VT 6: Antroposféra a svetelný smog

Mgr. Miroslav Kocifaj, PhD., Ústav stavebníctva a architektúry SAV

„Sveletné znečistenie“ – pojem donedávna diskutovaný predovšetkým vo vedeckej komunite sa v súčasnosti stáva globálnou témou vzhľadom k úrovni presvetlenia nočného prostredia, ktorá už prekročila pomyselnú hranicu únosnosti. Bolo by veľkým omylom domnievať sa, že tento problém sa nás netýka. Opak je pravdou. Neustály nárast neregulovaných svetelných emisií z pozemných zdrojov má za následok nielen veľké plytvanie energiami, ale môže narušiť aj prirodzené biologické procesy v živých organizmoch a prispievať k ekologickej nerovnováhe prostredníctvom neúmerne zvýšeného jasu nočnej oblohy. Potenciálny dopad na biodiverzitu, ale aj na zdravie ľudí je faktorom, ktorý nemožno podceňovať. Štúdie z posledných rokov dokonca naznačujú súvislosť medzi niektorými civilizačnými ochoreniami a nadmerným nočným svietením.

Svetlo šíriace sa priamo z pozemných zdrojov zvyčajne ovplyvňuje bezprostredné okolie ľudských obydlí, avšak difúzne svetlo môže meniť svetelné pomery aj vo väčších vzdialenostiach od zdroja. Vznik difúzneho svetla súvisí s procesmi rozptylu viditeľného žiarenia v zemskej atmosfére, pričom tieto procesy doposiaľ nie sú dostatočne preskúmané. Aj preto stále postrádame dostatočne presný a  výpočtovo nenáročný nástroj umožňujúci predpovedať rozloženie jasu/žiary na nočnej oblohe za rôznych podmienok. Ide o veľkú výzvu pre teoretikov, nakoľko nový model môže predstavovať prelom v riešení niektorých zložitejších problémov, ako je napr. predpoveď zmien svetelných pomerov v danej lokalite ešte pred tým, než bude zrealizovaná rekonštrukcia pouličného osvetlenia (napr. pred výmenou vysokotlakových sodíkových výbojok za LED svietidlá). Ide o silný nástroj v rukách urbanistov s výrazným ekonomickým dopadom. Modelovanie spektrálnej skladby difúzneho svetla oblohy je užitočné nielen pre svetelných technikov pri zhodnocovaní výhodnosti jednotlivých technológií, ale aj pre environmentalistov a biológov pri analýze dopadov svetelného znečistenia na okolité prostredie, ale aj pre astronómov pri korekcii optických dát získaných úzkopásmovými alebo širokopásmovými filtrami.

Presvetlenie nočnej oblohy je dobre rozpoznateľné v okolí veľkých miest a nie je prekvapujúce, že nárast jasu oblohy je dávaný do priamej súvislosti s nárastom počtu umelých zdrojov svetla. O to menej si uvedomujeme skutočnosť, že svetelné znečistenie priamo koreluje so znečistením atmosféry. Rozptyl svetla v atmosfére Zeme je jedinou príčinou, prečo svetlo emitované z pozemných zdrojov môžeme pozorovať vo forme závojového jasu nočnej oblohy. Bez prítomnosti atmosféry by sme totiž pozorovali hviezdy na pozadí úplne tmavej oblohy. Rozptyl na molekulách vzduchu a na aerosólových časticiach zásadne mení spektrum a uhlové rozloženie difúzneho svetla oblohy. Je zrejmé, že optické efekty spôsobené silne abosorbujúcimi časticami produkovanými napríklad v procesoch spaľovania fosílnych palív sa budú výrazne líšiť od tých, ktoré by sme pozorovali v prímorských oblastiach s vysokou koncentráciou aerosólov obsahujúcich slabo absorbujúce soli.

Skupina na ÚSTARCH SAV pracuje na vývoji novej generácie modelu prenosu svetla v podmienkach nočnej atmosféry, ktorý umožní predpovedať smerové a spektrálne charakteristiky žiarenia na úrovni zemského povrchu, ale aj množstvo fotónov unikajúcich do kozmického priestoru. To otvára celkom nové možnosti využitia satelitných dát aj v čase, kedy sa satelit pohybuje v tieni Zeme. Jednou z možných aplikácií je určenie vlastností aerosólových častíc v atmosfére nad úrovňou svetelných zdrojov (miest). Pridanou hodnotou je tiež očakávané využitie modelu pri stanovení kumulatívnej emisnej funkcie všetkých elementárnych svetelných zdrojov (lámp, budov,…). Určenie tejto funkcie priamym modelovaním alebo leteckým snímkovaním je extrémne náročné (ak nie nemožné). Táto funkcia je však kľúčovým prvkom pri akomkoľvek modelovaní „svetelného znečistenia“. Výsledky z posledných rokov sú veľmi nádejné, nakoľko prvá verzia modelu bola úspešne overená na dátach získaných pred a po rekonštrukcii verejného osvetlenia v Tucsone (USA). Išlo vôbec o prvý kontrolovaný experiment takého rozsahu realizovaný v medzinárodnom meradle.