

洛杉矶夜景,天空全被大厦的灯火所掩盖

 

天空辉光

 

天空辉光(Skyglow)是指人口稠密地区所能看到的辉光效果。这是由各大厦互相反射其他大厦的光线,并再由附近大气反射至天空所造成的效果。这个反射与该光线的波长有密切的关系。在日照时使天空变为蔚蓝色的瑞利散射现象在这里亦可以适用于这些互相反射的光线,结果人们在夜里亦可看到天空呈现深蓝色。这会减低了天空与星星的对比度,使得观察星星的光线变得困难,所以星星便像是从天空消失了。

 

自从波特尔暗空分类法于天空与望远镜杂志刊登后,天文学家开始使用其来衡量天空辉光,波特尔暗空分类法将黑暗天空受到天空辉光影响的程度分为一至九级,每级均有详细的介绍,这方便了天文爱好者选择合适的地点观星。

 

香港维多利亚港夜景,入夜后仍灯火通明

 

香港维多利亚港夜景,入夜后仍灯火通明

 

光害影响

 

光害浪费能量,并减低安全性,破坏黑夜的天空,而且可能损害人类及动物的健康。

 

当光线并不是照射至预定目标时,便会浪费能量,如某些固定的光源向天空照射而不是向地面照射。而当制造的光线比需要的多时,亦会浪费能量。部份国家在签订京都议定书后开始研究减少使用能量的方法,而个人、组织及各国政府部们有时亦会寻求更有效率使用光线的方法以减少电费的开支。

 

墨西哥城入夜后天空仍然光亮

 

墨西哥城入夜后天空仍然光亮

 

很多人在夜里要以光线来增加安全感,部份人亦指出充足的光线可以减少罪案发生。但是错乱的安全灯可能会适得其反,所以如何正确地使用光线及增加光线的使用效率是重要的问题。

 

很多城市居民不能够在夜空里看到星星。这也严重损害了天文爱好者及普通市民的雅兴,所以现在已有人提倡要静化夜空,对星空进行保育,并视为文化保育运动之一。

 

人类健康

 

多个研究指出,夜班工作与乳腺癌和前列腺癌发病率的增加具有相关性。


光害可能会引起头痛,疲劳,性能力下降,增加压力和焦虑。动物模型研究已证明,当光线不可避免时,会对情绪产生不利影响和焦虑。

 

生态问题

 

光害影响了动物的自然生活规律,受影响的动物昼夜不分,使得其活动能力出现问题。此外,其辨位能力、竞争能力、交流能力及心理皆会受到影响,更甚的是猎食者与猎物的位置互调。

 

有研究指出光害使得湖里的浮游生物的生存受到威胁,如水蚤,因为光害会帮助藻类繁殖,制造红潮,结果杀死了湖里的浮游生物及污染水质。

 

光害亦可在其他方面影响生态平衡。举例来说,鳞翅类学者及昆虫学者指出夜里的强光影响了飞蛾及其他夜行昆虫的辨别方向的能力。这使得那些依靠夜行昆虫来传播花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,并在长远而言破坏了整个生态环境。

 

候鸟亦会因为光害影响而迷失方向。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至四至五百万,甚至更多。因此,志愿人士成立了关注致命光线计划,并与加拿大多伦多及其他城市合作在候鸟迁移期间尽量关掉不必要的光源以减少其死亡率。

 

此外,刚孵化的海龟亦会因为光害的影响而死亡。这是因为它们在由巢穴步向海滩时受到光害的影响而迷失方向,结果因不能到达合适的生存环境而死亡。年轻的海鸟亦会受到光害的影响使它们在由巢穴飞至大海时迷失方向。

 

夜蛙及蝾螈亦会受到光害影响。因为它们是夜行动物,它们会在没有光照时活动,然而光害使他们的活动时间推迟,令到其活动及交配的时间变短。

 

减少光害

 

减少光害可以由很多方面做起,如减少天空辉光、减少令人目眩的光线、减少光害骚扰及减少杂乱。根据不同的光害产生的问题,解决方法亦会有所不同。可能的解决方法包括:

 

改善固定光源的照射,使其可以准确地照射到需要的地方,而不是向四周漫射。

 

改善光源的种类,使得光波较不容易产生光害问题。

 

重新评估现在的照明计划,及重新设计部份或全部这类型计划,使得只有真正需要照明的地方才会受到光线照射,其他地方则尽可能关掉光源。

 

改善照明系统

 

很多社会运动家主张尽量使用密闭式的固定光源,使得光线不会被散射。此外,改善光源的发射方法及方向使得所有光线皆射得其所,以尽量减少照明系统的开启。

 

密闭式照明系统在正确安装后,可以减少光线泄漏至发射平面以上空间的可能。而照射至下面的光线往往正是射得其所,因为当光线向上射至大气层后,便会产生天空辉光。部份政府及组织正在考虑或实行将街灯及露天体育场的照明系统改为密闭式照明系统。

 

密闭式照明系统可以防止不必要的光线泄漏,并能减少天空辉光,同时亦可减少眩目的光线,因为光线不再散射,人们受到不必要光线影响的情况变少。而且计划推行者亦指出密闭式照明系统能更有效运用能量,因为光线会被照射到需要的地方而非不必要地散射至天空。

 

密闭式固定光源使得使用低能量消耗的灯炮变得更亮,有时效果比起使用高能量消耗但散射的灯泡更好。不过在任何照明系统里,天空辉光都有可能会因为地面反射光线而生成,这种反射应尽量减少,如尽量减少使用高能量消耗的照明系统及两个照明系统间尽量相距较远。

 

最普遍的关于密闭式固定照明系统的批评是其美学价值不足。此外历史上固定照明系统并非大型市场,可说是无利可图。基于其特别的照射方向,密闭式固定照明系统有时亦需要专业技师来安装以达致最佳效果。

 

调整照明系统

 

不同照明系统有不同的特性及效能,但经常出现的情况是照明系统错配,而这便会造成光害。通过重新选取恰当的照明系统,光害的影响便可尽量减少。

 

部份照明系统,依照能量消耗效率排例:

 

很多天文学家向其所在的社会推荐使用低压钠蒸汽灯,这是因为其单波长的特性使其释出的光线极易隔滤,而且价格不高。在1980年,美国加利福尼亚州圣荷西将所有街灯均改为使用低压钠蒸汽灯,这大大方便了其附近的利克天文台的观星活动。现在美国亚利桑那州及夏威夷州也在推行相似的计划。

 

但使用低压钠蒸汽灯的固定照明系统会较其他的体积为大,颜色亦不能分辨,这是因为低压钠蒸汽灯所释出的为单波长的光线,此外还与黄色的交通灯光线发生冲突。因此,很多政府部份均使用更容易控制的高压钠蒸汽灯来作为街灯提供照明。

 

重订照明计划

 

在部份情况,重订现有的照明计划会更有效率,如关掉非必要的户外照明系统及只在有人的露天大型运动场打开照明系统,这样亦能减少光害。

 

现实上亦有国家开始重订照明计划,如英国,其首相已提出了详细的郊区照明计划以保护环境。

 

加拿大亚伯达省卡加利在2002年至2005年间亦将大部份住宅区的街灯换成更高效率的类型。这个计划是为了节省开支及保护环境,安装费用估计到2011年或2012年便被会节省的开支抵消。

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