“点燃蜡烛就是投下阴影。”厄休拉·k·勒奎恩(Ursula K. Le Guin)在她1968年的青少年奇幻小说《地海奇才》(A Wizard of Earthsea)中写道。勒吉恩富有诗意的观察关注了魔法在道德上的模糊，但它也生动地描述了历史悠久的驱除黑暗的技术探索，以及它最大的进步之一:电灯泡的发明。
电子照明有不可否认的光明面。在黑暗中工作、旅行或阅读都很困难，但只要按一下开关，问题就迎刃而解了。经济上的好处是如此之深，以至于你可以从太空深处看到它们的影响，在那些勾勒出我们繁荣的全球文明的夜间灯火辉煌的网络中。但我们现代人对光线充足的夜晚的喜爱却给我们的生活蒙上了一层阴影——浪费能源，扰乱生态系统，有时还会危害人类健康。而且，正如周五发布的人造夜空亮度新世界地图集所详细描述的那样，照亮我们的星球、向外界展示我们的存在的光线，也让我们无法看到星星。该地图集发表在《科学进展》杂志上。
根据阿特拉斯,这是由分析成千上万的高分辨率图像的地球上的夜间灯光NOAA-NASA芬兰语国家极轨卫星合作,大约三分之一的人类在地球上无法看到银河系当他们仰望夜空。对美国人来说，这个比例更高:光污染阻止了五分之四的人把我们的家星系看作是头顶上一条薄如轻纱的光弧河。在新加坡、韩国和卡塔尔等光污染特别严重的国家，居民几乎看不到任何星星，只能在永久的“人造暮光”中度过夜晚。除了相对贫瘠的大洋和极地荒原，这个人口众多的星球上只有乍得、巴布亚新几内亚和马达加斯加等一些人迹罕至的地方有自然的黑暗天空，而且这一比例还在不断缩小。
“20年前，光污染只能被认为是天文学家的问题，”主要作者法比奥·法尔奇(Fabio Falchi)说。法尔奇是意大利蒂尼的一名高中物理教师。“但从根本上说，生命已经进化了数百万年，一半时间是黑暗，一半时间是光明，我们现在已经把我们的星球笼罩在明亮的光雾中。光污染已经成为一个全球性的环境问题。”
“星空是触动你灵魂的东西，”法尔奇补充道。“我们文明的宗教、哲学、科学、艺术和文学都植根于我们对天堂的看法，而我们现在正在失去这种看法，其后果我们无法完全了解。”当我们无法从夜空中获得灵感时，会发生什么?”
基于35000多张卫星图像和详细的地面天空亮度测量，杏耀主管这个新的人工天空亮度世界地图集的交互式可视化显示了人工照明的天光遮蔽了恒星和星座。较亮的区域对应于光污染产生的较高水平的天光。来源:Falchi等人，科学进步;雅各布·格罗特(Jakob Grothe) /国家公园管理局(National Park Service)、马修·普莱斯(Matthew Price) /西里斯(CIRES)和库珀·博尔德(CU-Boulder)。
除了光污染的明显的负面影响——比如天文学家的抱怨，海龟的孵化和被明亮的光线吸引的候鸟——它的大部分相关影响都是难以量化的。研究人员仍然缺乏对夜间捕食者和猎物之间复杂关系的深入了解，更不用说不同程度的人造光是如何改变它们的了。对于人类来说，其影响同样是混乱的。基于多项流行病学研究，世界卫生组织(World Health Organization)在2007年和美国医学协会(American Medical Association)在2012年分别发表声明警告说，夜间长时间暴露在光线下可能会增加某些癌症的风险，原因可能是昼夜节律和相关激素水平的改变。即便如此，这些研究中的大部分都没有区分暴露于室外光源(如街灯)和室内光源(如电视和智能手机屏幕)的区别。
然而，最根本的困难是，没有人确切地知道这个问题有多严重。从卫星图像中可以直接计算出夜间照明的总水平——科学家们已经这样做了几十年了——但确定这些光在穿过地球大气层时产生的“天光”是一项更棘手的任务。Falchi和他的同事通过一个大气模型运行Suomi卫星的数据，得到了他们对光污染的估计，这个大气模型可以计算出在无云的天空中的天顶(直接在头顶)的辉光。然后，他们将这些结果与从地球上不同的晴空地点获得的天空亮度的实际测量值进行了比较和进一步校准。该模型对严重光污染的阈值是，当直接头顶的夜空被计算为只比墨黑的自然状态亮1%时。
研究报告的撰写者之一、美国国家公园管理局(National Park Service)的科学家丹·杜里斯科(Dan Duriscoe)提供了许多天空亮度的测量数据，他认为，头顶上的亮度变化1%，其意义远比看上去要大，部分原因是地球上超过一半的物种被认为是夜间活动的。“一个地方的天空亮度只比自然天顶高1%，可能在地平线附近有更多的天空辉光，因为它可能处于一种情况下，它位于数百公里以外的其他东西的光穹顶，”杜里斯科说。“这就是该模型在预测来自遥远城市的光污染威胁方面的强大之处。随着人口的增长和传播，没有人工照明证据的地区将越来越难以找到。”
此外，云层的影响可以极大地放大轻微的光污染。南加利福尼亚大学多恩西夫分校(University of Southern California Dornsife)的城市生态学家特拉维斯·朗科(Travis Longcore)没有参与这项研究，他说，出于这个原因，新的地图集只提供了一个最低限度的基准，而光污染的水平可能要高得多。“从阴天下来的光线很容易就会是平常的10倍……那些地图集显示出相当于黄昏或半照亮的月亮的晴空亮度基线的地方，可能被排除在需要真正的黑暗掩护才能生存和繁衍的特殊物种的栖息地之外。”
对于人类来说，地图集揭示的最令人担忧的洞见是持续的向发光二极管(led)的转变所带来的影响，杏耀注册 ，led作为户外光源，取代了老式的白炽灯照明。led比白炽灯更节能、更耐用、可动态调节，美国和其他几个国家正在积极鼓励使用led。然而，最经济的led在强烈的蓝白色色调下最亮。因为地球的大气层优先散射蓝光(为了证明这一点，只要仰望晴朗的阳光普照的天空)，法尔奇的模型表明，大规模地将户外照明用的廉价蓝白光led转换为发光二极管，可以大幅增加天空的辉光，即使发射光的总量保持不变。除了在美学上对许多人没有吸引力，还有人担心蓝白色的LED灯也可能是危险的。托马斯杰弗逊大学的光生物学家乔治·布雷纳德说，人类对可见光谱中黄色和绿色部分的视觉敏感度最高。布雷纳德没有参与法尔奇的研究。但布雷纳德说，正是这种蓝白色的光——正是由廉价的led产生的那种光——主导着人类昼夜节律和其他重要生物周期的调节。“大规模采用led将节省大量能源，这是一件好事，”布雷纳德说。“问题是，巨大的能源节约会危及人类健康和生态系统吗?”
这项来自Falchi和他的同事的研究最大的价值可能是它为关于光污染和夜间照明水平的任何相关变化的政策辩论设定的基线。Longcore说，地图集关于蓝白led有害的天光效应的发现，“是一个信息，激励人们转向便宜的蓝白led是一个巨大的政策错误。”
“如果我作为一名大学教授，来到我的机构审查委员会，杏耀平台总代理说我想通过引入与有害的生物和生态效应最相关的光的波长，在整个人群中进行实验，他们会嘲笑我，无论是在门外，在街上，还是在我的办公室外，”Longcore说。“幸运的是，我们现在可以使用更多的暖色led，来消除光谱中的蓝色尖峰，因为它在地球大气中散射了太多的蓝光。”
该研究的作者表示，除了优先使用暖色led外，光污染导致的星空消失也可以通过更严格的人工照明法规以及对街道照明要求更低的无人驾驶汽车的出现加以阻止或逆转。然而，还有一个更简单的解决方案。
“我喜欢告诉人们，户外照明的好处是它对环境的影响可以立即消除，”杜里斯科说。“你所要做的就是把灯关掉。”
