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保护黑暗夜空

宝贵的夜空

在智利的阿塔卡马沙漠,工人们正在设法削平拉斯坎帕纳斯山的顶峰,并且清理数千立方米的岩土。这些工作都是为了建设麦哲伦望远镜,它耗费10亿美金,预计在2020年完工。

麦哲伦望远镜并不是阿塔卡马沙漠中唯一耗资巨大的天文望远镜,在其附近,大型综合巡天望远镜的工程已经展开,它是一个广视野巡天反射望远镜,每隔三天就可以扫描拍摄全部天空一次。在其北面,欧洲人正在建造他们的极端巨大望远镜,其主镜直径为39.3米,建造完成后将成为世界上最大的光学望远镜。

上述在建的工程,再算上最近完成的阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列,它们的花费将超过40亿美金。这些数额巨大的超级投资全都被智利最宝贵的自然资源吸引而来——由于东面的安第斯山脉就像一道屏障,挡住了来自亚马孙河流域可能形成雨云的湿空气,因此这里非常干燥,降雨量几乎是零,某些区域,已经数百年都没有出现过丝毫的降水迹象。有一个地方,自1870年建立气象观察站以来,还没有过下雨的记录。因此这里土壤荒瘠、强酸性,连细菌也不能存活,植物就更不要说了。

由于这里空气中没有水蒸气,没有细菌,也没有植物的花粉和孢子,所以这里的空气最清澈。再加上5千多米的高海拔和稀薄的大气,因此这里的夜里有着地球上最黑暗、最清澈的天空,这片荒凉的不毛之地已经成为了现代天文学研究的最前线。

讨厌的光污染

但是,代价昂贵的天文科研项目受到了污染,这个污染不是别的,而是被称为LED灯的光污染。

2014年,赤崎勇、天野弘和中村修二因为研制出蓝光LED而获得诺贝尔物理学奖,瑞典皇家科学院对此评价说:“白炽灯照亮了20世纪,LED灯将点亮21世纪。”由于LED灯寿命更长,效率更高,在科技发达的美国,LED灯正在改变城市夜晚的颜色。比如在洛杉矶,那里照明的主力曾经是高压钠灯,微黄的夜景曾是洛杉矶的标志,然而现在,路灯全部换成了LED,城市夜景变白了。纽约也面临同样的情况,纽约城的计划更惊人,打算安装20多万LED路灯,变成名副其实的不夜城。

越来越多LED的使用,对夜空的纯净度和能见度构成了越来越大的威胁。在美国,几十年前的夜空非常的绚丽,人们可以轻而易举的看到1000颗左右的星星,还包括银河系甚至黄道光。而现在,美国的天文爱好者频频受到LED光污染的困扰,能看到几十颗星就已经很不错了。统计显示,三分之二的美国人已经再也看不到银河了,在洛杉矶甚至发生过这样的笑话,一些居民向政府紧急报告,声称在北部天空发现了“巨大的、银色的云彩”,但实际上就是很久不见的银河。可以预见,随着越来越多的LED进驻城市,白色的光污染将把天空笼罩,到时,即使你再有经验,恐怕连10颗星星也看不到了。

同样,LED灯光也进军到智利这座最后的黑夜堡垒。城市正在沿着旅游线路和采矿线路扩张,政府在附近修建了高速公路,就在拉斯坎帕纳斯山和拉西拉天文台的下边,数以百计的LED路灯正在安装。科学家们忧心忡忡,仿佛预见到了天文学的灾难——智利正在像美国一样无节制地推广LED灯。

LED灯毒害极大

LED增强了天光背景,这对拥有天文望远镜的天文学家同样带来难题。在城市里,强大的LED灯光把天空照亮后,降低了对比度,即使使用天文望远镜,也会有一些暗星看不到了,就只能看到一些亮星。而且离城市越近,天空的背景越亮,看到的星星就越少。光学望远镜虽然能看到十几等甚至二十等的星,但是,如果背景光太亮,那么本来能够看到二十等星的,就只能看到十二三等星,这大大降低了望远镜看到更遥远、更微弱光的天体的可能。最要命的是,LED相对于原来的旧光源,它含有过多的蓝光成分。过多的蓝光会干扰天文学观测仪器。在LED灯之前,美国城市社区照明的一直是低压和高压钠灯。这些灯光将自己限制在电磁波谱很小的波段内,主色调是黄光,天文学家很容易就可以将其删除。相比之下,LED在从红外到紫外的整个频谱中都留下了一个巨大印记,其中的蓝光最让天文学家们头疼,被称之为“噩梦光谱”。

由于LED灯耗能低,亮度高,全球各大城市正在大规模的转向LED,然而,LED白光中过多的波长位于450纳米,这个波长的光是蓝光。它对于全世界天文学家所使用的CCD照相机来说是非常强烈的干扰。原来在天文学上,为了拍摄宇宙深处的天体情况,必须增强CCD相机对于星体蓝光的感应度,所以天文学使用的CCD照相机本身都做过蓝光增强技术的处理。这样问题就出现了,在CCD的镜头中,过多的LED灯的蓝光就会特别刺眼眩目,甚至能够达到破坏相机的程度。就像我们要听清别人讲话的声音时,要把麦克风的音量放大一样,结果旁边突然敲锣打鼓放鞭炮,岂不把人的耳朵震坏?

夜空也是珍贵的资源

由此可见,如今的美国城市里,能够满足专业天文观测的地方是越来越少。天文学家们只能转移到远离灯光的穷乡僻壤,甚至不惜花费巨资到海外(比如智利)筹建新的天文望远镜。智利与美国不同,智利有着一套专门管制黑暗天空的法律。在天文台附近安装大量照明设备,这其实是违法的,然而到目前为止,智利的官僚并没有履行这些法律。天文学家试图说服智利官员,黑暗的夜空其实是珍贵的资源,其重要性不亚于地下的矿产,但没有得到政府的理睬。

法律与政策的缺陷,让天文学家不得不求助于其他办法来对抗LED光污染,比如从技术上改进LED灯的结构。科学家们想到了两种方法对LED灯进行改进,第一种方法是在LED灯的顶部安装巨大的灯罩,将LED灯的灯光全部指向地面,减少天空的亮度,另一种方法是,用琥珀色的透明树脂屏蔽LED灯,将其中的蓝色光谱过滤一部分。这两种方法虽然都能减少LED灯光对天文观测的影响,但是成本较高,实施起来有些难度。从本质上看,LED光污染的防治和其他形式的环境污染防治没有区别,LED光污染日益严重的主要原因还是在于公众对于光污染的认识不够,加强科普、让人们自觉并且合理地管理LED照明,才有可能留住即将失去的夜空。

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