Poluição luminosa - Light pollution

Vista de satélite de Paris à noite

Poluição luminosa é a presença de iluminação artificial indesejada, inadequada ou excessiva . Em um sentido descritivo, poluição luminosa se refere a qualquer iluminação mal implementada, durante o dia ou à noite, e pode ser considerada um problema em todos os níveis de nossas sociedades. Impactando desde o nível individual, como uma luz piscando indesejada em um produto de consumo, até o nível da comunidade, como um novo desenvolvimento urbano impactando as comunidades existentes com iluminação pública mal planejada. A poluição luminosa também pode ser entendida como um fenômeno que se refere não apenas a uma fonte específica de poluição, mas ao impacto coletivo mais amplo da intersecção de fontes de poluição.

Embora esse tipo de poluição possa existir ao longo do dia, seus efeitos são ampliados durante a noite com o contraste da escuridão. Estima-se que 83% da população mundial viva sob céus poluídos pela luz e que 23% da área terrestre do mundo seja afetada pelo brilho do céu . A área afetada pela iluminação artificial continua aumentando. Como um dos principais efeitos colaterais da urbanização , a poluição luminosa é responsabilizada por comprometer a saúde, perturbar ecossistemas e deteriorar os ambientes estéticos.

As soluções para a poluição luminosa costumam ser etapas fáceis, desde o reajuste das luzes até o uso de lâmpadas mais adequadas. No entanto, como um fenômeno de fabricação humana, vastas complexidades sociais envolvem a abordagem do impacto de nosso mundo humano sobre nós mesmos e os sistemas ecológicos mais amplos da Terra que sobrepõe a poluição luminosa com determinantes políticos, sociais e econômicos.

Definições

A poluição luminosa é a presença de luz artificial antropogênica em condições de escuridão.

O termo é mais comumente usado em relação ao ambiente externo e ao redor, mas também é usado para se referir à luz artificial em ambientes internos. As consequências adversas são múltiplas; alguns deles podem não ser conhecidos ainda. A poluição luminosa compete com a luz das estrelas no céu noturno pelos residentes urbanos, interfere nos observatórios astronômicos e, como qualquer outra forma de poluição , perturba os ecossistemas e tem efeitos adversos à saúde.

A poluição luminosa é um efeito colateral da civilização industrial. Suas fontes incluem iluminação externa e interna de edifícios, publicidade, iluminação de áreas externas (como estacionamentos), escritórios, fábricas, postes de luz e instalações esportivas iluminadas. É mais grave em áreas altamente industrializadas e densamente povoadas da América do Norte , Europa e Japão e nas principais cidades do Oriente Médio e do Norte da África, como Teerã e Cairo , mas mesmo quantidades relativamente pequenas de luz podem ser notadas e criar problemas. A consciência dos efeitos deletérios da poluição luminosa começou na segunda metade do século 19, mas os esforços para lidar com os efeitos só começaram na década de 1950. Na década de 1980, um movimento global dark-sky emergiu com a fundação da International Dark-Sky Association (IDA). Existem agora essas organizações educacionais e de defesa em muitos países em todo o mundo.

Impactos

Os defensores da conservação de energia afirmam que a poluição luminosa deve ser tratada mudando os hábitos da sociedade, de modo que a iluminação seja usada de forma mais eficiente , com menos desperdício e menos criação de iluminação indesejada ou desnecessária. Vários grupos da indústria também reconhecem a poluição luminosa como uma questão importante. Por exemplo, o Institution of Lighting Engineers do Reino Unido fornece aos seus membros informações sobre a poluição luminosa, os problemas que causa e como reduzir o seu impacto. Porém, pesquisas recentes apontam que a eficiência energética não é suficiente para reduzir a poluição luminosa devido ao efeito rebote .

Como nem todos se irritam com as mesmas fontes de iluminação, é comum que a "poluição" luminosa de uma pessoa seja a luz desejável para outra. Um exemplo disso é encontrado na publicidade, quando um anunciante deseja que determinadas luzes sejam brilhantes e visíveis, embora outros as considerem irritantes. Outros tipos de poluição luminosa são mais certos. Por exemplo, a luz que acidentalmente cruza o limite de uma propriedade e incomoda um vizinho geralmente é desperdiçada e poluente.

Disputas ainda são comuns ao decidir a ação apropriada; e diferenças de opinião sobre o que é considerado razoável e quem deve ser o responsável, significam que às vezes a negociação deve ocorrer entre as partes. Onde a medição objetiva é desejada, os níveis de luz podem ser quantificados por medição de campo ou modelagem matemática , com resultados normalmente exibidos como um mapa isofoto ou mapa de contorno de luz . As autoridades também tomaram uma série de medidas para lidar com a poluição luminosa, dependendo dos interesses, crenças e entendimentos da sociedade envolvida. As medidas vão desde não fazer nada até a implementação de leis e regulamentos rígidos sobre como as luzes podem ser instaladas e usadas.

Tipos

Uma fonte de poluição luminosa, usando uma lâmpada de iodetos metálicos de amplo espectro , apontando para cima na fábrica Uniqema, Gouda , Holanda

A poluição luminosa é causada pelo uso ineficiente ou desnecessário de luz artificial. Categorias específicas de poluição luminosa incluem invasão de luz, iluminação excessiva , ofuscamento , desordem de luz e brilho do céu . Uma única fonte de luz ofensiva geralmente se enquadra em mais de uma dessas categorias.

Transgressão leve

A invasão de luz ocorre quando luz indesejada entra na propriedade de alguém, por exemplo, brilhando sobre a cerca de um vizinho. Um problema comum de invasão de luz ocorre quando uma luz forte entra na janela da casa de alguém, causando problemas como privação de sono . Várias cidades nos Estados Unidos desenvolveram padrões para iluminação externa para proteger os direitos de seus cidadãos contra invasão de luz. Para ajudá-los, a International Dark-Sky Association desenvolveu um conjunto de regulamentos de iluminação modelo.

A Dark-Sky Association foi iniciada para reduzir a luz que vai para o céu, o que reduz a visibilidade das estrelas (veja Skyglow abaixo). É qualquer luz emitida a mais de 90 ° acima do nadir . Ao limitar a luz nesta marca de 90 °, eles também reduziram a saída de luz na faixa de 80–90 °, o que cria a maioria dos problemas de invasão de luz.

A cidade de Phoenix, vista a 55 milhas de distância em Surprise, Arizona

As agências federais dos EUA também podem aplicar padrões e processar reclamações dentro de suas áreas de jurisdição. Por exemplo, no caso de invasão de luz por luz estroboscópica branca de torres de comunicação que excedam os requisitos mínimos de iluminação da FAA , a Comissão Federal de Comunicações mantém um banco de dados de dados de estrutura de antena que os cidadãos podem usar para identificar estruturas infratoras e fornece um mecanismo para processar inquéritos de cidadãos e reclamações. O US Green Building Council (USGBC) também incorporou um crédito por reduzir a quantidade de invasão de luz e brilho do céu em seu padrão de construção ecologicamente correto conhecido como LEED .

A passagem de luz pode ser reduzida selecionando luminárias que limitam a quantidade de luz emitida mais de 80 ° acima do nadir. As definições do IESNA incluem corte total (0%), corte (10%) e semicorte (20%). (Essas definições também incluem limites de luz emitida acima de 90 ° para reduzir o brilho do céu.)

Sobre-iluminação

Um prédio de escritórios é iluminado por lâmpadas de sódio de alta pressão (HPS) brilhando para cima. Muita luz vai para o céu e para os blocos de apartamentos vizinhos, causando poluição luminosa.

A iluminação excessiva é o uso excessivo de luz.

Nos EUA, a iluminação de prédios comerciais consome mais de 81,68 terawatts (dados de 1999) de eletricidade, de acordo com o DOE . Mesmo entre os países desenvolvidos, existem grandes diferenças nos padrões de uso da luz. As cidades americanas emitem três a cinco vezes mais luz per capita para o espaço em comparação com as cidades alemãs.

A iluminação excessiva decorre de vários fatores:

  • Padrões baseados em consenso ou normas que não são baseados na ciência da visão;
  • Não usar temporizadores, sensores de ocupação ou outros controles para apagar a iluminação quando não for necessária;
  • Projeto impróprio, especificando níveis mais altos de luz do que o necessário para uma determinada tarefa visual;
  • Escolha incorreta de acessórios ou lâmpadas , que não direcionam a luz para as áreas conforme necessário;
  • Seleção inadequada de hardware para utilizar mais energia do que o necessário para realizar a tarefa de iluminação;
  • Treinamento incompleto de gestores e ocupantes de edifícios para uso eficiente dos sistemas de iluminação;
  • Manutenção de iluminação inadequada, resultando em aumento de luz dispersa e custos de energia;
  • "Iluminação diurna" exigida pelos cidadãos para reduzir a criminalidade ou pelos donos de lojas para atrair clientes;
  • Substituição de lâmpadas antigas por LEDs mais eficientes com a mesma energia elétrica; e
  • Técnicas de iluminação indireta , como iluminar uma parede vertical para refletir a luz no solo.

A maioria desses problemas pode ser prontamente corrigida com a tecnologia disponível e barata e com a resolução de práticas de locadores / inquilinos que criam barreiras para a correção rápida dessas questões. Mais importante ainda, a conscientização pública precisaria melhorar para os países industrializados perceberem a grande recompensa na redução da iluminação excessiva.

Em certos casos, pode ser necessária uma técnica de iluminação excessiva. Por exemplo, a iluminação indireta é frequentemente usada para obter uma aparência "mais suave", uma vez que a iluminação direta forte é geralmente considerada menos desejável para certas superfícies, como a pele. O método de iluminação indireta é percebido como mais aconchegante e adequado para bares, restaurantes e residências. Também é possível bloquear o efeito de iluminação direta adicionando filtros de suavização ou outras soluções, embora a intensidade seja reduzida.

Brilho

O brilho pode ser categorizado em diferentes tipos. Uma dessas classificações é descrita em um livro de Bob Mizon, coordenador da Campaign for Dark Skies da British Astronomical Association, da seguinte forma:

  • O brilho ofuscante descreve efeitos como os causados ​​por olhar para o sol. É completamente cegante e deixa deficiências de visão temporárias ou permanentes.
  • O brilho da deficiência descreve efeitos como ficar cego pelos faróis do carro que se aproximam ou dispersão da luz no nevoeiro ou no olho, reduzindo o contraste, bem como reflexos de impressão e outras áreas escuras que os tornam brilhantes, com uma redução significativa na capacidade de visão.
  • O clarão desconfortável normalmente não causa uma situação perigosa por si só, embora seja irritante e irritante, na melhor das hipóteses. Pode causar fadiga se experimentado por longos períodos.

De acordo com Mario Motta, presidente da Sociedade Médica de Massachusetts , "... o  brilho causado pela má iluminação é um perigo para a saúde pública, especialmente quanto mais você envelhece. A dispersão da luz do brilho nos olhos causa perda de contraste e leva a condições de direção inseguras, muito parecido com o brilho em um pára-brisa sujo da luz solar de baixo ângulo ou os faróis altos de um carro que se aproxima. " Em essência, luzes brilhantes e / ou mal protegidas em torno das estradas podem cegar parcialmente os motoristas ou pedestres e contribuir para acidentes.

O efeito ofuscante é causado em grande parte pelo contraste reduzido devido à dispersão da luz no olho por brilho excessivo, ou ao reflexo da luz em áreas escuras no campo de visão, com luminância semelhante à luminância de fundo. Esse tipo de clarão é um caso particular de clarão de deficiência, denominado clarão velado. (Isso não é o mesmo que perda de acomodação da visão noturna que é causada pelo efeito direto da própria luz sobre os olhos.)

Vista da área metropolitana de Phoenix do topo da Goldmine Trail nas montanhas San Tan

Desordem leve

A Las Vegas Strip exibe agrupamentos excessivos de luzes coloridas. Este é um exemplo clássico de desordem leve.

A desordem de luz refere-se a agrupamentos excessivos de luzes. Agrupamentos de luzes podem gerar confusão, desviar a atenção dos obstáculos (incluindo aqueles que eles podem ter como objetivo iluminar) e, potencialmente, causar acidentes. A desordem é particularmente perceptível em estradas onde as luzes da rua são mal projetadas ou onde anúncios bem iluminados as cercam. Dependendo dos motivos da pessoa ou organização que instalou as luzes, seu posicionamento e design podem até mesmo ter a intenção de distrair os motoristas e podem contribuir para acidentes.

De satélites

Outra fonte de poluição luminosa são os satélites artificiais . Com o futuro aumento do número de constelações de satélites , como OneWeb e Starlink , teme-se especialmente pela comunidade astronômica, como a IAU, que a poluição luminosa aumentará significativamente, ao lado de outros problemas de superlotação de satélites.

O discurso público em torno do crescimento antecipado da constelação de satélites , como OneWeb e Starlink , inclui várias petições de astrônomos e cientistas cidadãos e levantou questões sobre quais órgãos reguladores têm jurisdição sobre as ações humanas que obscurecem a luz das estrelas.

Medição

Problemas para medir a poluição luminosa

Medir o efeito do brilho do céu em uma escala global é um procedimento complexo. A atmosfera natural não é completamente escura, mesmo na ausência de fontes terrestres de luz e iluminação da lua. Isso é causado por duas fontes principais: luminescência e luz difusa .

Em grandes altitudes, principalmente acima da mesosfera , há radiação UV suficiente do sol em comprimentos de onda muito curtos para causar ionização . Quando os íons colidem com partículas eletricamente neutras, eles se recombinam e emitem fótons no processo, causando luminescência . O grau de ionização é suficientemente grande para permitir uma emissão constante de radiação mesmo durante a noite, quando a alta atmosfera está na sombra da Terra. Na parte inferior da atmosfera, todos os fótons solares com energias acima do potencial de ionização de N 2 e O 2 já foram absorvidos pelas camadas superiores e, portanto, não ocorre ionização apreciável.

Além de emitir luz, o céu também espalha a luz que chega, principalmente de estrelas distantes e da Via Láctea , mas também a luz zodiacal , a luz do sol que é refletida e retroespalhada a partir de partículas de poeira interplanetárias.

A quantidade de brilho aéreo e luz zodiacal é bastante variada (dependendo, entre outras coisas, da atividade das manchas solares e do ciclo solar ), mas dadas as condições ideais, o céu mais escuro possível tem um brilho de cerca de 22 magnitude / segundo de arco quadrado. Se houver lua cheia, o brilho do céu aumenta para cerca de 18 magnitude / sq. arco de segundo dependendo da transparência atmosférica local, 40 vezes mais claro que o céu mais escuro. Em áreas densamente povoadas, um brilho do céu de 17 magnitude / sq. um segundo de arco não é incomum, ou até 100 vezes mais brilhante do que o natural.

Medição de imagens de satélite

Para medir com precisão o quão brilhante o céu fica, imagens noturnas de satélite da Terra são usadas como entrada bruta para o número e intensidade das fontes de luz. Eles são colocados em um modelo físico de espalhamento devido às moléculas de ar e aerossóis para calcular o brilho cumulativo do céu. Mapas que mostram o brilho aprimorado do céu foram preparados para o mundo inteiro.

Escala Bortle

A escala Bortle é um sistema de medição de nove níveis usado para rastrear quanta poluição luminosa existe no céu. Cinco ou menos é a quantidade necessária para ver a Via Láctea enquanto uma é "intocada", a mais escura possível.

Impacto global

Europa

As cores falsas mostram intensidades de brilho celeste de fontes de luz artificiais em toda a Europa.

A inspeção da área ao redor de Madrid revela que os efeitos da poluição luminosa causada por um único grande conglomerado podem ser sentidos a até 100 km (62 milhas) do centro.

Os efeitos globais da poluição luminosa também são evidentes. Toda a área que consiste no sul da Inglaterra, Holanda, Bélgica, Alemanha Ocidental e norte da França tem um brilho do céu de pelo menos duas a quatro vezes o normal (veja acima à direita). Os únicos lugares na Europa continental onde o céu pode atingir sua escuridão natural são no norte da Escandinávia e em ilhas distantes do continente.

América do Norte

Na América do Norte, a situação é comparável. Há um problema significativo com a poluição luminosa que vai desde as províncias marítimas canadenses até o sudoeste americano. A International Dark-Sky Association trabalha para designar áreas com céus noturnos de alta qualidade. Essas áreas são apoiadas por comunidades e organizações que se dedicam a reduzir a poluição luminosa (por exemplo , preservação do céu escuro ). A Divisão de Sons Naturais e Céus Noturnos do Serviço Nacional de Parques mediu a qualidade do céu noturno em unidades do parque nacional nos EUA. A qualidade do céu nos EUA varia de primitiva ( Parque Nacional Capitol Reef e Parque Nacional Big Bend ) a severamente degradada ( Recreação Nacional nas Montanhas de Santa Monica Área e Parque Nacional Biscayne ). O banco de dados de monitoramento do Programa National Park Service Night Sky está disponível online (2015).

Ásia leste

A poluição luminosa em Hong Kong foi declarada a "pior do planeta" em março de 2013.

Em junho de 2016, estimou-se que um terço da população mundial não conseguia mais ver a Via Láctea, incluindo 80% dos americanos e 60% dos europeus. Cingapura foi considerada o país mais poluído do mundo.

Consequências

Impacto na saúde pública

Luzes da rua na estação de esqui Kastelruth no Tirol do Sul , Itália

Pesquisas médicas sobre os efeitos da luz excessiva no corpo humano sugerem que uma variedade de efeitos adversos à saúde podem ser causados ​​pela poluição luminosa ou pela exposição excessiva à luz, e alguns livros didáticos de design de iluminação usam a saúde humana como um critério explícito para a iluminação interna adequada. Os efeitos sobre a saúde da iluminação excessiva ou da composição espectral inadequada da luz podem incluir: aumento da incidência de dor de cabeça, fadiga do trabalhador , estresse clinicamente definido , diminuição da função sexual e aumento da ansiedade. Da mesma forma, modelos animais foram estudados demonstrando luz inevitável para produzir efeitos adversos no humor e na ansiedade. Para quem precisa estar acordado à noite, a luz à noite também tem um efeito agudo no estado de alerta e no humor.

Em 2007, "o trabalho por turnos que envolve perturbação circadiana" foi listado como um provável cancerígeno pela Agência Internacional de Pesquisa do Câncer da Organização Mundial de Saúde. (Comunicado de imprensa da IARC nº 180). Vários estudos documentaram uma correlação entre o trabalho noturno e o aumento da incidência de câncer de mama e de próstata. Um estudo que examinou a ligação entre a exposição à luz artificial à noite (ALAN) e os níveis de câncer de mama na Coréia do Sul descobriu que as regiões que tinham os níveis mais altos de ALAN relataram o maior número de casos de câncer de mama. Seul, que tinha os níveis mais altos de poluição luminosa, teve 34,4% mais casos de câncer de mama do que Ganwon-do, que teve os níveis mais baixos de poluição luminosa. Isso sugeriu uma alta correlação entre ALAN e a prevalência de câncer de mama. Também foi descoberto que não havia correlação entre outros tipos de câncer, como câncer cervical ou de pulmão, e os níveis de ALAN.

Uma discussão mais recente (2009), escrita pelo Professor Steven Lockley, da Harvard Medical School, pode ser encontrada no manual do CfDS "Blinded by the Light?". O Capítulo 4, "Implicações da poluição luminosa para a saúde humana" afirma que "...  a intrusão de luz, mesmo que fraca, pode ter efeitos mensuráveis ​​na interrupção do sono e na supressão da melatonina. Mesmo que esses efeitos sejam relativamente pequenos de noite para noite, contínuo distúrbios circadianos crônicos, sono e hormônios podem ter riscos de saúde a longo prazo ". A Academia de Ciências de Nova York sediou uma reunião em 2009 sobre Disrupção Circadiana e Câncer. A luz vermelha suprime a melatonina, pelo menos.

Em junho de 2009, a American Medical Association desenvolveu uma política de apoio ao controle da poluição luminosa. As notícias sobre a decisão enfatizaram o brilho como um perigo para a saúde pública, levando a condições de direção inseguras. Especialmente em idosos, o brilho produz perda de contraste, obscurecendo a visão noturna.

Um novo estudo de 2021 publicado no Southern Economic Journal indica que a poluição luminosa pode aumentar em 13% em nascimentos prematuros antes das 23 semanas de gestação.

Impacto ecológico

Quando a luz artificial afeta organismos e ecossistemas, isso é chamado de poluição luminosa ecológica . Embora a luz à noite possa ser benéfica, neutra ou prejudicial para espécies individuais , sua presença invariavelmente perturba os ecossistemas. Por exemplo, algumas espécies de aranhas evitam áreas iluminadas, enquanto outras espécies ficam felizes em construir sua teia de aranha diretamente em um poste de luz. Como os postes de luz atraem muitos insetos voadores, as aranhas que não se importam com a luz ganham uma vantagem sobre as que a evitam. Este é um exemplo simples de como as frequências das espécies e teias alimentares podem ser perturbadas pela introdução de luz à noite.

A poluição luminosa representa uma séria ameaça, em particular para a vida selvagem noturna , com impactos negativos na fisiologia vegetal e animal. Pode confundir a navegação animal , alterar as interações competitivas, alterar as relações predador-presa e causar danos fisiológicos. O ritmo de vida é orquestrado pelos padrões diurnos naturais de luz e escuridão, portanto, a interrupção desses padrões afeta a dinâmica ecológica.

Estudos sugerem que a poluição luminosa ao redor dos lagos impede o zooplâncton, como a Daphnia , de comer algas superficiais , causando a proliferação de algas que pode matar as plantas dos lagos e diminuir a qualidade da água. A poluição luminosa também pode afetar os ecossistemas de outras maneiras. Por exemplo, entomologistas documentaram que a luz noturna pode interferir na capacidade de navegação das mariposas e outros insetos noturnos. Ele também pode ter um impacto negativo no desenvolvimento e reprodução dos insetos. Flores de florescência noturna que dependem de mariposas para polinização podem ser afetadas pela iluminação noturna, pois não há polinizador substituto que não seja afetado pela luz artificial. Isso pode levar ao declínio de espécies de plantas que são incapazes de se reproduzir e alterar a ecologia de longo prazo de uma área . Entre os insetos noturnos, os vaga-lumes ( Coleoptera : Lampyridae, Phengodidae e Elateridae) são objetos de estudo especialmente interessantes para a poluição luminosa, uma vez que dependem de sua própria luz para se reproduzir e, conseqüentemente, são muito sensíveis aos níveis de luz ambientais. Vaga-lumes são bem conhecidos e interessantes para o público em geral (ao contrário de muitos outros insetos) e são facilmente avistados por não especialistas e, devido à sua sensibilidade e rápida resposta às mudanças ambientais, bons bioindicadores para iluminação noturna artificial. Declínios significativos em algumas populações de insetos foram sugeridos como sendo pelo menos parcialmente mediados por luzes artificiais à noite.

Um escorpião se esconde sob as rochas.
Rastreamento de pássaros voando e trilha de estrelas perto da praia do Rio de Janeiro à noite sob poluição luminosa
Rastreamento de pássaros voando e trilha de estrelas perto da praia do Rio de Janeiro à noite sob poluição luminosa
Estrelas do Brasil trilhas e pássaros na poluição luminosa na praia do Rio à noite
Estrelas do Brasil trilhas e pássaros na poluição luminosa na praia do Rio à noite

Um estudo de 2009 também sugere impactos deletérios sobre animais e ecossistemas devido à perturbação da luz polarizada ou polarização artificial da luz (mesmo durante o dia, porque a direção da polarização natural da luz solar e seu reflexo é uma fonte de informação para muitos animais) . Esta forma de poluição é denominada poluição luminosa polarizada (PLP). Fontes de luz polarizada não naturais podem desencadear comportamentos inadequados em taxa sensíveis à polarização e alterar as interações ecológicas.

Luzes em estruturas altas podem desorientar as aves migratórias. As estimativas do Serviço de Pesca e Vida Selvagem dos EUA sobre o número de aves mortas após serem atraídas por torres variam de quatro a cinco milhões por ano a uma ordem de magnitude mais alta. O Fatal Light Awareness Program (FLAP) trabalha com proprietários de prédios em Toronto , Ontário , Canadá e outras cidades para reduzir a mortalidade de pássaros apagando as luzes durante os períodos de migração.

Desorientação semelhante também foi observada para espécies de pássaros que migram perto da produção offshore e instalações de perfuração. Estudos realizados pela Nederlandse Aardolie Maatschappij bv (NAM) e pela Shell levaram ao desenvolvimento e teste de novas tecnologias de iluminação no Mar do Norte. No início de 2007, as luzes foram instaladas na plataforma de produção L15 da Shell. O experimento foi um grande sucesso, pois o número de pássaros circulando na plataforma diminuiu de 50 a 90%.

Os pássaros migram à noite por vários motivos. Economize água da desidratação em dias quentes de vôo e parte do sistema de navegação do pássaro funciona com estrelas de alguma forma. Com a luz da cidade brilhando mais que o céu noturno, os pássaros (e também os mamíferos) não navegam mais pelas estrelas.

Filhotes de tartarugas marinhas emergindo de ninhos nas praias são outra vítima da poluição luminosa. É um equívoco comum que tartarugas marinhas filhotes são atraídas para a lua. Em vez disso, eles encontram o oceano afastando-se da silhueta escura das dunas e de sua vegetação, um comportamento no qual as luzes artificiais interferem. A atividade reprodutiva e a fenologia reprodutiva dos sapos, no entanto, são influenciadas pelo luar. As aves marinhas juvenis também podem ser desorientadas pelas luzes quando deixam seus ninhos e voam para o mar. Anfíbios e répteis também são afetados pela poluição luminosa. As fontes de luz introduzidas durante os períodos normalmente escuros podem interromper os níveis de produção de melatonina. A melatonina é um hormônio que regula a fisiologia e o comportamento fotoperiódico. Algumas espécies de rãs e salamandras utilizam uma "bússola" dependente da luz para orientar seu comportamento migratório para os locais de reprodução. A luz introduzida também pode causar irregularidades no desenvolvimento, como danos à retina, redução do crescimento juvenil, metamorfose prematura, redução da produção de espermatozoides e mutação genética.

Em setembro de 2009, o 9º Simpósio Europeu Dark-Sky em Armagh, Irlanda do Norte, teve uma sessão sobre os efeitos ambientais da luz à noite (LAN). Tratava de morcegos, tartarugas, os males "ocultos" da LAN e muitos outros tópicos. Os efeitos ambientais da LAN foram mencionados já em 1897, em um artigo do Los Angeles Times . O que se segue é um trecho desse artigo, chamado "Eletricidade e pássaros canoros ingleses":

Um jornal inglês ficou alarmado com a relação da eletricidade com os pássaros canoros, que afirma ser mais próxima do que a dos gatos e das plantações de forragem. Quantos de nós, pergunta ele, prevêem que a eletricidade pode extirpar o pássaro canoro?  ... Com exceção dos tentilhões, todos os pássaros canoros ingleses podem ser considerados insetívoros, e sua dieta consiste principalmente em um grande número de insetos muito pequenos que coletam da grama e das ervas antes que o orvalho seque. Como a luz elétrica está encontrando seu caminho para a iluminação das ruas nas partes do interior da Inglaterra, esses pobres átomos alados morrem aos milhares a cada luz, todas as noites quentes de verão.  ... É expresso o medo de que quando a Inglaterra for iluminada de uma ponta a outra com eletricidade, os pássaros canoros morrerão devido à falta de seu suprimento de alimentos.

Efeito na astronomia

A constelação de Orion , fotografada à esquerda de céus escuros e à direita de Provo / Orem, área metropolitana de Utah

A astronomia é muito sensível à poluição luminosa. O céu noturno visto de uma cidade não tem nenhuma semelhança com o que pode ser visto de um céu escuro. Skyglow (a dispersão da luz na atmosfera à noite) reduz o contraste entre estrelas e galáxias e o próprio céu, tornando muito mais difícil ver objetos mais fracos . Este é um fator que fez com que novos telescópios fossem construídos em áreas cada vez mais remotas.

Mesmo em céus noturnos aparentemente claros, pode haver muita luz dispersa que se torna visível em tempos de exposição mais longos na astrofotografia . Por meio de um software, a luz difusa pode ser reduzida, mas ao mesmo tempo os detalhes dos objetos se perdem nas imagens. A seguinte imagem da área ao redor da Galáxia Catavento (Messier 101) com a magnitude aparente de 7,5 m com todas as estrelas em uma magnitude aparente de 10 m foi tirada em Berlim na direção próxima ao zênite com uma lente rápida (número f 1.2) e um tempo de exposição de cinco segundos a um índice de exposição de ISO 12800:

Alguns astrônomos usam " filtros de nebulosa " de banda estreita , que permitem apenas comprimentos de onda específicos de luz comumente vistos em nebulosas , ou "filtros de poluição luminosa" de banda larga, que são projetados para reduzir (mas não eliminar) os efeitos da poluição luminosa por filtragem fora linhas espectrais normalmente emitidos por sódio - e lâmpadas de vapor de mercúrio , aumentando assim o contraste e melhorar a visão de objectos, tais como fraca galáxias e nebulosas. Infelizmente, esses filtros de redução de poluição luminosa (LPR) não são uma cura para a poluição luminosa. Os filtros LPR reduzem o brilho do objeto em estudo e isso limita o uso de ampliações maiores. Os filtros LPR funcionam bloqueando a luz de certos comprimentos de onda, o que altera a cor do objeto, geralmente criando um tom verde pronunciado. Além disso, os filtros LPR funcionam apenas em certos tipos de objetos (principalmente nebulosas de emissão ) e são de pouca utilidade em galáxias e estrelas. Nenhum filtro pode corresponder à eficácia de um céu escuro para fins visuais ou fotográficos .

O deserto do Atacama, no norte do Chile, fica longe de qualquer cidade, e o céu noturno lá é escuro como breu. Foto de José Francisco Salgado.

A poluição luminosa afeta a visibilidade de objetos difusos do céu, como nebulosas e galáxias, mais do que estrelas, devido ao seu baixo brilho de superfície. A maioria desses objetos torna-se invisível em céus altamente poluídos pela luz acima das grandes cidades. Um método simples para estimar a escuridão de um local é procurar a Via Láctea , que de céus verdadeiramente escuros parece brilhante o suficiente para projetar uma sombra.

Além do brilho do céu, a passagem de luz pode impactar as observações quando a luz artificial entra diretamente no tubo do telescópio e é refletida de superfícies não ópticas até que finalmente alcance a ocular . Essa forma direta de poluição luminosa causa um brilho em todo o campo de visão , o que reduz o contraste. A invasão de luz também torna difícil para um observador visual se tornar suficientemente adaptado ao escuro. As medidas usuais para reduzir este brilho, se reduzir a luz diretamente não for uma opção, incluem flocando o tubo do telescópio e acessórios para reduzir a reflexão e colocando um escudo de luz (também utilizável como um escudo de orvalho ) no telescópio para reduzir a luz que entra de ângulos diferentes daqueles próximos ao alvo. Nessas condições, alguns astrônomos preferem observar sob um pano preto para garantir a máxima adaptação ao escuro.

Aumento da poluição atmosférica

Um estudo apresentado na reunião da American Geophysical Union em San Francisco descobriu que a poluição luminosa destrói os radicais de nitrato , evitando assim a redução noturna normal da poluição atmosférica produzida por gases emitidos por carros e fábricas. O estudo foi apresentado por Harald Stark da National Oceanic and Atmospheric Administration .

Redução da polarização natural do céu

A poluição luminosa é principalmente não polarizada e sua adição ao luar resulta em uma diminuição do sinal de polarização.

À noite, a polarização do céu enluarado é fortemente reduzida na presença de poluição luminosa urbana , porque a luz urbana dispersa não é fortemente polarizada. O luar polarizado não pode ser visto por humanos, mas acredita-se que seja usado por muitos animais para navegação.

Redução

Reduzir a poluição luminosa implica em muitas coisas, como reduzir o brilho do céu, reduzir o brilho, reduzir a passagem de luz e reduzir a desordem. O método para melhor reduzir a poluição luminosa, portanto, depende exatamente de qual é o problema em qualquer instância. As soluções possíveis incluem:

  • Utilizando fontes de luz de intensidade mínima necessária para cumprir o propósito da luz.
  • Desligar as luzes usando um temporizador ou sensor de ocupação ou manualmente quando não for necessário.
  • Melhorar os acessórios de iluminação para que direcionem a luz com mais precisão para onde ela é necessária e com menos efeitos colaterais.
  • Ajustando o tipo de luz usada, para que as ondas de luz emitidas sejam aquelas com menor probabilidade de causar problemas graves de poluição luminosa. O mercúrio, os iodetos metálicos e, sobretudo, a primeira geração de luminárias rodoviárias LED de luz azul são muito mais poluentes do que as lâmpadas de sódio: a atmosfera terrestre espalha e transmite a luz azul melhor do que a luz amarela ou vermelha. É uma experiência comum observar "ofuscamento" e "névoa" ao redor e abaixo das luminárias de LED para estradas assim que a umidade do ar aumenta, enquanto as luminárias com lâmpada de sódio laranja são menos propensas a apresentar esse fenômeno.
  • Avaliar os planos de iluminação existentes e redesenhar alguns ou todos os planos, dependendo se a luz existente é realmente necessária.

Melhorar os acessórios de iluminação

O uso de luminárias de corte total , tanto quanto possível, é defendido pela maioria dos ativistas para a redução da poluição luminosa. Também é comumente recomendado que as luzes sejam espaçadas apropriadamente para a máxima eficiência e que o número de luminárias sendo usado, bem como a potência de cada luminária, corresponda às necessidades da aplicação específica (com base nos padrões de design de iluminação locais).

Os acessórios de corte completos foram disponibilizados pela primeira vez em 1959, com a introdução do acessório M100 da General Electric .

Um acessório de corte completo, quando instalado corretamente, reduz a chance de a luz escapar acima do plano da horizontal. A luz liberada acima da horizontal às vezes pode iluminar um alvo pretendido, mas muitas vezes não serve para nada. Quando entra na atmosfera, a luz contribui para o brilho do céu. Alguns governos e organizações estão considerando, ou já implementaram, dispositivos elétricos de corte total em lâmpadas de rua e iluminação de estádios.

O uso de luminárias de corte total ajuda a reduzir o brilho do céu, evitando que a luz escape acima da horizontal. O corte total normalmente reduz a visibilidade da lâmpada e do refletor dentro de uma luminária, portanto, os efeitos do brilho também são reduzidos. Os ativistas também costumam argumentar que as luminárias de corte total são mais eficientes do que outras luminárias, uma vez que a luz que, de outra forma, teria escapado para a atmosfera pode, em vez disso, ser direcionada para o solo. No entanto, as luminárias de corte total também podem capturar mais luz na luminária do que outros tipos de luminárias, correspondendo à menor eficiência da luminária, sugerindo que um redesenho de algumas luminárias pode ser necessário.

O uso de luminárias com corte total pode permitir que lâmpadas de menor potência sejam utilizadas nas luminárias, produzindo o mesmo ou, às vezes, um efeito melhor, por serem controladas com mais cuidado. Em todo sistema de iluminação, algum brilho do céu também resulta da luz refletida do solo. Essa reflexão pode ser reduzida, no entanto, tendo o cuidado de usar apenas a potência mais baixa necessária para a lâmpada e definindo o espaçamento entre as luzes de forma adequada. Garantir que o recuo da luminária seja superior a 90 ° em superfícies altamente reflexivas também diminui a refletância.

Uma crítica comum às luminárias de corte completo é que às vezes elas não são tão esteticamente agradáveis ​​de se olhar. Isso é mais provável porque, historicamente, não há um grande mercado específico para luminárias de corte completo e porque as pessoas geralmente gostam de ver a fonte de iluminação. Devido à especificidade com a direção da luz, os acessórios de corte completo às vezes também requerem experiência para serem instalados para obter o efeito máximo.

A eficácia do uso de luzes de corte totalmente desligadas para combater a poluição luminosa também foi questionada. De acordo com as investigações de design, as luminárias com distribuições de corte total (em oposição ao corte ou sem corte , comparados aqui) devem estar mais próximas para atender aos mesmos requisitos de nível de luz, uniformidade e brilho especificados pelo IESNA . Essas simulações otimizaram a altura e o espaçamento das luzes enquanto restringiam o design geral para atender aos requisitos da IESNA e, em seguida, compararam a luz ascendente total e o consumo de energia de diferentes designs e potências de luminárias. Os designs de corte tiveram um desempenho melhor do que os designs de corte completo e o semicorte teve um desempenho melhor do que o corte ou o corte completo. Isso indica que, em instalações em rodovias, a iluminação excessiva ou a baixa uniformidade produzida por luminárias de corte total pode ser mais prejudicial do que a luz ascendente direta criada por menos luminárias de corte ou semicortamento. Portanto, o desempenho geral dos sistemas existentes poderia ser melhorado mais reduzindo o número de luminárias do que mudando para designs de corte total.

No entanto, usando a definição de "poluição luminosa" de alguns projetos regionais italianos (ou seja, "toda irradiância de luz artificial fora das áreas de competência e, particularmente, no céu"), apenas o design de corte total evita a poluição luminosa. A região italiana da Lombardia , onde apenas é permitido o projeto de corte total (lei Lombardia nº 17/2000, promovida pela Cielobuio-coordenação para a proteção do céu noturno ), em 2007 teve o menor consumo per capita de energia para iluminação pública na Itália. A mesma legislação também impõe uma distância mínima entre os postes de luz de cerca de quatro vezes sua altura, portanto, os postes de corte total são a melhor solução para reduzir a poluição luminosa e o uso de energia elétrica.

Ajustando tipos de fontes de luz

Existem vários tipos diferentes de fontes de luz, cada uma com uma variedade de propriedades que determinam sua adequação para diferentes tarefas. Características particularmente notáveis ​​são a eficiência e a distribuição de potência espectral. É comum que fontes de luz inadequadas tenham sido selecionadas para uma tarefa, seja por ignorância ou porque uma tecnologia de iluminação mais apropriada não estava disponível no momento da instalação. Portanto, fontes de luz mal escolhidas muitas vezes contribuem desnecessariamente para a poluição luminosa e desperdício de energia. Ao atualizar as fontes de luz de forma adequada, muitas vezes é possível reduzir o uso de energia e os efeitos poluentes, melhorando simultaneamente a eficiência e a visibilidade.

Alguns tipos de fontes de luz estão listados em ordem de eficiência energética na tabela abaixo (os números são valores mantidos aproximados) e incluem seu impacto visual do brilho do céu, em relação à iluminação LPS.

Tipo de fonte de luz Cor Eficiência luminosa
(em lúmens por watt )
Impacto do brilho do céu
(em relação ao LPS)
Poste de luz LED (branco) branco quente a branco frio 120 4-8
Sódio de baixa pressão (LPS / SOX) amarelo / âmbar 110 1.0
Sódio de alta pressão (HPS / SON) rosa / âmbar branco 90 2,4
Iodetos metálicos branco quente a branco frio 70 4-8
Incandescente Branco amarelado 8–25 1,1
PCA-LED âmbar 2,4

Muitos astrônomos solicitam que as comunidades próximas usem lâmpadas de sódio de baixa pressão ou LED âmbar de fosfeto de índio e gálio , tanto quanto possível, porque o comprimento de onda principal emitido é comparativamente fácil de contornar ou, em casos raros, filtrar. O baixo custo de operação das lâmpadas de sódio é outro recurso. Em 1980, por exemplo, San Jose, Califórnia , substituiu todas as lâmpadas de rua por lâmpadas de sódio de baixa pressão , cuja luz é mais fácil para o Observatório Lick, nas proximidades , filtrar. Programas semelhantes já existem no Arizona e no Havaí . Tais fontes de luz amarelas também têm significativamente menos visuais skyglow impacto, de modo a reduzir o brilho céu visual e melhorar a visibilidade da estrela para todos.

As desvantagens da iluminação de sódio de baixa pressão são que os aparelhos geralmente devem ser maiores do que os da concorrência e que a cor não pode ser distinguida, devido à sua emissão principalmente de um único comprimento de onda de luz (ver iluminação de segurança ). Devido ao tamanho substancial da lâmpada, particularmente em potências mais altas, como 135 W e 180 W, o controle das emissões de luz das luminárias de sódio de baixa pressão é mais difícil. Para aplicações que requerem uma direção de luz mais precisa (como estradas estreitas), a vantagem da eficácia da lâmpada nativa desse tipo é diminuída e pode ser totalmente perdida em comparação com as lâmpadas de sódio de alta pressão . Alegações de que isso também leva a maiores quantidades de poluição luminosa de luminárias que funcionam com essas lâmpadas surgem principalmente por causa de luminárias mais antigas com blindagem insuficiente, ainda amplamente utilizadas no Reino Unido e em alguns outros locais. Modernas luminárias de sódio de baixa pressão com melhor ótica e proteção total, e os impactos de brilho celeste diminuídos da luz amarela preservam a vantagem de eficácia luminosa do sódio de baixa pressão e resultam na maioria dos casos em menor consumo de energia e menos poluição de luz visível. Infelizmente, devido à contínua falta de informações precisas, muitos profissionais de iluminação continuam a desacreditar o sódio de baixa pressão, contribuindo para sua menor aceitação e especificação nos padrões de iluminação e, portanto, seu uso. Outra desvantagem das lâmpadas de sódio de baixa pressão é que algumas pessoas acham a luz amarela característica muito desagradável esteticamente.

Devido ao aumento da sensibilidade do olho humano aos comprimentos de onda azul e verde ao observar baixas luminâncias (o efeito Purkinje ) no céu noturno, diferentes fontes produzem quantidades dramaticamente diferentes de brilho celeste visível a partir da mesma quantidade de luz enviada para a atmosfera.

Redesenhar planos de iluminação

Em alguns casos, a avaliação dos planos existentes determinou que planos de iluminação mais eficientes são possíveis. Por exemplo, a poluição luminosa pode ser reduzida desligando as luzes externas desnecessárias e iluminando estádios apenas quando há pessoas dentro. Os temporizadores são especialmente valiosos para esse propósito. Um dos primeiros esforços legislativos coordenados do mundo para reduzir o efeito adverso dessa poluição no meio ambiente começou em Flagstaff, Arizona , nos Estados Unidos. Lá, mais de três décadas de desenvolvimento de decretos ocorreram, com o apoio total da população, muitas vezes com o apoio do governo, com os defensores da comunidade e com a ajuda dos principais observatórios locais, incluindo a Estação Flagstaff do Observatório Naval dos Estados Unidos . Cada componente ajuda a educar, proteger e fazer cumprir os imperativos para reduzir de forma inteligente a poluição luminosa prejudicial.

Um exemplo de avaliação do plano de iluminação pode ser visto em um relatório originalmente encomendado pelo Gabinete do Vice-Primeiro Ministro no Reino Unido , e agora disponível através do Departamento de Comunidades e Governo Local . O relatório detalha um plano a ser implementado em todo o Reino Unido, para projetar esquemas de iluminação no campo, com foco particular na preservação do meio ambiente.

Em outro exemplo, a cidade de Calgary substituiu recentemente a maioria das luzes de rua residenciais por modelos com eficiência energética comparável. A motivação é principalmente o custo de operação e a preservação do meio ambiente. Espera-se que os custos de instalação sejam recuperados por meio da economia de energia dentro de seis a sete anos.

A Agência Suíça de Eficiência Energética (SAFE) usa um conceito que promete ser de grande utilidade no diagnóstico e projeto de iluminação viária, " consommation électrique spécifique ( CES )", que pode ser traduzido para o inglês como "consumo específico de energia elétrica ( SEC) ". Assim, com base nos níveis de iluminação observados em uma ampla gama de cidades suíças, o SAFE definiu valores-alvo para o consumo de energia elétrica por metro para estradas de várias categorias. Assim, o SAFE atualmente recomenda um SEC de dois a três watts por metro para estradas com menos de dez metros de largura (quatro a seis para estradas mais largas). Tal medida fornece uma restrição de proteção ambiental facilmente aplicável em "normas" convencionais, que geralmente são baseadas nas recomendações de interesses de fabricação de iluminação, que podem não levar em conta critérios ambientais. Em vista do progresso contínuo na tecnologia de iluminação, os valores alvo de SEC precisarão ser revisados ​​para baixo periodicamente.

Encruzilhada em Alessandria, Itália: luminárias com lâmpadas de mercúrio em segundo plano, postes de LED no meio, luminárias com lâmpadas de sódio de alta pressão em primeiro plano.

Um novo método para prever e medir vários aspectos da poluição luminosa foi descrito na revista Lighting Research & Technology (setembro de 2008). Cientistas do Centro de Pesquisa de Iluminação do Rensselaer Polytechnic Institute desenvolveram um método abrangente chamado Outdoor Site-Lighting Performance (OSP), que permite aos usuários quantificar, e assim otimizar, o desempenho de projetos de iluminação existentes e planejados e aplicações para minimizar excessivos ou obstrutivos luz saindo dos limites de uma propriedade. O OSP pode ser usado por engenheiros de iluminação imediatamente, especialmente para a investigação de brilho e invasão (análises de brilho são mais complexas de realizar e o software comercial atual não as permite prontamente) e pode ajudar os usuários a comparar várias alternativas de design de iluminação para o mesmo local.

No esforço de reduzir a poluição luminosa, os pesquisadores desenvolveram um “Sistema Unificado de Fotometria”, que é uma forma de medir a quantidade ou o tipo de iluminação pública necessária. O Sistema Unificado de Fotometria permite que as luminárias sejam projetadas para reduzir o uso de energia, mantendo ou melhorando as percepções de visibilidade, segurança e proteção. Houve a necessidade de criar um novo sistema de medição de luz à noite porque a maneira biológica pela qual os cones e bastonetes do olho processam a luz é diferente nas condições noturnas e nas diurnas. Usando este novo sistema de fotometria, resultados de estudos recentes indicaram que substituir as lâmpadas tradicionais, amareladas de sódio de alta pressão (HPS) por fontes de luz branca "fria", como indução, fluorescente , haleto de metal cerâmico ou LEDs pode realmente reduzir a quantidade de energia elétrica usada para iluminação, mantendo ou melhorando a visibilidade em condições noturnas.

A Comissão Internacional de Iluminação , também conhecida como CIE por seu título em francês, la Commission Internationale de l'Eclairage, em breve estará lançando sua própria forma de fotometria unificada para iluminação externa.

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