Ein innovatives Projekt mit den ersten zusammengesetzten nächtlichen Farbkarten der Erdoberfläche hat das Ausmaß der Veränderung des Farbspektrums aufgezeigt, das unser Licht nach Einbruch der Dunkelheit in den letzten zehn Jahren erfahren hat.

Das lernenVeröffentlicht in Wissenschaftliche Fortschritte, warnte auch vor den vielen Auswirkungen, die erhöhtes blaues Licht auf Ökosysteme, Tierarten und Menschen haben kann.

Farbauge am Himmel

Es gibt fast 1.000 Erdbeobachtungssatelliten im Orbit, die eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen. Einige haben Sensoren für Radar- oder Infrarotbildgebung; andere geben wichtige Wetterinformationen zurück. Aber nur wenige dieser Satelliten, sagt Alejandro Sánchez de Miguel, Forscher an der Universität Complutense in Madrid und Erstautor der neuen Studie, stellen Sie sich die Erde so vor, wie unser Auge sie wahrnehmen könnte. „Viele Leute wissen nicht, dass der von der NASA veröffentlichte Nachtatlas der Erde ‚gefälscht‘ ist, weil sie ihn gelb einfärben, aber das wirkliche Bild ist schwarz-weiß“, sagt er.

Satellitenkameras, die zur Überwachung von Wettersystemen entwickelt wurden, haben herkömmlich einfallendes Licht nicht in verschiedene Spektren getrennt und sind weitgehend unempfindlich gegenüber dem blauen Teil des sichtbaren Lichtspektrums. Unser Nachtlicht änderte sich schnell, aber es waren keine Satellitenaugen verfügbar, um es zu sehen.

Ein Blick auf Belgien bei Nacht. Großbritannien ist oben rechts, Belgien in der Mitte, Frankreich links, die Niederlande rechts und Deutschland blau unten. Bildnachweis: NASA/ESA/A. Sánchez de Miguel und. Al.

Aber Satelliten sind nicht die einzigen Kameras im Weltraum. Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) sind oft mit DSLR-Kameras ausgestattet, um Bilder der Erdoberfläche aufzunehmen. Sanchez erklärt, dass diese Bilder in erster Linie für die Öffentlichkeitsarbeit bestimmt sind, aber dass ein Vorrat von mehr als einer Million Fotos verfügbar ist, die nachts von Astronauten von der Erde aufgenommen wurden.

Citizen Science

Das Forschungsteam hat eine Teilmenge dieser Bilder heruntergeladen, die mit Hilfe des Citizen Science-Programms gefunden wurden Städte bei Nacht, die Europa umfasste. Das Team verarbeitete sie dann, um das Verhältnis von blauem zu grünem und grünem zu rotem Licht zu messen, das nachts von künstlichem Licht (ALAN) ausgestrahlt wird. Dies ist ein Überbegriff, der elektrische Straßenbeleuchtung und andere Lichtquellen im Außenbereich umfasst.

Die Forscher untersuchten Daten aus zwei Zeiträumen – 2012-2013 und 2014-2020. Während dieser Zeit änderte sich die Beleuchtung Europas schnell. Die Straßenbeleuchtungstechnologie mit lichtemittierenden Dioden (LED) ist in einigen Ländern üblich geworden, aber nicht in allen.

Die erzeugten Bilder zeigen deutlich diese Unterschiede. Nach 2013 wurde das Emissionsspektrum des Vereinigten Königreichs hellblau, während Deutschland (von dem die Autoren schreiben, dass es einen besonders konservativen Ansatz zur Beleuchtung hat) rot und grün gefärbt bleibt.

Diese Änderung der Beleuchtung hatte Vorteile – die Straßen sind jetzt besser beleuchtet, und die von den LEDs emittierte Farbe entspricht besser der vom menschlichen Auge wahrgenommenen Farbe – aber diese Änderung könnte negative Auswirkungen auf unsere Ökosysteme haben.

Streulicht verändert unsere Ökosysteme

„Zuallererst“, sagt Sanchez de Miguel, „ist das Himmelsglühen aufgrund der Rayleigh-Streuung stärker gestreut – das ist grundlegende Physik.“ Die Rayleigh-Streuung ist ein physikalisches Prinzip, das das Ausmaß der Streuung von Licht unterschiedlicher Wellenlängen in unserer Atmosphäre bestimmt. Licht kürzerer Wellenlängen – insbesondere blaues und violettes Licht – wird stärker gestreut. Die blaue Farbe, die wir an unserem Tageshimmel sehen, ist eine Kombination aus allen Schattierungen von Streulicht. Das erhöhte blaue Licht, das nachts emittiert wird, wird weiter diffundieren und möglicherweise Arten erreichen, die nicht an Nachtlicht gewöhnt sind.

Die Autoren schreiben, dass solche Veränderungen viele Konsequenzen für unsere Ökosysteme haben könnten. Zum Beispiel können Raubtiere ihre Lebensräume verschieben, um dunklere Räume zu finden, und den Ort ändern, an dem sie jagen. Die Flugmuster von Tieren können sich ändern – besonders betroffen sind Insekten, die vom Licht angezogen werden, wie Motten. Eine wichtige Veränderung, die den Menschen betreffen kann, ist die Entfernung eines wichtigen Hormons, Melatonin.

Unser Körper erwartet tagsüber blaues Licht, aber Änderungen in unserem Lebensstil, kombiniert mit Änderungen in der nächtlichen Beleuchtung, kehren die hormonellen Skripte unseres Körpers um. „Das Problem mit Licht ist nicht so sehr das Licht selbst, sondern das Timing. Wir brauchen tagsüber wirklich mehr blaues Licht“, sagt Sanchez de Miguel. Stattdessen bekommt unser Körper viel mehr blaues Licht mit einer höheren Intensität ab, als es produziert durch natürliche Quellen wie Mondlicht. Dieses blaue Licht unterdrückt die Produktion von Melatonin, wodurch der Schlaf erschwert wird. Einige Forscher bringen sogar übermäßiges blaues Licht in der Nacht mit einer Vielzahl von Erkrankungen in Verbindung, wie z Krebs und Fettleibigkeit.

Das Forschungsteam hat nicht gemessen, ob Menschen in Ländern mit höherem nächtlichem Blaulicht schlechter schliefen oder eine höhere Gesundheitsrate hatten, aber eine solche Forschung ist mit dem neuen Ansatz des Teams zumindest jetzt möglich. Sanchez de Miguel hofft, dass mehr Forscher von diesen reichhaltigen Daten profitieren können, die von unseren Astronauten produziert werden. „Farbe gibt uns eine neue Dimension. Es ist ein bisschen überraschend, wir haben diese Technologie seit mehr als 20 Jahren, aber es hat so lange gedauert, bis wir dieses Potenzial genutzt haben“, schließt er.

Bezug:

Sanchez von Miguel A, Bennie J, Rosenfeld E, Dzurjak S und Gaston KJ. Die mit künstlicher Nachtbeleuchtung verbundenen Umweltrisiken sind in ganz Europa weit verbreitet und nehmen zu. Wissenschaft. Erw. 2022:8. mache ich: eabl6891.