روند جهانی نگران کننده از دست دادن دید آسمان شب

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، دید ستارگان در آسمان شب سریعتر از آنچه قبلا تصور می‌شد کاهش می‌یابد.

این را مطالعه‌ای در ژورنال Science بر اساس یک پروژه جهانی Citizen Science در مورد آلودگی نوری که داده‌ها را در طول یازده سال گذشته جمع آوری کرده است نشان می‌دهد.

مردم در سراسر جهان کمتر و کمتر ستاره‌ها را در آسمان شب می‌بینند. تغییر در دید ستاره‌ها را می‌توان با افزایش روشنایی آسمان ۷-۱۰ درصد در سال توضیح داد. سرعت تغییر سریعتر از اندازه گیری‌های ماهواره‌ای از انتشار نور مصنوعی روی زمین است که در ابتدا نشان می‌دهد. این یافته یک مطالعه منتشر شده در مجله Science است که توسط یک گروه تحقیقاتی به رهبری کریستوفر کیبا از مرکز تحقیقات علوم زمین GFZ آلمان و دانشگاه روهر بوخوم با همکاران GFZ و NOIRLab بنیاد ملی علوم ایالات متحده انجام شده است. 

آن‌ها بیش از ۵۰۰۰۰ مشاهدات با چشم غیرمسلح توسط شهروندان دانشمندان در سراسر جهان را از سال ۲۰۱۱ تا ۲۰۲۲ به عنوان بخشی از پروژه علمی شهروندی "Globe at Night" تجزیه و تحلیل کردند. نتایج نشان می‌دهد که داده‌های علوم شهروندی مکمل مهمی برای روش‌های اندازه گیری قبلی هستند.

پس زمینه آلودگی نوری

در بخش بزرگی از سطح زمین، آسمان مدت‌ها پس از غروب خورشید با یک گرگ و میش مصنوعی می‌درخشد. این "تابش آسمان" نوعی از آلودگی نوری است که اثرات جدی بر محیط زیست دارد و بنابراین باید در کانون تحقیقات قرار گیرد، همانطور که کنستانس واکر، یکی از نویسندگان این مطالعه و رئیس پروژه Globe at Night NOIRLab NSF از زمان شروع آن، تاکید می‌کند. از این گذشته، بسیاری از رفتار‌ها و فرآیند‌های فیزیولوژیکی موجودات زنده توسط چرخه‌های روزانه و فصلی تعیین می‌شود - و بنابراین تحت تأثیر نور.

واکر می‌گوید: Skyglow هم بر حیوانات روزانه و هم بر حیوانات شبانه تأثیر می‌گذارد و همچنین بخش مهمی از میراث فرهنگی ما را از بین می‌برد. ظاهر آسمان شب در حال تغییر است و تأثیرات منفی بر رصد ستارگان و نجوم دارد.

نیاز به روش‌های اندازه گیری مناسب

تغییر در نور آسمان در طول زمان قبلاً در سطح جهانی اندازه گیری نشده بود. در حالی که در اصل می‌توان آن را توسط ماهواره‌ها اندازه‌گیری کرد، تنها حسگر‌های فعلی که کل زمین را رصد می‌کنند، دقت یا حساسیت کافی ندارند؛ بنابراین یک رویکرد امیدوارکننده استفاده از قدرت مشاهده افرادی است که از چشم انسان به عنوان حسگر استفاده می‌کنند و در انجام این کار - در چارچوب آزمایش‌های Citizen Science - تکیه بر قدرت جمعیت است. پروژه "گلوب در شب" که توسط NOIRLab بنیاد ملی علوم ایالات متحده آغاز شده است، از سال ۲۰۰۶ در حال اجرا است. مردم در سراسر جهان می‌توانند در این پروژه شرکت کنند.

با علم شهروندی…

شرکت‌کنندگان به آسمان شب خود نگاه می‌کنند و سپس گزارش می‌دهند که کدام یک از مجموعه‌ای از نمودار‌های هشت ستاره با آنچه که می‌بینند با استفاده از یک فرم آنلاین بهترین مطابقت دارد. هر نمودار آسمان را تحت سطوح مختلف آلودگی نوری نشان می‌دهد.

کریستوفر کیبا از مرکز تحقیقاتی آلمانی GFZ برای علوم زمین در پوتسدام و دانشگاه روهر بوخوم می‌گوید: مشارکت افراد به‌صورت یک شبکه حسگر جهانی با هم کار می‌کنند و علم جدید را ممکن می‌سازند. او به همراه همکار خود در GFZ، Yigit Öner Altintas و Constance E. Walker و Mark Newhouse از NOIRLab، داده‌های ۵۱۳۵۱ شرکت‌کننده در سراسر جهان را که در شب‌های بدون ابر و ماه بین سال‌های ۲۰۱۱ تا ۲۰۲۲ گرفته شده‌اند، تجزیه و تحلیل کرده است. آن‌ها از ۱۹۲۶۲ مکان در سراسر جهان به دست آمده‌اند. از جمله ۳۶۹۹ مکان در اروپا و ۹۴۸۸ مکان در آمریکای شمالی.

به منظور محاسبه نرخ تغییر در روشنایی آسمان از این داده‌ها و در نظر گرفتن اینکه رصدگران در سال‌های گذشته در مکان‌های مختلفی نیز بودند، از یک مدل جهانی برای روشنایی آسمان بر اساس داده‌های ماهواره‌ای سال ۲۰۱۴ استفاده کردند.... به یافته‌های شگفت انگیز
کریستوفر کیبا، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: سرعتی که ستارگان برای مردم در محیط‌های شهری نامرئی می‌شوند، چشمگیر است. محققان دریافتند که تغییر در تعداد ستارگان قابل مشاهده را می‌توان با افزایش روشنایی آسمان شب توضیح داد. در اروپا، آن‌ها دریافتند که ۶.۵ درصد افزایش روشنایی در سال با داده‌ها مطابقت دارد. در آمریکای شمالی ۱۰.۴ درصد است.

برای قرار دادن این اعداد در زمینه قابل درک تر، کیبا عواقب دیدن ستارگان در یک مکان را با افزایش ۹.۶ درصدی در سال توضیح می‌دهد که میانگین آن در همه مکان‌ها در سراسر جهان بود. اگر رشد با این سرعت ادامه یابد، کودکی که در مکانی که ۲۵۰ ستاره در آن قابل مشاهده است متولد شود، تنها می‌تواند در تولد ۱۸ سالگی خود ۱۰۰ ستاره را در آنجا ببیند.

بر اساس رشد آهسته‌تر در انتشار به سمت بالا که در داده‌های ماهواره‌ای مشاهده می‌شود، محققان از سرعت این توسعه در skyglow شگفت‌زده شدند. در واقع، برای مکان رصدگران، روشنایی مصنوعی اندازه گیری شده توسط ماهواره اندکی کاهش یافته بود (در اروپا ۰.۳ درصد در سال، در آمریکای شمالی ۰.۸ درصد).

علل تفاوت بین اندازه گیری از زمین و از فضا

کریستوفر کیبا معتقد است که تفاوت بین رصد انسان و اندازه‌گیری‌های ماهواره‌ای احتمالاً به دلیل تغییرات در شیوه‌های نورپردازی است: ماهواره‌ها بیشترین حساسیت را به نوری دارند که به سمت بالا هدایت می‌شود. اما این نوری است که به صورت افقی ساطع می‌شود که بیشتر نور آسمان را تشکیل می‌دهد.

Kyba توضیح می‌دهد: بنابراین، اگر تبلیغات و نورپردازی نما مکرر، بزرگ‌تر یا روشن‌تر شوند، می‌توانند بدون ایجاد تفاوت زیادی در تصاویر ماهواره‌ای، تأثیر زیادی بر نور آسمان داشته باشند.

عامل دیگری که نویسندگان به آن اشاره می‌کنند تغییر گسترده لامپ‌های بخار سدیم نارنجی به LED‌های سفید است که نور آبی بسیار بیشتری را ساطع می‌کنند. 

کیبا می‌گوید: چشم‌های ما در شب به نور آبی حساس‌تر هستند و نور آبی بیشتر در جو پراکنده می‌شود، بنابراین بیشتر به نور آسمان کمک می‌کند. اما تنها ماهواره‌هایی که می‌توانند از کل زمین در شب تصویربرداری کنند، در محدوده طول موج نور آبی حساس نیستند.

محدودیت‌های مطالعه و پتانسیل بیشتر

با این حال، رویکرد علوم شهروندی نیز محدودیت‌هایی دارد. به عنوان مثال، تعداد شرکت کنندگان از مناطق مختلف جهان، اهمیت روند‌های مکانی و زمانی را تعیین می‌کند. تاکنون مردم آمریکای شمالی و اروپا بیشترین مشارکت را در این آزمایش داشته‌اند و نیمی از مشارکت‌های آسیایی از یک کشور واحد است: ژاپن. بیشترین داده‌ها از مناطقی از زمین می‌آیند که در حال حاضر نور آسمان در آن‌ها شایع‌تر است. این مفید است، اما به این معنی است که ما نمی‌توانیم با مشاهدات کمی در مورد تغییر نور آسمان در مناطق صحبت کنیم. به خصوص در کشور‌های در حال توسعه، تغییرات سریع در آسمان مصنوعی مشکوک است، اما تا کنون مشاهدات کمی وجود داشته است.

دو نتیجه: سیاست روشنایی و علم شهروندی

محققان دو نتیجه اصلی را از یافته‌های خود می‌گیرند: از یک سو، آن‌ها نشان می‌دهند که سیاست‌های فعلی روشنایی، مانند استفاده از ال‌ای‌دی‌ها، علیرغم آگاهی روزافزون از آلودگی نوری، هنوز هیچ بهبودی را حداقل در سطح قاره‌ای به همراه نداشته است.

کیبا تأکید می‌کند: از سوی دیگر، ما توانستیم نشان دهیم که داده‌های Citizen Science مکمل مهمی برای روش‌های اندازه‌گیری قبلی است.

کنستانس واکر می‌افزاید: اگر مشارکت گسترده‌تری داشتیم، می‌توانستیم روند‌ها را برای سایر قاره‌ها و احتمالاً حتی برای ایالت‌ها و شهر‌ها شناسایی کنیم. پروژه در حال انجام است، پس با خیال راحت امشب نگاهی بیندازید و آنچه را که می‌بینید به ما اطلاع دهید!