银河快报

银河去哪了?我抬头找了它三十年

上周回皖北老家,夜里十点我推开院门,习惯性地仰起脖子,水泥地还是那片水泥地,头顶的星星却像被人用橡皮擦抹过似的,稀稀拉拉只剩几颗亮的,三十年前躺在这院子里,银河白花花一条横在头上,奶奶说那是王母娘娘用簪子划的天河,现在这条河干涸了,我女儿七岁了,只在平板上见过银河的照片。

这事儿不怪我女儿,也不怪我的眼睛老花了,银河确实在消失,而且消失的速度比我们想象的快得多,有个数据挺吓人的——全球83%的人口已经生活在光污染的天空下,其中三分之一的人根本看不到银河,美国那边更夸张,80%的美国人这辈子没见过银河长什么样,这不是修辞手法,是真的没见过。

银河去哪了?我抬头找了它三十年

我就好奇了,银河那么大个东西,直径十万光年,里面塞着两千亿到四千亿颗恒星,怎么说看不见就看不见了?总不能是银河自己跑了吧,查了不少资料之后发现,问题出在我们自己造的"人造光"上,说起来你可能不信,我们每天点亮的路灯、广告牌、楼体亮化,正在一点一点地把银河从人类视野里抹掉。

光污染:看不见的"天空橡皮擦"

先说说咱们眼睛怎么回事,人眼在暗处靠视网膜上的视杆细胞干活,这东西对弱光极其敏感,古人晚上点个油灯,出门抬头就能看见银河,因为眼睛适应了黑暗,现在你刷完手机走到阳台,瞳孔还没反应过来,视网膜上的视紫红质已经被刚才的屏幕蓝光漂白了,等眼睛真正适应黑暗,至少需要二十分钟到半小时。

但就算你耐心等半小时也没用,因为城市上空有一层巨大的"光罩",路灯、建筑照明、LED广告屏的光线向上散射,在大气层中形成一片漫反射的光幕,这片光幕的亮度,在城市中心能达到自然夜空亮度的几十倍甚至几百倍,银河的亮度大概是多少呢?最亮的部分也就跟一条淡淡的云差不多,比光污染的天空背景亮不了多少,背景一亮,银河直接就淹没在里面了,跟白天看不见星星一个道理。

这里得澄清一个常见的误解,很多人以为光污染就是"光照到了不该照的地方",其实问题比这个复杂,光污染主要分三类:

  • 辉光污染:最普遍的一种,就是整个夜空背景被人工光源照亮的现象,路灯、停车场照明、建筑泛光照明向上散射的光在大气分子和悬浮颗粒上反复散射,形成一层覆盖整个城市上空的"光穹顶",这层穹顶能扩散到光源几十公里甚至上百公里以外,这就是为什么你在远离城市的郊外,地平线方向还能看到城市方向的橙色光晕。
  • 眩光污染:光直接射入眼睛造成的视觉干扰,比如对面来车开远光灯,或者路边没加遮光罩的LED路灯直接晃眼,眩光会让瞳孔收缩,进一步降低暗光敏感度。
  • 光侵扰:光跑到不需要的地方去了,邻居家的庭院灯照进你卧室窗户,商场外墙的巨幅LED屏半夜还在闪,这种光看似危害小,实际上会打乱人的昼夜节律,影响褪黑素分泌。

三种光污染叠加在一起,银河就真的没了,不是它变暗了,而是我们头顶的天空变得太亮。

LED革命:好心办坏事的典型

很多人觉得LED省电环保,肯定对星空也更友好,这个逻辑听起来没问题,但实际情况正好相反,传统的高压钠灯发出的是暖黄色的光,光谱集中在590纳米附近,范围比较窄,天文学家可以用专门的窄带滤镜把这条谱线过滤掉,从而保留观测能力。

但白光LED不一样,为了产生白光,LED芯片发出的蓝光要经过荧光粉转换,最终的光谱是一个宽带的、从蓝到红几乎全覆盖的连续光谱——峰值在450纳米左右的蓝光区,问题就在这个蓝光上。

表:不同光源对夜空亮度的影响对比

光源类型 光谱特征 瑞利散射强度(相对值) 对天文观测的影响
低压钠灯 窄谱,589nm单色 基准值 1 可用滤镜完全过滤
高压钠灯 较窄谱,以黄光为主 约 1.2 可用窄带滤镜大部分过滤
暖白LED(2700K) 宽谱,蓝光成分较低 约 2.5 过滤困难,蓝光散射严重
冷白LED(4000K+) 宽谱,蓝光成分高 约 4.0 几乎无法有效过滤

这里面涉及一个物理原理叫瑞利散射,简单说就是,光在大气中散射的程度跟波长的四次方成反比,蓝光波长大约450纳米,红光波长大约650纳米,用四次方一算,蓝光的散射强度差不多是红光的四到五倍,所以LED发出的蓝光成分在大气中散射得特别厉害,把夜空照亮的效率远超同等亮度的钠灯。

2016年有个覆盖全球的研究发表在《科学进展》上,结论挺沉重的:地球表面的人工光照明面积和亮度都在以每年约2.2%的速度增长,按这速度,二十年后大部分地区的夜空亮度会再翻一倍,更扎心的是,很多城市的LED改造项目以节能为名,装了比原来亮好几倍的灯,省下来的电费又拿去装了更多灯——这就是所谓的"反弹效应",瓦数省了,流明上去了,天空更亮了。

银河去哪了?我抬头找了它三十年

银河没了,不止是少看一道风景

你可能会想,看不到银河有什么大不了的,又不是靠它导航的时代了,确实,我不用靠银河找方向,手机上随便开个导航软件比什么都准,但事情没这么简单。

先说生物学层面的影响,人体有一套精密的昼夜节律系统,由大脑里的视交叉上核控制,这个系统需要靠光信号来校准,其中最关键的是蓝光信号,白天太阳光里有大量蓝光,告诉大脑"现在是白天,保持清醒",晚上自然的黑暗环境里几乎没有蓝光,大脑接收到这个信号后开始分泌褪黑素,让你产生睡意,现在倒好,到处都是LED,晚上八点和凌晨两点你家窗外的光环境几乎一模一样,你的大脑被持续轰炸,搞不清几点该睡觉,2016年,美国医学协会专门发了一份报告,警告过亮的LED路灯可能增加睡眠障碍、肥胖、甚至某些癌症的风险。

再说生态层面,我住在城郊结合部的时候,夏天夜里能听见虫鸣蛙叫,搬进城区之后,夏天的夜晚安静得像个录音棚,不是虫子没了,是光把它们的生活节奏全打乱了,迁徙的候鸟依赖星光和月光导航,城市上空的光穹顶让它们在城市里绕圈飞,飞着飞着一头撞上玻璃幕墙,佛罗里达的海龟幼崽孵化后本能地朝着最亮的方向爬——在自然环境中最亮的是海面上的月光,现在呢,小海龟齐刷刷地爬向海滨公路的路灯,天亮之前要么被车碾,要么脱水而死,昆虫的趋光性就更不用说了,一堆飞蛾围着路灯转到死,授粉昆虫数量下降直接影响农作物产量。

还有一个藏在暗处的影响不太好量化,但我总觉得很重要,人类从非洲草原上站起来的第一天起,就抬头看星空,洞穴壁画里有星图,金字塔对着天狼星,马雅人在没有望远镜的年代就精准算出了金星的周期,星空是咱们跟宇宙之间最古老的联系方式,我奶奶不识字,但她能指着银河中间那块黑斑说那是"煤袋",能认出牛郎织女天津四组成的"夏季大三角",这些知识在光污染的天空下传不下去了,我女儿认识上百个恐龙的名字,说不出头顶三颗星的名字,这不是她的问题,是她根本没机会认识它们。

"暗夜保护"这个词最近几年开始出现在公众视野里,很多人一听保护暗夜就想到"把灯全关了",这纯属误解,暗夜保护的核心不是让人摸黑生活,而是用对的方式点灯,什么样的灯算"对"?往下照,不往上照,色温控制在3000K以下,尽量用暖黄光,该亮的地方亮,不该亮的地方别瞎照,能定时关闭的就别整夜常亮,说白了就是:把光用在需要的地方,而不是往天上乱打。

有些地方的实践已经证明这条路走得通,亚利桑那州的弗拉格斯塔夫是全球第一个国际暗夜城市,实施了一系列照明规范之后,街道安全没有下降,电费省了一大笔,犹他州的天然桥国家保护区夜里能看见上千颗星星,每年吸引大批游客专门跑去观星,反而带动了当地经济,离城市不远的暗夜公园正在成为一种新的旅游形态——不是靠人造景观,而是靠保护好本来就有的星空,这就挺有意思的,人类花了几百年造出灯火辉煌的城市,现在又为了一片漆黑的夜空愿意开车几百公里去体验。

前天晚上我又去了趟小区天台,城市的光把云层染成了淡橙色,像一块发旧的绒布盖在天上,能看见猎户座的腰带三颗星,其他的都模模糊糊,我掏出手机拍了张照片,画面里只有黑乎乎一片和几个噪点,三十年前那个躺在院子里数星星的小孩,大概不会想到有一天连银河都变成了需要"保护区"才能看到的东西。

不过话说回来,银河本身倒是一直在那里,一点没变,变的只是我们脚底下亮起来的那些灯,和我们选择点灯的方式,哪天你要是去到一个足够黑的地方,记得走出去,关掉手电筒和手机屏幕,让眼睛安静地待上二十分钟,然后抬头看——那条横跨天际的光带,还和两百万年前第一个仰望它的人类祖先看到的一模一样。

银河去哪了?我抬头找了它三十年

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