Étoiles en voie de disparition : la visibilité des étoiles dans le ciel nocturne diminue plus rapidement qu'on ne le pensait
C'est ce que montre une étude publiée dans la revue Les sciences basé sur un projet mondial Citizen Science sur la pollution lumineuse qui a collecté des données au cours des onze dernières années.
Les gens du monde entier voient de moins en moins d'étoiles dans le ciel nocturne. Le changement de visibilité des étoiles peut s'expliquer par une augmentation de la luminosité du ciel de 7 à 10 % par an. Le taux de changement est plus rapide que ne le suggèrent les mesures par satellite des émissions de lumière artificielle sur Terre. C'est le résultat d'une étude publiée dans la revue Les sciences, menée par un groupe de recherche dirigé par Christopher Kyba du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences et la Ruhr-Universität Bochum avec des collègues du GFZ et du NOIRLab de la US National Science Foundation. Ils ont analysé plus de 50,000 2011 observations à l'œil nu par des scientifiques citoyens du monde entier de 2022 à XNUMX dans le cadre du projet de science citoyenne "Globe at Night". Les résultats montrent que les données de la science citoyenne sont un complément important aux méthodes de mesure précédentes.
Fond de pollution lumineuse
Sur une grande partie de la surface émergée de la Terre, le ciel continue de briller d'un crépuscule artificiel longtemps après le coucher du soleil. Cette « lueur du ciel » est une forme de pollution lumineuse qui a de graves effets sur l'environnement et devrait donc faire l'objet de recherches, comme Constance Walker, co-auteur de l'étude et responsable du projet Globe at Night du NOIRLab de la NSF depuis sa création. , souligne. Après tout, de nombreux comportements et processus physiologiques des êtres vivants sont déterminés par des cycles quotidiens et saisonniers – et donc influencés par la lumière. "Skyglow affecte à la fois les animaux diurnes et nocturnes et détruit également une partie importante de notre patrimoine culturel", explique Walker. L'apparence du ciel nocturne change, avec des effets négatifs sur l'observation des étoiles et l'astronomie.
Besoin de méthodes de mesure adaptées
Le changement de skyglow au fil du temps n'a pas été mesuré à l'échelle mondiale. Alors qu'elle pourrait en principe être mesurée par des satellites, les seuls capteurs actuels qui surveillent l'ensemble de la Terre n'ont pas une précision ou une sensibilité suffisante.
Une approche prometteuse consiste donc à utiliser le pouvoir d'observation des personnes utilisant l'œil humain comme capteur, et ce faisant – dans le cadre d'expérimentations de la Science Citoyenne – à s'appuyer sur le pouvoir de la foule. Le projet « Globe at Night », initié par le NOIRLab de la US National Science Foundation, est en cours depuis 2006. Des personnes du monde entier peuvent participer à ce projet.
Avec la Science Citoyenne…
Les participants regardent leur ciel nocturne, puis signalent, parmi un ensemble de huit cartes en étoile, laquelle correspond le mieux à ce qu'ils voient à l'aide d'un formulaire en ligne. Chaque graphique montre le ciel sous différents niveaux de pollution lumineuse.
"Les contributions des individus fonctionnent ensemble comme s'il s'agissait d'un réseau mondial de capteurs, rendant la nouvelle science possible", explique Christopher Kyba du Centre de recherche allemand GFZ pour les géosciences à Potsdam et de l'Université de la Ruhr à Bochum. Avec son collègue GFZ Yigit Öner Altıntas et Constance E. Walker et Mark Newhouse de NOIRLab, il a analysé les données de 51,351 2011 participants du monde entier prises lors de nuits sans nuages ni lune entre 2022 et 19,262. Elles ont été obtenues à partir de 3,699 XNUMX sites dans le monde. , dont XNUMX XNUMX emplacements dans Europe et 9,488 XNUMX emplacements en Amérique du Nord.
Afin de calculer un taux de variation de la luminosité du ciel à partir de ces données et de tenir compte du fait que les observateurs se trouvaient également à différents endroits au fil des ans, ils ont utilisé un modèle global de luminosité du ciel basé sur des données satellitaires de 2014.
…à des découvertes surprenantes
"La vitesse à laquelle les étoiles deviennent invisibles pour les gens dans les environnements urbains est dramatique", résume Christopher Kyba, auteur principal de l'étude. Les chercheurs ont découvert que le changement du nombre d'étoiles visibles peut s'expliquer par l'augmentation de la luminosité du ciel nocturne. Dans Europe, ils ont constaté qu'une augmentation de 6.5 % de la luminosité par an correspondait aux données ; en Amérique du Nord, c'est 10.4 %.
Pour mettre ces chiffres dans un contexte plus compréhensible, Kyba explique les conséquences de voir des stars dans un endroit avec une augmentation de 9.6 % par an, ce qui était la moyenne sur tous les sites du monde. "Si le développement devait se poursuivre à ce rythme, un enfant né dans un endroit où 250 étoiles sont visibles ne pourra y voir que 100 étoiles à son 18e anniversaire."
Sur la base de la croissance plus lente des émissions à la hausse observée dans les données satellitaires, les chercheurs ont été surpris par la vitesse de ce développement dans skyglow. En effet, pour les emplacements des observateurs, la luminosité artificielle mesurée par satellite avait légèrement diminué (de 0.3 % par an en Europe, de 0.8 % en Amérique du Nord).
Causes de la différence entre les mesures depuis la Terre et depuis l'espace
Christopher Kyba estime que la différence entre l'observation humaine et les mesures satellitaires est probablement due à des changements dans les pratiques d'éclairage : « Les satellites sont plus sensibles à la lumière qui est dirigée vers le ciel. Mais c'est la lumière émise horizontalement qui représente la majeure partie de la lueur du ciel », explique Kyba. "Ainsi, si les publicités et l'éclairage des façades deviennent plus fréquents, plus gros ou plus lumineux, ils pourraient avoir un impact important sur la lueur du ciel sans faire beaucoup de différence sur l'imagerie satellite."
Un autre facteur cité par les auteurs est le passage généralisé des lampes à vapeur de sodium orange aux LED blanches, qui émettent beaucoup plus de lumière bleue. "Nos yeux sont plus sensibles à la lumière bleue la nuit, et la lumière bleue est plus susceptible d'être dispersée dans l'atmosphère, ce qui contribue davantage à la lueur du ciel", explique Kyba. "Mais les seuls satellites qui peuvent imager toute la Terre la nuit ne sont pas sensibles dans la gamme de longueurs d'onde de la lumière bleue."
Limites de l'étude et potentiel supplémentaire
Cependant, l'approche de la science citoyenne a aussi ses limites. Par exemple, le nombre de participants de différentes régions du monde détermine l'importance des tendances spatiales et temporelles. Jusqu'à présent, les personnes d'Amérique du Nord et d'Europe ont eu la plus grande participation à l'expérience, et la moitié des contributions asiatiques proviennent d'un seul pays : le Japon. « La plupart des données proviennent des régions de la Terre où la lueur du ciel est actuellement la plus répandue. C'est utile, mais cela signifie que nous ne pouvons pas dire grand-chose sur le changement de la lueur du ciel dans les régions avec peu d'observations », souligne Kyba. Surtout dans les pays en développement, des changements rapides dans la lueur artificielle du ciel sont suspectés, mais il y a eu peu d'observations jusqu'à présent.
Deux conclusions : politique lumière et science citoyenne
Les chercheurs tirent deux conclusions principales de leurs découvertes : D'une part, ils montrent que les politiques d'éclairage actuelles, telles que l'utilisation des LED, n'ont pas encore apporté d'amélioration, du moins au niveau continental, malgré une prise de conscience croissante de la pollution lumineuse. .
"Et d'autre part, nous avons pu démontrer que les données de la Science Citoyenne représentent un complément important aux méthodes de mesure précédentes", souligne Kyba.
Constance Walker ajoute : « Si nous avions une participation plus large, nous pourrions identifier les tendances pour d'autres continents, et peut-être même pour des États et des villes individuels. Le projet est en cours, alors n'hésitez pas à y jeter un œil ce soir et à nous faire savoir ce que vous voyez !
Référence : "Des scientifiques citoyens signalent des réductions rapides mondiales de la visibilité des étoiles de 2011 à 2022" 19 janvier 2023, Les sciences.
DOI : 10.1126/science.abq7781
