تلاشي النجوم: تنخفض رؤية النجوم في سماء الليل بشكل أسرع مما كان يعتقد سابقًا
هذا ما أظهرته دراسة في المجلة علوم استنادًا إلى مشروع Citizen Science العالمي حول التلوث الضوئي والذي جمع البيانات على مدار الإحدى عشر عامًا الماضية.
يرى الناس في جميع أنحاء العالم عددًا أقل من النجوم في سماء الليل. يمكن تفسير التغيير في رؤية النجوم من خلال زيادة سطوع السماء بنسبة 7-10 بالمائة سنويًا. معدل التغيير أسرع مما توحي به قياسات الأقمار الصناعية لانبعاثات الضوء الاصطناعي على الأرض في البداية. هذا هو نتيجة دراسة نشرت في المجلة علوم، التي أجرتها مجموعة بحثية بقيادة كريستوفر كيبا من مركز GFZ الألماني لأبحاث علوم الأرض وجامعة Ruhr-Universität Bochum مع زملاء من GFZ و NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية. قاموا بتحليل أكثر من 50,000 ملاحظة بالعين المجردة من قبل العلماء المواطنين في جميع أنحاء العالم من 2011 إلى 2022 كجزء من مشروع Citizen Science Project "Globe at Night". تظهر النتائج أن بيانات علم المواطن هي مكمل مهم لطرق القياس السابقة.
خلفية التلوث الضوئي
على جزء كبير من سطح الأرض ، تستمر السماء في التوهج بشفق اصطناعي بعد غروب الشمس بوقت طويل. هذا "الوهج السماوي" هو شكل من أشكال التلوث الضوئي الذي له تأثيرات خطيرة على البيئة ، وبالتالي يجب أن يكون محور البحث ، مثل كونستانس ووكر ، المؤلف المشارك للدراسة ورئيس مشروع Globe at Night التابع لمؤسسة NSF NOIRLab منذ إنشائه. يؤكد. بعد كل شيء ، يتم تحديد العديد من السلوكيات والعمليات الفسيولوجية للكائنات الحية من خلال الدورات اليومية والموسمية - وبالتالي تتأثر بالضوء. يقول ووكر: "يؤثر توهج السماء على كل من الحيوانات النهارية والليلة ويدمر أيضًا جزءًا مهمًا من تراثنا الثقافي". يتغير مظهر السماء ليلاً ، مع تأثيرات سلبية على النجوم وعلم الفلك.
الحاجة إلى طرق قياس مناسبة
لم يسبق قياس التغير في الوهج السماوي على مستوى العالم من قبل. في حين أنه يمكن قياسه من حيث المبدأ بواسطة الأقمار الصناعية ، إلا أن أجهزة الاستشعار الحالية الوحيدة التي تراقب الأرض بأكملها لا تتمتع بالدقة أو الحساسية الكافية.
لذلك فإن النهج الواعد هو استخدام قوة الملاحظة للأشخاص الذين يستخدمون العين البشرية كمستشعر ، وبذلك - في إطار تجارب Citizen Science - للاعتماد على قوة الجمهور. بدأ مشروع "Globe at Night" ، الذي بدأته NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية ، منذ عام 2006. ويمكن للناس في جميع أنحاء العالم المشاركة في هذا المشروع.
مع علم المواطن ...
ينظر المشاركون إلى سماءهم الليلية ، ثم يبلغون عن أي مجموعة من الرسوم البيانية ذات الثمانية نجوم تتطابق بشكل أفضل مع ما يرونه باستخدام نموذج عبر الإنترنت. كل رسم بياني يظهر السماء تحت مستويات مختلفة من التلوث الضوئي.
يقول كريستوفر كيبا من مركز GFZ الألماني لأبحاث علوم الأرض في بوتسدام وجامعة بوخوم "مساهمات الأفراد تعمل معًا كما لو كانت شبكة استشعار عالمية ، مما يجعل العلم الجديد ممكنًا". إلى جانب زميله في GFZ ، يجيت أونر ألتيناس وكونستانس إي ووكر ومارك نيوهاوس من NOIRLab ، قام بتحليل بيانات من 51,351 مشاركًا حول العالم في ليالي خالية من السحابة والقمر بين عامي 2011 و 2022. تم الحصول عليها من 19,262 موقعًا حول العالم ، بما في ذلك 3,699 موقعًا في أوروبا و 9,488،XNUMX موقعًا في أمريكا الشمالية.
من أجل حساب معدل التغير في سطوع السماء من هذه البيانات ولمراعاة أن المراقبين كانوا أيضًا في مواقع مختلفة على مر السنين ، استخدموا نموذجًا عالميًا لسطوع السماء بناءً على بيانات الأقمار الصناعية من عام 2014.
... لنتائج مفاجئة
يلخص كريستوفر كيبا ، المؤلف الرئيسي للدراسة: "إن المعدل الذي تصبح فيه النجوم غير مرئية للناس في البيئات الحضرية هو معدل دراماتيكي". وجد الباحثون أن التغيير في عدد النجوم المرئية يمكن تفسيره من خلال زيادة سطوع سماء الليل. في أوروبا، وجدوا زيادة بنسبة 6.5 في المائة في السطوع سنويًا تتطابق مع البيانات ؛ في أمريكا الشمالية ، 10.4 بالمائة.
لوضع هذه الأرقام في سياق أكثر قابلية للفهم ، يشرح Kyba عواقب رؤية النجوم في مكان مع زيادة بنسبة 9.6 بالمائة سنويًا ، وهو المتوسط على جميع المواقع في جميع أنحاء العالم. "إذا استمر التطور بهذا المعدل ، فإن الطفل المولود في مكان يظهر فيه 250 نجمة سيكون قادرًا فقط على رؤية 100 نجمة هناك في عيد ميلاده الثامن عشر."
بناءً على النمو الأبطأ في الانبعاثات التصاعدية التي تظهر في بيانات الأقمار الصناعية ، فوجئ الباحثون بسرعة هذا التطور في الوهج السماوي. في الواقع ، بالنسبة لمواقع المراقبين ، انخفض السطوع الاصطناعي الذي تم قياسه بواسطة القمر الصناعي بشكل طفيف (بنسبة 0.3 بالمائة سنويًا في أوروبا ، بنسبة 0.8 بالمائة في أمريكا الشمالية).
أسباب الاختلاف بين القياسات من الأرض ومن الفضاء
يعتقد كريستوفر كيبا أن الاختلاف بين المراقبة البشرية وقياسات الأقمار الصناعية ربما يرجع إلى التغيرات في ممارسات الإضاءة: "الأقمار الصناعية هي الأكثر حساسية للضوء الموجه نحو السماء. لكن الضوء المنبعث أفقيًا هو المسؤول عن معظم الوهج السماوي ، "يشرح كيبا. "لذلك ، إذا أصبحت الإعلانات وإضاءة الواجهة أكثر تكرارًا أو أكبر أو أكثر سطوعًا ، فقد يكون لها تأثير كبير على توهج السماء دون إحداث فرق كبير في صور القمر الصناعي."
هناك عامل آخر استشهد به المؤلفون وهو التحول الواسع من مصابيح بخار الصوديوم البرتقالية إلى مصابيح LED البيضاء ، التي تنبعث منها المزيد من الضوء الأزرق. يقول كيبا: "أعيننا أكثر حساسية للضوء الأزرق في الليل ، ومن المرجح أن يتشتت الضوء الأزرق في الغلاف الجوي ، لذلك يساهم بشكل أكبر في توهج السماء". "لكن الأقمار الصناعية الوحيدة التي يمكنها تصوير الأرض بأكملها في الليل ليست حساسة في نطاق الطول الموجي للضوء الأزرق."
حدود الدراسة والإمكانيات الأخرى
ومع ذلك ، فإن نهج Citizen Science له حدوده أيضًا. على سبيل المثال ، يحدد عدد المشاركين من مناطق مختلفة من العالم أهمية الاتجاهات المكانية والزمانية. حتى الآن كان لأشخاص من أمريكا الشمالية وأوروبا أكبر مشاركة في التجربة ، وتأتي نصف المساهمات الآسيوية من بلد واحد: اليابان. تأتي معظم البيانات من مناطق الأرض حيث ينتشر الوهج السماوي حاليًا. هذا مفيد ، لكنه يعني أنه لا يمكننا قول الكثير عن تغير الوهج السماوي في المناطق ذات الملاحظات القليلة "، يؤكد كيبا. يُشتبه في حدوث تغيرات سريعة في الوهج السماوي الاصطناعي ، خاصة في البلدان النامية ، ولكن كانت هناك ملاحظات قليلة حتى الآن.
استنتاجان: سياسة الإضاءة وعلم المواطن
استخلص الباحثون استنتاجين رئيسيين من النتائج التي توصلوا إليها: من ناحية ، أظهروا أن سياسات الإضاءة الحالية ، مثل استخدام مصابيح LED ، لم تحقق أي تحسن بعد ، على الأقل على المستوى القاري ، على الرغم من الوعي المتزايد بالتلوث الضوئي. .
"ومن ناحية أخرى ، تمكنا من إثبات أن بيانات Citizen Science تمثل مكملاً هامًا لطرق القياس السابقة" ، يؤكد Kyba.
تضيف كونستانس والكر ، "إذا كانت لدينا مشاركة أوسع ، يمكننا تحديد اتجاهات القارات الأخرى ، وربما حتى للدول والمدن الفردية. المشروع مستمر ، لذا لا تتردد في إلقاء نظرة الليلة وإخبارنا بما تراه! "
المرجع: "أبلغ العلماء المواطنون عن انخفاضات عالمية سريعة في رؤية النجوم من 2011 إلى 2022" 19 كانون الثاني (يناير) 2023 ، علوم.
DOI: 10.1126 / science.abq7781
