Astronomiczne zanieczyszczenie sztucznym światłem

W dzisiejszych czasach astronomia obserwacyjna zmaga się z problemem znanym na całym świecie pod pojęciem „light pollution”, czyli zjawiska rozświetlenia ciemnego nieba, występującego głównie w dużych aglomeracjach miejskich. To właśnie astronomowie zwrócili uwagę jako pierwsi, na zjawisko utraty naturalnej ciemności nocy, a co za tym idzie - negatywnych skutków używania światła. Z drugiej jednak strony nie sposób wyobrazić sobie dziś życia bez sztucznego oświetlenia, jednak znaczna większość ulicznych opraw, bilbordy, iluminacje budynków, ekrany LED itp., wypromieniowują w niebo olbrzymie ilości światła, które rozpraszając się w atmosferze powodują efekt „świecenia nieba”. Skutkiem tego zjawiska jest postępująca w szybkim tempie utrata możliwości obserwacji obiektów astronomicznych typu mgławice, galaktyki, gromady gwiazd, czy nawet meteory lub słabsze gwiazdy, których światło ginie w blasku sztucznie rozświetlonego nieba. Z tego powodu obserwatoria astronomiczne z reguły lokowane są zwykle z dala od wielkich miast, na szczytach górskich, możliwie najdalej od silnych źródeł światła. Coraz częściej zdarza się, że grupy młodzieży szkolnej po przyjeździe z dużych miast na wieś, zastanawiają się czym jest ta "dziwna chmura" na niebie widząc po raz pierwszy w życiu naszą galaktykę, czyli Drogę Mleczną…

 Powyższe zdjęcia ukazują nocne niebo widziane z dala od miejskich świateł (górne)
oraz ten sam fragment nieba obserwowany ze środka rozświetlonej miejscowości (dolne).

Sztuczne światło w astronomii

Niebo nad Europą jest tak wysoce zanieczyszczone przez światło, że większość mieszkańców miast nie jest w stanie zobaczyć Drogi Mlecznej ze swoich domów. W Europie nie został ani jeden metr kwadratowy powierzchni, skąd gwiaździste niebo mogłoby mieć swój naturalny blask bez sztucznego oświetlenia. Nawet wysoko we francuskich, austryjackich i szwajcarskich Alpach niebo jest zanieczyszczone światłem. Każdego roku Europa traci widok tysięcy gwiazd, które przestają być widoczne z powodu rosnącego zanieczyszczenia nieba. Profesjonalni astronomowie mają trudności z wykonywaniem swojego zawodu w praktyce, przy teleskopach obserwujących z terenu Unii Europejskiej. Poza nimi, jest około 400 000 astronomów - amatorów w Europie, którzy co roku widzą coraz mniej gwiazd.

Zdjęcia porównawcze ukazujące problem utraty widoczności gwiazd - obszar gwiazdozbioru
Oriona na ciemnym niebie (po lewej) oraz zanieczyszczony sztucznym światłem (po prawej). 

W każdy z unijnych krajów grupy miłośników astronomii organizują eskapady wyjazdowe chcąc poobserwować choćby takie obiekty jak mgławice, galaktyki czy gromady gwiazd. Noszą one wspólną nazwę jako „Deep Sky” (w tłumaczeniu „obiekty głębokiego kosmosu”), których dostrzeżenie w dużym mieście nawet przez teleskop, stało się praktycznie niemożliwe. Z tego także powodu wiele osób porzuca astronomię jako hobby z racji braku czasu na wyjazdy w teren poza miasto. Niestety coraz trudniej w Europie znaleźć miejsca, gdzie można takie imprezy ulokować, ponieważ zanieczyszczenie sztucznym światłem jest coraz większe. Przykładowo w Belgii organizacja eskapad obserwacyjnych bez opuszczania tego kraju mija się praktycznie z celem, gdyż z terenu tego państwa nie doświadczymy już na tyle ciemnego nieba, aby móc w pełnej okazałości podziwiać obiekty głębokiego kosmosu.

Aby zobrazować problem utraty poszczególnych obiektów astronomicznych w amatorskich obserwacjach nocnego nieba, opracowana została lista zgodna ze skalą jasności magnitudo w porównaniu dla dwóch, jakże odmiennych miejsc dla praktykującego miłośnika astronomii.     Tabela przedstawia znane i mniej znane obiekty astronomiczne z wykorzystaniem skali magnitudo do określania ich widoczności na nocnym niebie. Dla porównania i uwzględnienia problemu zanieczyszczenia sztucznym światłem, tabela została podzielona na dwie osobne kolumny: widoczność w mieście oraz na wsi. Należy to rozumieć jako sytuacja, w której obserwator mający  „standardowy”  wzrok tj. nie posiadający wady wzroku lub nie większej niż –1,0 dioptrii oraz w wieku ok. 30-40 lat, przy idealnych warunkach pogodowych (całkowity brak zachmurzenia), obserwuje dany obiekt okiem nieuzbrojonym co najmniej 10o nad horyzontem. Różnica polega jednak na tym, że ten sam obserwator raz prowadzi swoją sesję w miejscu, gdzie w promieniu kilkudziesięciu kilometrów nie ma sztucznego źródła światła oraz miejsce to znajduje się z dala od dużych aglomeracji (kolumna 1), a w drugim przypadku obserwuje te same obiekty w mieście przy dużym oświetleniu ulicznym - aglomeracyjnym w obecności co najmniej kilkunastu latarni ulicznych w pobliżu (kolumna nr 2). Należy jeszcze zaznaczyć, że wszystkie opisywane obiekty po Księżycu w kwadrze w dół tabeli, są brane pod uwagę jako obserwowane bez jego obecności na nocnym niebie. 

W tej próbie porównawczej wszystkie obiekty po 4mag. nie są już dostępne do obserwacji z terenu dużego miasta. W niektórych metropoliach poziom ten jest jeszcze bardziej ograniczony i umożliwia obserwacje raptem czterech pierwszych, przytoczonych w tabeli obiektów.

Miejmy nadzieję, że w przyszłości nie stanie się tak, iż jedyną gwiazdą jaką będzie można obserwować w mieście stanie się tylko najjaśniejsza dla ziemskiego nieba, czyli Gwiazda Dzienna – Słońce...

Wprowadzenie ochrony ciemnego nieba dla terenów, które jeszcze nie zostały w sposób znaczny skażone sztucznym oświetleniem, jest działaniem niezbędnym i szczególnie ważnym dla astronomii. Duże miasta czy nawet mniejsze miejscowości powiatowe wymknęły się już spod kontroli w kwestii oświetlenia, robiąc tym samym poważną barierę dla praktykujących obserwatorów nocnego nieba. Na takich terenach raczej mało prawdopodobne jest wprowadzenie osłon czy wymiany opraw ulicznych na latarniach, liczonych w kilku, kilkunastu tysiącach sztuk przez co z poziomu astronomii obserwacyjnej obszary te już zawsze lub na bardzo długo zostaną wykluczone z powszechnego użytku. Nawet jeśli w efekcie jakiegokolwiek rozporządzenia czy ustawy, oświetlenie publiczne zostanie zredukowane lub przerobione na bardziej oszczędne, problem pozostanie nierozwiązany z egzekwowaniem tego prawa od właścicieli prywatnych. Jest szansa, że osoby fizyczne mieszkające w domach jednorodzinnych być może dostosują swoje przydomowe lampy do norm chroniących ciemne niebo obawiając się kar za niewłaściwe oprawy, ale z pewnością nie zrobią tego właściciele firm czy dyrekcje hipermarketów czerpiących nieporównywalnie większe zyski od potencjalnie nałożonych kar dzięki różnorodnym iluminacjom i grze światła przyciągającym klienta. Dlatego też miasta raczej nigdy nie będą już atrakcyjnym miejscem do rozwijania astronomii praktycznej na tym etapie rozwoju technologii.

Małe miejscowości i wsie znajdują się na znacznie dogodniejszej pozycji. Na takich obszarach obserwacje nieba są nieporównywalnie lepsze i zawsze będą wygrywać z miastami pod warunkiem wprowadzenia ochrony tego nieba. W takich miejscowościach nie ma zbyt dużo źródeł światła co ułatwia jego kontrolę oraz racjonalną gospodarkę tymi zasobami. Dzięki takim zabiegom jest to potencjalne miejsce do np. zlokalizowania tam budowy obserwatorium astronomicznego, które służyć będzie do nieco szerszego zakresu czynności niż tylko popularyzacji astronomii z tytułu jego budowy i nauki obsługi sprzętu optycznego, którym tak naprawdę niewiele można zobaczyć. Kilka takich przykładów można już znaleźć w Polsce.

Niewielkie obserwatoria astronomiczne głównie do celów dydaktycznych lub amatorskich, powstają na dachach szkół, budynkach użyteczności publicznej (np. domy kultury), albo też jako wolno stojące obiekty dydaktyczne. Niestety są najczęściej budowane ze względu na dostępność miejsca pod inwestycję, określone zainteresowanie społeczne, decyzje sponsorów i samorządów, nierzadko w samym środku miast, przy skrzyżowaniu głównych ulic czy nawet w centrum dużych metropolii. Montowane w nich teleskopy często przekraczają swoimi parametrami standardowy sprzęt optyczny używany przez miłośników astronomii, a mimo to głównymi obiektami jakie można przez nie obserwować są najczęściej planety Układu Słonecznego, Księżyc i Słońce. Dlatego też lokalizowanie tak dużych inwestycji w miastach mija się z celem i nabiera najczęściej znaczenia symbolicznego dla samej astronomii. Potwierdzenie tych słów można w bardzo łatwy sposób uzyskać po przeprowadzeniu małej wycieczki zamiejscowej dla osób miłośniczo zajmujący się astronomią i obserwujących „nocne niebo” wyłącznie w takim miejskim obserwatorium.

Przykładem jest grupa młodych ludzi praktykujących swoje zamiłowanie do gwiazd przez parę lat w obserwatorium pod Krakowem. Została zaproszona do udziału w zjeździe astronomicznym w Bieszczadach, z dala od jakichkolwiek źródeł sztucznego światła. Do dyspozycji mieli wyłącznie mały teleskop o średnicy lustra 15cm. oraz kilka par niewielkich lornetek (dla porównania w swoim obserwatorium podmiejskim mieli do dyspozycji urządzenia o śr. nawet 40cm.) Jak się później okazało, grupa nie tylko zdołała zaobserwować znacznie więcej obiektów astronomicznych niż na miejskim niebie, ale również często zmieniła swój pogląd lub uzupełniła wiedzę o znane im już obiekty, obserwowane wcześniej przez znacznie większe teleskopy! Na ciemnym, nocnym, wiejskim niebie ukazały im się szczegóły i obrazy jakich dotychczas nie mogli doświadczyć obserwując z obszarów zanieczyszczonych sztucznym światłem. Wytłumaczenie tej sytuacji należy upatrywać nie w klasie zastosowanego sprzętu, lecz jakości nocnego nieba pod jakim stawiana jest kopuła obserwatorium astronomicznego. Bez ochrony ciemnego nieba budowa obserwatoriów w otoczeniu ulic, osiedli, czy samych centrów miast jest równoznaczna z postawieniem pomnika Kopernikowi lub bardziej pożytecznej dla mieszkańców – auli wykładowej z możliwością prezentowania zdjęć astronomicznych i prowadzeniem wykładów dla społeczeństwa.

Przez ostatnie 50 lat byliśmy świadkami ciągłego zwiększania się zanieczyszczenia światłem. Powstają autostrady, nowe drogi lokalne i deptaki, tereny użytkowe czy przemysłowe, a wraz z nimi instaluje się coraz więcej różnego rodzaju latarni, lamp czy halogenów, skutecznie zamieniających nam noc w dzień. Jeszcze 20 lat temu nikt nie uwierzyłby w to, że będzie można nocą na ulicy czytać atlas nieba bez latarki, tylko po co, skoro gwieździstego nieba już i tak nie widać...

Prawdziwy rozkwit technologii oświetleniowej rozpoczął się od lat 90-tych poprzedniego stulecia, kiedy to mało wydajne żarówki rtęciowe dające na ulicach poświatę koloru niebiesko-zielonego niezbyt silniejszą niż Księżyc w pełni, zaczęły wypierać znacznie sprawniejsze pomarańczowe - sodowe źródła światła. Stały się one także bardziej ekonomiczne, a co za tym idzie ich ilość bardzo szybko zaczęła rosnąć i pomimo tego, że rudawa barwa światła latarni sodowych powoduje zafałszowanie kolorów otoczenia, dla astronomii obserwacyjnej nie było to aż tak złe rozwiązanie. Wielu posiadaczy sprzętu optycznego stosowało i stosuje nadal filtry wąskopasmowe eliminujące wizualnie linię sodu (np. filtr mgławicowy UHC), dzięki czemu można w pewnym stopniu „zredukować” zanieczyszczenie tego typu światłem. Niestety przemysł oświetleniowy, jak każdy inny przemysł, dąży do ekspansji i ciągłego rozwoju, toteż na rynek wprowadza się coraz nowsze i coraz lepsze rozwiązania, do których można zaliczyć np. lampy metalohalogenkowe. Ich światło coraz częściej spotykane także w latarniach ulicznych daje jasną, białawą barwę, podobnie jak technologia LED, która w najbliższych latach będzie poważnym zagrożeniem dla obserwacji astronomicznych jeśli nic się nie zmieni.

Wzywa się więc do oświetlenia "dobrego dla gwiazd", które przeciwstawiłoby się efektom zanieczyszczenia sztucznym światłem, a które przyczyniłoby się do zwiększonej liczby prawidłowych lamp skierowanych tam gdzie oświetlenie jest potrzebne i TYLKO tam gdzie lampy są potrzebne.

Osoby angażujące się w działania tego typu są zdania, że rozgwieżdżone niebo jest naszym dobrem naturalnym i jesteśmy odpowiedzialni za jego ochronę dla przyszłych pokoleń.

Dzisiaj smutną alternatywą dla miłośników astronomii praktycznej lub zwykłych ludzi chcących zobaczyć prawdziwe ciemne niebo nad swoimi głowami, są seanse w planetarium lub dalekie wycieczki. Największe piętno odbija się na dzieciach i młodzieży, która przyzwyczaja się do tego, iż gwiazd nie widać gołym okiem lub są one bardzo słabe i młodzi ludzie uznają to za normalne zjawisko. Dostrzeżenie w dużym mieście takich obiektów jak galaktyki, mgławice czy meteory, stało się praktycznie niemożliwe przez co wiele osób porzuca to hobby z racji braku czasu lub środków na wyjazdy w teren poza miasto. Niestety coraz trudniej znaleźć miejsca, gdzie można takie spotkania ulokować, ponieważ zanieczyszczenie sztucznym światłem jest z roku na rok coraz większe.

Pierwszym i zarazem najważniejszym krokiem do poprawy tego stanu rzeczy, jest zmiana naszego podejścia do tematu zanieczyszczenia światłem. To właśnie miłośnicy astronomii powinni wyjść jako pierwsi z inicjatywą do społeczeństwa, a nie uciekać w nieskończoność w „topniejące wyspy” ciemnego nieba w Polsce. W głowach wielu pasjonatów utarło się przekonanie, że nic nie można zrobić gdyż jest to przysłowiowa „walka z wiatrakami”. To błędne podejście, bo przykłady z USA, Kanady, Słowenii czy nawet już z niektórych regionów Polski, dają realną szanse na zmianę tej negatywnej tendencji. Wystarczy zacząć od swojego najbliższego otoczenia – od informowania, gdyż poziom nieświadomość jest po prostu ogromny.

Astronomia w turystyce, czyli astroturystyka.

Ciemne Niebo jako bogactwo naturalne – choć to brzmi dosyć dziwnie, w niektórych państwach Europy zaczęto już rozumować takimi kategoriami. Stało się ono bowiem równie pożądanym i poszukiwanym elementem jak czyste powietrze, żywność ekologiczna czy cisza i spokój. Zainteresowanie to wykazują głównie mieszkańcy dużych miast wyjeżdżający na wieś, toteż zaczęto zjawisko to określać nowym mianem – astroturystyka.

Dotychczas powszechnie znane są już odmiany turystyki konnej, przyrodniczej, wykorzystującej sprzęty zimowe, czy też bardzo powszechna agroturystyka polegająca na wykorzystaniu walorów życia na wsi i w otoczeniu przyrody. Agroturystyka stała się bardzo popularna m.in. z takich powodów jak zanikające tradycje regionalne z tytułu napływu kultury masowej, ekologiczny i swojski wyrób produktów spożywczych czy też wyjątkowe miejsca – życie na łonie natury. Wartości te stały się wręcz dobrem ekskluzywnym nie spotykanym na co dzień przez osoby pracujące i mieszkające w zgiełku dużych miast zaopatrywanych przez wielkie sieci handlowe i dyskonty. Dlatego też aby zasmakować prawdziwego, naturalnego życia na wsi, potencjalny turysta jest zmuszony do wyjazdu w odległe, nieskażone jeszcze cywilizacją regiony kraju.

Podobna sytuacja pojawia się w przypadku rozwijającej się dopiero gałęzi turystyki opartej na ciemnym niebie pełnym gwiazd. Obszary miejskie i ich okolice zanieczyszczone są sztucznym światłem uniemożliwiającym obserwację nocnego nieba, więc osoby zainteresowane tą tematyką czy chociażby zobaczeniem Drogi Mlecznej nie tylko na zdjęciach w internecie, muszą znacznie oddalić się od dużych aglomeracji.  Niestety wyjazd na wieś do gospodarstwa agroturystycznego, wcale nie gwarantuje im możliwości poobserwowania nocnego, ciemnego nieba z gwiazdami.  Ilekroć bowiem zdarza się, że w przepięknej, wiejskiej okolicy noszącej znamiona turystycznego zakątku, montowane są jedna za drugą niewłaściwe latarnie uliczne. Wówczas takie miejsce traci nocą swój urok, a z pewnością uniemożliwia to poprowadzenie obserwacji astronomicznych.

Astroturystyka to dopiero rozwijająca się forma innowacyjnej turystyki, która jednak bardzo szybko może stać się niedostępna w Polsce. Problemem jest oczywiście zanieczyszczenie świetlne uniemożliwiające obserwację nocnego nieba nawet w bardzo dziewiczych i z pozoru wyludnionych terenach. Zagrożenia jakie mogą zaważyć na praktykowaniu astroturystyki na takich obszarach są dwa:

a)    zewnętrzne – łuna dobywająca się znad horyzontu z oddalonego nawet o kilkadziesiąt kilometrów miasta lub większej miejscowości,
b)    wewnętrzne – montowanie w środku wsi niewłaściwe oprawy oświetleniowe.
 

O ile ten pierwszy problem jest raczej poważny i pozostaje nam po prostu opuścić takie miejsce udając się dalej, o tyle w drugim przypadku kłopot sztucznego oświetlenia można bardzo szybko rozwiązać stosując metody ochrony ciemnego nieba przyciągając tym samym potencjalnych turystów.

Coraz częściej można spotkać gospodarstwa agroturystyczne, które obok rowerów, nart czy quadów kupują również teleskop do użytku gości. Problem jednak w tym, że tylko nieliczne zdają sobie sprawę z tego, do czego taki sprzęt naprawdę służy oraz jakie warunki obserwacyjne należy posiadać aby mógł się rzeczywiście sprawdzić. Przekonania osób niedoświadczonych w użytkowaniu tej klasy sprzętu optycznego są najczęściej takie, że bez znaczenia gdzie wystawimy teleskop z pewnością zobaczymy mnóstwo obiektów kosmicznych. Niestety to błędne twierdzenie i bardzo szybko okazuje się, że nawet na wsi w obecności nieprawidłowych latarni ulicznych obraz uzyskany z teleskopu nie różni się zbytnio od tego w mieście. 

Innym zjawiskiem, jakie może zostać przeoczone przez turystów – obserwatorów, są zorze polarne. W momencie, gdy aktywność słoneczna jest duża, na północnej stronie nieba oczom obserwatorów może ukazać się przepiękna, różnobarwna zorza polarna będąca niezapomnianym przeżyciem również z racji rzadkości tego typu zjawisk w Polsce. Niestety i tutaj zanieczyszczenie nocnego nieba sztucznym światłem daje o sobie znać. W sierpniu 1998 roku zjawisko takie było również obserwowane nad północną Polską, jednak co ciekawe dużo osób przebywających wówczas na wczasach w Trójmieście i okolicach (w szczególności miejscowości leżące w kierunku południowym od tych miast), mimo spoglądania w niebo nie zauważyło zorzy. Jak się później okazało przyczyną tego była łuna emitowana przez sztuczne oświetlenie Gdańska, Sopotu i Gdyni. Inni mieszkańcy ze zdziwieniem pytali, czy to co było widać to naprawdę była zorza, gdyż wiele osób myliło ją z blaskiem dochodzącym od miast. Po kilku artykułach w prasie, zaobserwowano sytuację odwrotną. Niektórzy mieszkańcy tych obszarów alarmowali, dzwoniąc do dziennikarzy iż właśnie obserwują zorzę polarną, gdy w rzeczywistości była to ponownie łuna sztucznego światła podsycona lekkim chmurami. Niestety pomyłki takie nie były odosobnione. 

Ochrona ciemnego nieba ma szczególne znaczenie dla turystyki i to nie tylko tej specjalistycznej, ale również dla tradycyjnych form spędzania wolnego czasu w terenie.

Osoby zamiejscowe poszukujące ciszy, spokoju, wypoczynku na łonie natury, znacznie częściej zwracają uwagę na typ oraz rodzaj oświetlenia w miejscu do jakiego przyjeżdżają niż mogłoby się gospodarzom wydawać. Ilekroć się zdarza, że goście hotelowi życzą sobie zmiany pokoju z tytułu świecącej latarni ulicznej w okna, albo też nie wychodzą na balkony pensjonatów gdy te są mocno wyeksponowane przez światło, rezygnują z wieczornych spacerów w miejscach, gdzie idąc po oświetlonym deptaku widać wyłącznie spacerowiczów, a nie nocne krajobrazy itd. Często bywa również tak, że sami właściciele hoteli czy pensjonatów psują wieczorny nastrój oświetlając swoim gościom całe otoczenie wyjątkowo mocnymi halogenami. Badania wykonywane przez francuskich naukowców na zlecenie nadmorskich hotelarzy udowodniły, że turyści chętniej wybierają obiekty z mniejszym, bardziej uregulowanym i intymnym oświetleniem fasadowym niż rażące, jaskrawe hotele znajdujące się w takim samym otoczeniu jak poprzednie. Po zastosowaniu osłon i redukcji światła, zyski właścicieli zwiększyły się nawet o 25%, a goście znacznie chętniej wychodzą na wieczorne spacery przy blasku Księżyca.

W polskich warunkach astroturystyka powinna być szczególnie ważna i stanowić wyjątkową alternatywę dla zagranicznych gości. Po pierwsze dlatego, że wiąże się z tym nasze dziedzictwo – niebo pod którym pracował Mikołaj Kopernik, a po drugie, że w Polsce zanieczyszczenie nocnego nieba światłem nie jest jeszcze tak duże jak w zachodnich krajach Europy (z wyłączeniem dużych miast).