趙洋

失色的星空

太陽落下不久，霧氣漸漸上升，清冽的空氣彌漫在四周，把海拔900米的國家天文臺(tái)興隆觀測(cè)站和山下的村莊籠罩在一片濃濃的寒意里。盡管已是初夏，但我們都穿得很多，靜靜地圍在施密特望遠(yuǎn)鏡旁，努力適應(yīng)著望遠(yuǎn)鏡圓頂里的黑暗。突然，電動(dòng)機(jī)的嘯叫打破了寧靜。圓頂隆隆地敞開了，并吱吱嘎嘎地轉(zhuǎn)到選定的夜空。在天窗升起后露出的縫隙里，出現(xiàn)了一顆顆星星。

為防止光污染，偌大的觀測(cè)站里連一盞路燈都沒有。山梁上零星分布的圓頂與山谷中的數(shù)幢樓房也罩在一片黑暗中，看不到一點(diǎn)兒燈光。這里的窗子都使用雙層窗簾，晚上不會(huì)漏出一丁點(diǎn)兒光線，以免影響天文觀測(cè)。這種只有星光的黑暗是習(xí)慣了城市生活的人很難想象的。

以上是筆者在參觀國家天文臺(tái)興隆觀測(cè)站后寫下的文字。那里天文寧靜度好、大氣透明度高，是中國乃至亞洲最大的光學(xué)天文觀測(cè)基地。

但是觀天的福地也面臨著威脅，夜幕籠罩的西南方地平線上有一小塊暗紅區(qū)域，那是北京城的方向。城市燈火影響到了天文觀測(cè)，這不僅是用望遠(yuǎn)鏡才能體察的影響，更是肉眼能夠分辨的事實(shí)。

我們正在失去夜空。2009年，澳大利亞《宇宙》雜志刊登的報(bào)告指出，全球70%的人口生活在光污染中，夜晚華燈造成的光污染已使世界上20%的人無法用肉眼看到銀河美景。該報(bào)告稱：“人類正在失去美麗的夜空，人工照明導(dǎo)致了星空消逝?！?/p>

目前，大城市普遍地過度使用燈光，使天空太亮，看不見星星，影響了天文觀測(cè)，很多天文臺(tái)因此被迫停止工作。在不受光污染的情況下，肉眼可以在夜空中看到的星星可達(dá)7000顆之多，而在路燈、背景燈、景觀燈亂射的大城市里，肉眼只能看到20～60顆星星。

天文學(xué)家對(duì)光污染極為敏感。從17世紀(jì)起，他們就開始利用天文望遠(yuǎn)鏡來最大限度收集從恒星、星云或星系發(fā)出的微弱光亮。1917年，美國天文學(xué)家在加利福尼亞威爾遜山上啟用了當(dāng)時(shí)世界上最大的天文望遠(yuǎn)鏡，口徑2.5米。那時(shí)，從威爾遜山上還只能看到帕薩迪納和洛杉磯方向有些微弱的燈光。著名天文學(xué)家哈勃就是用這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了河外星系。如今，由于從大都市和它的衛(wèi)星城發(fā)出的散射光，威爾遜山夜空的亮度已比自然背景亮度高出4倍。光污染使天文望遠(yuǎn)鏡的“視力”大大下降。數(shù)據(jù)顯示，光污染每增長1倍，望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)效果將同比下降1倍。位于美國加利福尼亞州的帕洛馬山天文臺(tái)，擁有口徑居世界第二位的5.1米望遠(yuǎn)鏡。這座天文臺(tái)曾發(fā)現(xiàn)過類星體和大量的宇宙奧秘。但近年來，由于140公里以外的圣地亞哥市人口猛增，燈光干擾日益嚴(yán)重，使天文望遠(yuǎn)鏡只能發(fā)揮一半的效力。為此，圣地亞哥市政府決定降低當(dāng)?shù)亟譄袅炼?，并限制使用不必要的戶外電燈?/p>

隨著城市化進(jìn)程的加快，類似的現(xiàn)象在發(fā)展中國家也出現(xiàn)了。1994年到2007年，上海天文臺(tái)佘山工作站夜天光亮度在V波段從19星等變亮到15.8星等，變亮約20倍，而國際優(yōu)良臺(tái)站的夜天光亮度一般暗于21.5星等，比佘山要暗200倍。上述夜天光的變化使得我國自主研制的第一架大口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡——佘山1.56米望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)很難在常規(guī)天文觀測(cè)中發(fā)揮其應(yīng)有作用。根據(jù)1985年國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)的建議，世界級(jí)的高質(zhì)量天文臺(tái)人為光的背景增加應(yīng)少于10%，即人為光的背景的增加不超過0.1等，國家級(jí)的不超過0.2等，即光污染的比例只能小于20.2%。而1998年對(duì)上海天文臺(tái)佘山觀測(cè)站周圍光污染的測(cè)試表明，光污染比例高達(dá)591%。為了避開城市照明對(duì)天文觀測(cè)的影響，中科院上海天文臺(tái)已在浙江另覓觀測(cè)地。

城市的燈火

何為光污染

光污染問題最早于20世紀(jì)30年代由天文學(xué)家提出，他們認(rèn)為光污染是城市室外照明使天空發(fā)亮對(duì)光學(xué)天文觀測(cè)造成的負(fù)面影響。后來英美等國稱之為“干擾光”，在日本則稱為“光害”?，F(xiàn)在一般認(rèn)為，光污染泛指影響自然環(huán)境，對(duì)人類正常生活、工作、休息和娛樂產(chǎn)生不利影響，損害人們觀察物體的能力，引起人體不舒適和損害人體健康的各種光。從波長10納米至1毫米的光輻射，即紫外輻射、可見光和紅外輻射，在不同的條件下都可能成為光污染源。由于瞳孔的調(diào)節(jié)作用，人的眼睛對(duì)于一定范圍內(nèi)的光輻射都能適應(yīng)，但當(dāng)光輻射增至一定量時(shí)，將會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。

到過農(nóng)村的人都有這樣的體驗(yàn)，鄉(xiāng)下的夜空中，星星似乎特別多，而且璀璨明亮。其奧秘在于地面燈光稀少，使得天幕格外黑暗，襯托出無數(shù)燦爛的星辰。而在城市，即使在萬里無云的晚上，也會(huì)覺得星月暗淡。

光污染是現(xiàn)代城市發(fā)展的必然產(chǎn)物。隨著城市的擴(kuò)大，照明燈的不斷增加，空氣污染使燈光四散，星光便漸漸地被人造光所吞噬。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅美國向天空散射的強(qiáng)光，每年就消耗掉170億千瓦小時(shí)的電量，價(jià)值10億美元，足夠供應(yīng)愛爾蘭全國一年的用電。

光污染可分為三大類。第一類是“人工白晝”，主要指夜間強(qiáng)光照明帶來的不適感;第二類是“白亮污染”，主要指建筑材料等在白天反射、折射太陽光造成的負(fù)面影響;第三類是“彩光污染”，主要指迅速變化的彩色光源帶來的影響。另外，汽車尾氣造成的化學(xué)光霧和工業(yè)、醫(yī)學(xué)中的紅外線、紫外線等都屬光污染范疇。

人工白晝

夜幕降臨后，商場、酒店上的廣告燈、霓虹燈閃爍奪目，令人眼花繚亂。有些強(qiáng)光束甚至直沖云霄，使得夜晚如同白天一樣，這就是人工白晝。在這樣的“不夜城”里，人們?cè)谝雇黼y以入睡，人體正常的生物鐘被打亂，導(dǎo)致白天工作效率低下。人工白晝還會(huì)傷害鳥類和昆蟲，強(qiáng)光可能破壞昆蟲在夜間的正常繁殖過程。

白亮污染

白亮污染是指白天當(dāng)太陽光照射強(qiáng)烈時(shí)，城市里建筑物的玻璃幕墻、釉面磚墻、磨光大理石和各種涂料等裝飾的反射光線，明晃白亮、令人目眩。據(jù)光學(xué)專家研究，鏡面建筑物玻璃的反射光比陽光照射更強(qiáng)烈，其反射率高達(dá)90%，光線幾乎全被反射，大大超過了人體所能承受的范圍。長時(shí)間在白色光亮污染環(huán)境下工作和生活的人，視網(wǎng)膜和虹膜都會(huì)受到程度不同的損害，視力急劇下降，白內(nèi)障的發(fā)病率高達(dá)45%，還會(huì)產(chǎn)生頭昏目眩、失眠、心悸、食欲下降及情緒低落等類似神經(jīng)衰弱的癥狀，使人的正常生理及心理發(fā)生變化，長期下去會(huì)誘發(fā)某些疾病。

彩光污染

舞廳、夜總會(huì)安裝的黑光燈、旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源構(gòu)成了彩光污染。據(jù)測(cè)定，黑光燈所產(chǎn)生的紫外線強(qiáng)度大大高于太陽光中的紫外線，且對(duì)人體有害影響持續(xù)時(shí)間長。

激光污染

激光污染是光污染的一種特殊形式。由于激光具有方向性好、能量集中、顏色純等特點(diǎn)，激光通過人眼晶狀體的聚焦作用后，到達(dá)眼底時(shí)的光強(qiáng)度可增大幾百至幾萬倍，對(duì)人眼有較大的傷害。

紅外線污染

紅外線近年來在軍事、人造衛(wèi)星以及工業(yè)、衛(wèi)生、科研等方面的應(yīng)用日益廣泛，因此紅外線污染問題也隨之產(chǎn)生。紅外線是一種熱輻射，對(duì)人體可造成高溫傷害。較強(qiáng)的紅外線可造成皮膚傷害，其情況與燙傷相似，最初是灼痛，然后是造成燒傷。

光害知多少

目前距愛迪生發(fā)明電燈不過一百多年，日益增加的城市室外照明使夜空愈發(fā)明亮，特別是那些為了顯示城市繁華而點(diǎn)亮的泛光燈。從照明過度的城市和郊區(qū)，以及亮如白晝的高速公路和工廠散發(fā)出的光線經(jīng)過反射、折射與散射，令大多數(shù)人無可避免地生活在光線交織成的蒼穹下。在衛(wèi)星拍攝的地球夜景照片中，幾乎整個(gè)歐洲都猶如一團(tuán)由燈光構(gòu)成的星云，美國大部分地區(qū)和日本全境的情況也是如此。在南大西洋，從太空都能看到一支捕魚船隊(duì)用來吸引獵物的金屬鹵化燈的光芒，比布宜諾斯艾利斯和里約熱內(nèi)盧等大城市發(fā)出的光還要亮。

美國峽谷湖的夜空受到光污染

早在20世紀(jì)30年代，就有研究發(fā)現(xiàn)，熒光燈的頻繁閃爍會(huì)促使瞳孔頻繁縮放，造成眼部疲勞。如果長時(shí)間受強(qiáng)光刺激，會(huì)導(dǎo)致視網(wǎng)膜水腫、模糊，嚴(yán)重的會(huì)破壞視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞，甚至使視力受到影響。光照越強(qiáng)，時(shí)間越長，對(duì)眼睛的刺激就越大。

玻璃幕墻是一種美觀新穎的建筑墻體裝飾材料，是現(xiàn)代主義高層建筑的顯著特征。但它造成的鏡面反射也是城市光污染的主要來源之一。據(jù)測(cè)定：一般白粉墻的光反射系數(shù)為69-80%，鏡面玻璃的光反射系數(shù)為82-88%，比草地、森林或毛面裝飾物面高10倍，這個(gè)數(shù)值大大超過了人體所能承受的生理適應(yīng)范圍，構(gòu)成了現(xiàn)代新的污染源。

2001年，美國《國家癌癥研究所學(xué)報(bào)》發(fā)表文章稱，美國西雅圖一家癌癥研究中心通過對(duì)1606名婦女進(jìn)行追蹤調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，上夜班的女性患乳腺癌的概率要比常人高60%，而且上夜班的時(shí)間越長，患病的可能性就越大，這些都在一定程度上驗(yàn)證了光污染會(huì)嚴(yán)重?fù)p害人的健康，甚至誘發(fā)腫瘤的論點(diǎn)。2008年，《國際生物鐘學(xué)》雜志的報(bào)道證實(shí)了這一說法，針對(duì)以色列147個(gè)社區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，光污染嚴(yán)重的地方，女性患乳腺癌的概率會(huì)增加40%。醫(yī)學(xué)專家認(rèn)為這可能是因?yàn)榉亲匀还鈺?huì)抑制人體免疫系統(tǒng)，影響激素的分泌，內(nèi)分泌平衡遭破壞，從而導(dǎo)致了癌變。

光污染不僅損傷人的生理功能，還會(huì)影響心理健康?！肮庾V光色度效應(yīng)”測(cè)定顯示，如以白色光的心理影響為100，則藍(lán)色光為152，紫色光為155，紅色光為158，紫外線達(dá)到187。如果人們長期處在彩光燈的照射下，其心理積累效應(yīng)會(huì)不同程度地引起倦怠無力、頭暈、神經(jīng)衰弱等身心方面的病癥。

光污染不但危害著人類，還影響了野生動(dòng)物的生活規(guī)律。受影響的動(dòng)物晝夜不分，活動(dòng)能力出現(xiàn)問題。一個(gè)多世紀(jì)前，鳥類的觀察者就報(bào)告說鳥常常被燈塔所吸引。這些鳥成群結(jié)隊(duì)地盤旋在燈塔的周圍，在昏暗夜空中或相互碰撞，或撞塔而死。在鳥遷移的高峰期，一座“死亡之塔”在一個(gè)晚上就能殺死幾千只鳥。

環(huán)保組織的調(diào)查顯示，長時(shí)間的燈光影響候鳥作息，光照環(huán)境改變甚至導(dǎo)致候鳥在遷徙過程中迷路。據(jù)美國魚類及野生動(dòng)物部門推測(cè)，每年受到光害影響而死亡的鳥類達(dá)400萬～500萬只之多。而一些依據(jù)自然光選擇時(shí)機(jī)排卵和孵化幼崽的動(dòng)物，如海龜，在人類光照影響下無法進(jìn)行正確判斷。

河流生態(tài)系統(tǒng)也會(huì)受到夜晚人工光源的影響?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，有幾種在河里巡游的魚，如大馬哈魚、青魚等，夜晚喜歡聚集在有人工燈光的水道。魚類的不正常聚集，給熊和其他捕食動(dòng)物提供了良好的捕食機(jī)會(huì)，最終給魚群的群體數(shù)量造成了極不利的影響，河流生態(tài)也可能因此嚴(yán)重失衡。光污染還使湖里的浮游生物的生存受到威脅。額外的光照有利于藻類繁殖，制造赤潮，結(jié)果殺死了湖里的浮游生物并污染水質(zhì)。

動(dòng)物不是唯一受光污染危害的生物。光污染還會(huì)破壞植物的生物鐘節(jié)律，妨礙其生長，導(dǎo)致莖或葉變色，甚至枯死;對(duì)植物花芽的形成造成影響，并影響植物休眠和冬芽的形成。研究人員在試驗(yàn)植物芥菜體內(nèi)找到了9種不同類型的光感受器，這些感受器對(duì)葉片和莖的生長、花的開放時(shí)間、果實(shí)成熟期以及其他生命活動(dòng)起著各不相同的作用。光污染對(duì)植物的繁衍還有間接的影響。因?yàn)閺?qiáng)光可破壞夜間活動(dòng)昆蟲的正常繁殖過程，靠夜行昆蟲來傳粉的花因?yàn)榈貌坏絽f(xié)助而難以繁衍，結(jié)果可能導(dǎo)致某些種類的植物在地球上消失。

美國羅斯福湖大橋的夜空遭受光污染

捍衛(wèi)夜空

近年來，世界各地的人們開始與光污染作斗爭。在國外一些新開發(fā)的地區(qū)，居民們要求安裝不對(duì)空的燈光裝置，不允許燈光向天空發(fā)射，鼓勵(lì)夜晚照明燈光全部射向地面。還有的地方則規(guī)定，新的街燈必須安上燈罩，以確保燈光不向上投射。

1988年，由天文學(xué)家、醫(yī)生和工程師組成的國際黑暗天空協(xié)會(huì)在美國成立，旨在減少由人類過度使用照明系統(tǒng)而產(chǎn)生的問題。國際黑暗天空協(xié)會(huì)將不列顛群島與歐洲大陸之間的小島薩克島命名為“暗夜島”，島上不設(shè)置公共照明，并為居民嚴(yán)格規(guī)劃室內(nèi)照明，把光照控制在可接受的范圍之內(nèi)。如今薩克島不僅免于遭受光污染這一“城市病”，還能夠在晴朗的夜空展現(xiàn)光彩照人的銀河，成為治理光污染的“示范地”。

不少國家已經(jīng)從立法層面開始治理光污染。捷克已制定了專門針對(duì)光污染的《保護(hù)黑夜環(huán)境法》;美國加利福尼亞州以分級(jí)的形式規(guī)范照明區(qū)域;新墨西哥州頒行《夜空保護(hù)法》，規(guī)定室外照明要安裝適當(dāng)合理的裝置防治光污染，并應(yīng)對(duì)違法者處以罰款;猶他州則制定《光污染防治法》，推行類似措施。

除立法外，不少國家還采用行政管理手段對(duì)光污染進(jìn)行治理。在紐約、倫敦等大城市，特別是摩天大樓集中的區(qū)域，管理部門往往對(duì)樓宇燈光的開放時(shí)間和亮度有細(xì)致的要求。在居民區(qū)，則禁止使用安裝大規(guī)模照明裝置。日本等國限制激光束、泛光燈等強(qiáng)光源使用，而在美國一些地方，則通過行政規(guī)定限制公共照明設(shè)施的功率。另外，不少國家對(duì)戶外燈光的角度、燈具的形式以及光源距離住宅的遠(yuǎn)近等做出細(xì)致的規(guī)定，以最大限度地減少光污染對(duì)居民生活的影響。

適當(dāng)調(diào)整城市照明布局也是一種有效措施。德國已經(jīng)對(duì)1/3原本射向天空的燈光進(jìn)行了調(diào)整。此外，對(duì)人工照明燈加以一定的遮蔽，改變燈光射出的方向，或?qū)⒂幸缟⒐獾膱A形燈具換成無溢散光的平底燈，使光投射到需要被照射的地方，適量降低照明亮度和減少照明時(shí)間，這些都可以在一定程度上達(dá)到保護(hù)動(dòng)植物的目的。

為吸引游客，世界許多地方都在競相證明這里有真正的黑夜。2014年7月，占地2500平方公里的西藏阿里暗夜保護(hù)區(qū)正式投入運(yùn)營，成為我國首個(gè)暗夜保護(hù)區(qū)，外圍區(qū)建設(shè)了暗夜公園和天文廣場。阿里暗夜保護(hù)區(qū)的運(yùn)營可獲得助力天文觀測(cè)、為我國治理光污染提供一個(gè)全新的平臺(tái)、推動(dòng)星空科普旅游的效果，可謂“一舉三得”。

在科幻作家筆下，沒有見過燦爛星空的文明是不幸的。阿西莫夫在短篇科幻小說《日暮》中曾大膽預(yù)言，沒有見過星空的文明突然看到璀璨星空，知悉宇宙的真相后，整個(gè)星球都陷入了巨大的瘋狂與混亂?，F(xiàn)在，人類已經(jīng)意識(shí)到燦爛星空的可貴，絕不會(huì)給后代留下蒼白無物的夜空。

【責(zé)任編輯：楊 楓】