Zdrowa ciemność

Geofizyka

Bierzesz do ręki receptę. Ale zamiast listy medykamentów widzisz zalecenie: „Mrok – zażywać przez mniej więcej osiem godzin na dobę, nocą”. To nie żart, nasze zdrowie zależy w ogromnej mierze od tego, w jakich warunkach śpimy, a tu kluczowe znaczenie ma ciemność.

Cykliczność dnia i nocy to odwieczny element środowiska przyrodniczego. W jej obecności ewoluowało ziemskie życie, które ścieżkami selekcji naturalnej przystosowało się do aktywności nocnej (regeneracji w ciągu dnia) bądź dziennej (regeneracji nocą). Rytm dnia i nocy mamy trwale zapisany w genach. Jest częścią naszego ciała do tego stopnia, że gdybyśmy odizolowali się od świata zewnętrznego – np. głęboko w jaskini lub kopalni – wciąż budzilibyśmy się i zasypiali wedle ustalonego schematu.

Regularnością procesów fizjologicznych człowieka zawiaduje wewnętrzny zegar biologiczny. By zapewnić zdrowe funkcjonowanie organizmu, musi się on nieustanie synchronizować ze środowiskiem zewnętrznym. Kluczową rolę w tym procesie odgrywa światło. Jego obecność jest dla mózgu sygnałem, by wstrzymał produkcję melatoniny, hormonu ciemności. Organizm wchodzi wtedy w fazę pobudzenia, aktywności. Wieczorem, gdy robi się ciemno, melatonina znów może być produkowana – przychodzi czas na fazę odpoczynku i regeneracji.

Niewłaściwe światło

Co się jednak stanie, gdy światło słoneczne zastąpimy po zmroku sztucznym? Dla organizmu nie będzie to miało większego znaczenia – światło to światło, a skoro jest, to najwyraźniej wciąż trwa dzień. Wymusimy na organizmie pozostanie w nienaturalnie wydłużonym trybie pobudzenia. Po pewnym czasie mogą pojawić się problemy z zasypianiem, bezsennością, jakością snu, a po przebudzeniu trudności w koncentracji, obniżony nastrój aż po depresję. Modyfikacji ulegnie cykl metaboliczny, przez co wzrośnie ryzyko otyłości, insulinooporności, cukrzycy, chorób serca. Przybywa badań wykazujących związek nadmiaru sztucznego światła nocą z występowaniem nowotworów.

Nie mniejsze skutki wywołuje obecność sztucznego światła w nocnym świecie flory i fauny. Zostają zaburzone cykle rozmnażania, żerowanie i migracji – z intensywnością zależną od gatunku. Degradacji ulegają też wzajemne relacje między roślinami i zwierzętami, np. efektywność procesów zapylania roślin przez owady dzienne i nocne. Sztucznego światła nocą mamy współcześnie tak dużo, że przyrodnicy traktują je już jako jeden z przejawów zanieczyszczenia środowiska. Za zanieczyszczające uznaje się zazwyczaj światło, które jest emitowane w niewłaściwym kierunku, ma niewłaściwe natężenie i niewłaściwą barwę lub jest po prostu zbędne (nikomu ani niczemu nie służy). Co znaczy „niewłaściwe”? W przypadku kierunku emisji mowa o świeceniu poza obiekt, który ma być oświetlany (najczęściej droga lub chodnik). A więc kierowanie strumienia światła np. na trawniki, rzeki, lasy, fasady budynków i do ich wnętrz, w tym do sypialni. Najgorzej zaprojektowane lampy świecą nawet w górę, w kosmos, oświetlając powietrze i chmury!

Niewłaściwa barwa światła odnosi się do tzw. temperatury barwowej, wyrażanej w kelwinach (K). Im jest ona wyższa, tym silniej hamowane jest wydzielanie melatoniny. Dlatego zaleca się, by nie przekraczać wartości 2000-3000 K, typowej dla ciepłego światła pomarańczowego, takiego jak podczas zachodu Słońca. Tymczasem w wielu miejscach instalowane jest zimne oświetlenie o barwie większej niż 4000 K (7000 K to w zasadzie już warunki dnia).

Pomocne satelity

Tu pojawia się pytanie, ile takiego niewłaściwego światła jest wokół nas? Szerzej – jaki jest stopień zanieczyszczenia światłem w przestrzeni miejskiej oraz w środowisku (względnie) naturalnym? W skali kraju czy całego świata można to ocenić za pomocą obserwacji z orbity. Szczególnie przydatne są satelity meteorologiczne SNPP i NOAA i zainstalowany na ich pokładzie instrument VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite). VIIRS bierze na celownik tę część nocnego światła, która ucieka w kosmos. W sensie fizycznym satelita informuje nas o radiancji promieniowania, czyli intensywności strumienia świetlnego. Im większa radiancja, tym więcej uciekającego nocnego światła, a zatem większy stopień zanieczyszczenia światłem.

Co mówi VIIRS o nocnych światłach Polski? Odpowiedź przyniosły pierwsze tego typu badania w naszym kraju, zrealizowane w Zakładzie Obserwacji Ziemi w Centrum Badań Kosmicznych PAN. Analiza objęła ponad 4 tys. nocnych zobrazowań wykonanych w latach 2012-2022 i dostarczyła statystyk na poziomie województw, gmin oraz dla 2,4 mln indywidualnych lokalizacji. Okazało się, że nocna Polska jaśnieje. W 2022 roku radiancja światła emitowanego z terytorium kraju była o 6 proc. większa niż średnio w latach 2012-2021. Rok 2022 był też najjaśniejszy z wszystkich, choć niewiele jaśniejszy niż lata 2017 i 2019. W oczy rzucało się też silne pociemnienie Polski w 2020 roku, co miało związek z epidemią COVID-19, gdy w czasie kwarantanny gminy wyłączały zbędne oświetlenie. W efekcie 2020 rok był aż o 20 proc. ciemniejszy niż 2022 rok.

Najjaśniejsze na mapie Polski są największe aglomeracje. Co ciekawe, pięć z nich (Warszawa, Łódź, Kraków, Gdańsk, Poznań) odpowiadało aż za 10 proc. sumarycznej jasności Polski. Każda emitowała ponad 100 razy więcej światła niż przeciętna gmina w naszym kraju i ponad 1500 razy więcej niż gmina najciemniejsza. Gdy spojrzeć nie na gminy, ale poszczególne obiekty infrastruktury, w 2022 roku najwięcej w niebo świeciły wielkopowierzchniowe szklarnie. Prym wiodła ta zlokalizowana w Goczałkowicach-Zdroju i była aż 600 proc. jaśniejsza niż okolice Pałacu Kultury i Nauki w Warszawie (tj. najjaśniejsza lokalizacja miejska w Polsce). Wskazanie trendu zanieczyszczenia światłem w sensie radiancji mierzonej przez VIIRS jest trudne, gdyż zmiany te nie są liniowe. Gdy za wyznacznik przyjąć jasność w 2022 roku względem średniej z lat 2021-2021, okazuje się, że istotne statystycznie pojaśnienie wystąpiło na prawie jednej czwartej powierzchni Polski (23,3 proc.). Z kolei spadek zaobserwowano na 5,2 proc. terytorium kraju.

Najintensywniejszego pojaśnienia doświadczyła Małopolska (radiancja wzrosła na 40 proc. powierzchni tego województwa, spadła na 8 proc.), najmniejszego – Podkarpacie (wzrost na 13 proc. obszaru województwa, spadek na 4 proc.). W każdym z województw obszarów jaśniejących było 2-9 razy więcej niż ciemniejących. Gdy spojrzeć na gminy, wzrost radiancji dominował aż w 1927 z nich (78 proc. ogółu).

Przytoczone statystyki należy uznać za scenariusz optymistyczny. VIIRS nie jest bowiem czuły na cały zakres światła, lecz jedynie jego niskoenergetyczną część. Ujmując to liczbami: VIIRS rejestruje promieniowanie w zakresie 500-900 nm, podczas gdy światło to fale w przedziale 380-780 nm. Satelitarne oko VIIRS nie widzi więc światła niebieskiego, obecnego m.in. w coraz powszechniej stosowanym oświetleniu LED. Niektóre obszary oznaczone przez VIIRS jako nieznacznie ciemniejące lub bez wyraźnego trendu w rzeczywistości najprawdopodobniej również pojaśniały.

Polska jaśnieje

Wróćmy na Ziemię. Stopień zanieczyszczenia światłem możemy szacować także z jej powierzchni, patrząc na niebo. Światło, zanim trafi w kosmos, musi bowiem przejść przez atmosferę, w której jest rozpraszane przez powietrze, aerozole i chmury. W ten sposób nocne niebo, które powinno być czarne, nienaturalnie jaśnieje, a nad miastami powstaje charakterystyczna łuna. W określaniu jej intensywności (a więc i stopnia zanieczyszczenia światłem) pomagają obserwacje fotometryczne. Pomiar fotometryczny jest pomiarem punktowym i informuje o jasności nieba wyłącznie nad miejscem dokonywania obserwacji. By uzyskać dane dla całej Polski, konieczne jest modelowanie jasności nieba.

Analizy przeprowadzone w Centrum Badań Kosmicznych PAN prowadzą do konkluzji, że zanieczyszczenie światłem w Polsce jest zjawiskiem powszechnym i się nasila. Wskazały na to zarówno obserwacje satelitarne, jak i dane o sztucznym rozjaśnieniu nieboskłonu. Z punktu widzenia zdrowia Polek i Polaków trudno nad taką diagnozą przejść do porządku dziennego. A jednak przechodzimy. Polski system prawny nie uznaje nadmiarowego światła za zanieczyszczenie, w odróżnieniu od np. toksyn, szkodliwych gazów i pyłów, smogu, ścieków, hałasu – w równym stopniu szkodzących naszemu zdrowiu.

Ustawy oczywiście można zmienić. Ale wcześniej powinna zmienić się mentalność społeczeństwa. Musimy przełamać pewną psychologiczną barierę. Kulturowo wpaja się w nas, że światło oznacza dobro, a ciemność zło. Zła trzeba unikać, zwalczać je. W takim kontekście noc staje się naszym wrogiem. Badania dowodzą, że jest wręcz przeciwnie. Naturalnie ciemna noc to nasz sojusznik, oaza, w której ludzkie ciała regenerują się i nabierają sił do zdrowej aktywności za dnia.

Co zatem powinno być receptą na przypadłość znaną jako zanieczyszczenie światłem? Bynajmniej nie wyłączenie wszelkich instalacji oświetleniowych po zmroku! Rozwiązania należy szukać w polityce zrównoważonego oświetlenia, czyli takiego, które zapewni nam oszczędności, komfort i bezpieczeństwo po zachodzie Słońca, ale nie kosztem zdrowia ludzi i kondycji ekosystemu. Jak głosi stare porzekadło – co za dużo, to niezdrowo. Wiemy już, że dotyczy to także światła.

Chcesz wiedzieć więcej?

Bogard P., The End of Night: Searching for Natural Darkness in an Age of Artificial Light, 2014.

Eklöf J., Manifest ciemności. O sztucznym świetle i zagrożeniu dla odwiecznego rytmu dobowego, 2024.

Zanieczyszczenie światłem Polsce. Raport 2023, A.Z. Kotarba (red.), 2023, lptt.org.pl

• Nauki ścisłe i nauki o Ziemi
• Polska Akademia Nauk
• popularyzacja