Lucrarea se doreşte o analiză preliminară a fenomenului de poluare luminoasă, puţin investigat până în prezent la noi în ţară şi prezintă utilizarea tehnologiei informaţiei în analiza modificărilor mediului natural produse de lumina artificială, în timpul nopţii. Acest fenomen cunoscut sub denumirea de poluare luminoasă se datorează într-o proporţie mare utilizării necorespunzătoare a surselor artificiale de lumină în iluminatul stradal. Studiul nostru se bazează pe analiza spectrală a lămpilor folosite pe timp de noapte şi prezintă impactul pe care îl are utilizarea acestora în mod greşit şi excesiv asupra organismului uman şi asupra celorlalte vieţuitoare. Fenomenul de poluare luminoasă este legat de acea parte a luminii care împiedică vizualizarea cerului pe timp de noapte. Folosirea pe timp de noapte a diferitelor surse de lumină (iluminatul stardal, reclame luminoase,etc ) generează acest fenomen. Lumina provenită de la aceste surse este împrăştiată în atmosferă şi apoi prin reflexie se întoarce spre pământ. Acest fenomen este numit de specialişti “strălucirea cerului de noapte”. Ca urmare a acestei străluciri nefireşti, ferestrele noastre spre Univers sunt blocate într-o măsură din ce în ce mai mare. Tot poluarea luminoasă este răspunzătoare de anumite efecte adverse manifestate asupra regnului vegetal şi animal. Mărimea şi implicaţia acestei probleme nu au fost abordate până în prezent datorită faptului că nu au existat date(măsurători) la scală globală cu privire la distribuţia şi amploarea pe care o are luminozitatea artificială a cerului. Observarea cerului pe timp de noapte se realizează cu ajutorul unor hărţi specifice de vizibilitate stelară. Distibuţia iluminării artificiale pe întregul glob pământesc, este urmărită şi analizată de la US Air- Force Defence Meteorological Satellitte Program (DMSP). Rezultatele obţinute de acest satelit sunt ilustrate în imaginea următoare .Pentru o mai bună înţelegere a amplitudinii acestui fenomen în plină evoluţie prezentăm o scară a poluării luminoase şi semnificaţia fiecărei culori a scării. Autorul ei este John Bortle care a publicat pentru prima oară o astfel de scară în ediţia din februarie 2001 a revistei „Sky and Telescope”.Magnitudinea aparentă este o mărime astronomică ce caracterizează strălucirea unui corp ceresc aşa cum apare el unui observator uman.Magnitudinea aparentă se măsoară pe o scară logaritmică, o valoare mai mică corespunzând unei străluciri mai puternice

Scara lui Bortle

Culoare Aspecte observabilecer intunecat se observă regiunile Scorpionului şi ale Săgetătorului din Calea Lactee. Acestea din

urmă creează umbre difuze, clare pe sol. Pentru ochiul liber magnitudinea este limitată între 7,6 – 8,0.

sit intunecat tipic Calea Lactee este bine structurată pentru ochiul liber, iar cu un binoclu normal se observă părţile sale luminoase sub formă de ramificaţii. Cu ochiul liber magnitudinea stelelor care se observă este între 7,1 şi 7,5.

cerul rural In această situaţie sunt evidente semne de poluare luminoasă de-a lungul orizontului. Lactee înca apare complexă şi este vizibilă cu ochiul liber.Cu ochiul liber magnitudinea stelelor este între 6,6 şi 7,0.

tranzitia rural/urbană Calea Lactee încă este impresionantă dar se observă mai slab. Cu ochiul liber, magnitudinea maximă este limitată între 6,1 şi 6,5.

cerul suburban Calea Lactee este slab vizibilă, uneori chiar invizibilă aproape de orizont şi arată ca şi cum ar fi spălată. Cu ochiul liber, magnitudinea este limitată între 5,6 şi 6,0.

cer senin suburbanSingurele indicii legate de Calea Lactee sunt aparente numai înspre zenit. Cu ochiul liber, magnitudinea este limitată în jurul a 5,5, iar un telescop se observă stele la o magnitudine de 14,0 până la 14,5.

tranziţia suburbană / urbană

Calea Lactee este aproape invizibilă.Cu ochiul liber, magnitudinea este limitată la 5,0, iar un telescop abia se ajunge la magnitudinea de 14. Mai puţin de 100 de stele sunt vizibile.

cerul oraşelor Multe stele ce alcătuiesc constelaţii familiare sunt dificil de observat sau total absente. Cu ochiul liber, se pot vedea stele cu magnitudinea de maxim 4,5 dacă ştii unde să te uiţi, iar magnitudinea limită pentru un telescop este puţin peste 13.

cerul văzut din centrul oraşului

Multe stele ce alcătuiesc constelaţii familiare sunt invizibile, iar constelaţiile palide cum ar fi Rac sau Peşti nici nu se văd. In afara de Pleiade nici un obiect Messier nu este vizibil cu ochiul liber. Singurele obiecte cereste care merită văzute sunt planetele, luna şi câteva dintre cele mai strălucitoare clustere de stele. Cu ochiul liber, magnitudinea este limitată la 4,0 sau mai puţin.Mai puţin de 20 de stele sunt vizibile.

Un alt aspect pe care introdus în lucrarea noastră este o hartă a poluării luminoase din ţara noastră, aşa cum figurează ea pe site-ul oficial al programului „Globe at night”. Este uşor de remarcat valorile relativ mari ale nivelului poluării luminoase în marile oraşe din ţară.

Primele concluzii legate de hărţile prezentate au dovedit celor interesaţi că problema poluării luminoase pe timp de noapte apare ca o problemă globală. Aşa cum ne aşteptăm ea este mai gravă în USA, Europa şi Japonia. Plecând de la aceste date globale specialiştii au remarcat că aproximativ 1/5 din populaţia mondială, mai mult de 2/3 din populaţia Americii şi mai mult de o jumătate din populaţia Europei au pierdut deja posibilitatea de a vedea cu ochiul liber Calea Lactee. In sfărşit un alt studiu arată că, aproximativ 1/10 din populaţia lumii, mai mult de 40% din populaţia Americii şi 1/6 din populaţia Europei nu mai pot vedea stelele cu ochiul liber, datorită strălucirii cerului (luminozităţii artificiale a cerului pe timp de noapte)

CAUZELE POULUĂRII LUMINOASE

Studiile realizate de specialişti au determinat următorii factori responsabili pentru poluarea luminoasă pe timp de noapte: lămpi de stradă neacoperite (sfere, lanterne şi alte surse asemanătoare)

lămpi tradiţionale de stradă cu sticlă curbată de protecţie. Acest tip de lămpi de stradă, nu numai că transmit şi consumă o mare cantitate de energie (cu 30 % mai mult în comparaţie cu cele semi-acoperite), dar mai provoacă şi un fenomen obositor de orbire.

lumini orientate în unghi de 300 simetrice şi în unghi de 00 asimetrice îi neechipate cu eventuale apărătoare

sisteme care lucrează la capacitate maximă fără posibilitatea de a fi reduse după un anumit număr de ore şi cu sistemele optice neparalele cu suprafaţa şoselei.

din punct de vedere spectrografic sursele de lumină care sunt diferite de cele cu sodiu.

Problema poluării luminoase este din păcate, răspâdintă în România, la fel cum este în toate ţările industrializate şi populate de pe glob. De fapt, revistele de specialitate afirmă că, până acum, nimic nu a fost făcut cu adevărat, nici măcar încercarea de a limita acest fenomen sau de a-l înţelege.Legi organice nu există în România cu privire la iluminatul stradal sau la lămpile externe.Puţinii specialişti români care au semnalat amploarea acestui fenomen în România, afirmă că o posibilă adoptare a unei legi organice ar putea aduce următoare rezultate:

o reducere apreciabilă a poluării luminoase în zonele neprotejate în următorii 10-15 ani; o reducere aproape completă a poluării luminoase în zonele protejate în următorii 3-10 ani; o economisire a energiei electrice folosite la iluminatul exterior (public sau privat); limitarea efectului orbitor.

Tipul principal de lămpi stradale recomandat este cel semi-acoperit, cu emisie luminoasă peste 900 . Cu o

carcasă de sticlă şi o înclinare mică comparativ cu pământul, elimină complet toate emisiile de lumină

nedorite, îndreptate în sus, având astfel o contribuţie minimă la poluarea luminoasă. Lămpile curbate,

refractante, albe şi cu o sticlă de protecţie nestrălucitoare, cu efecte difuze sunt interzise. Lămpile descoperite

(sfere, lanterne) dar cu sticlă transparentă trebuie să fie prevăzute cu un „acoperiş” metalic pentru a regla

fluxul luminos. Lumina spoturilor tradiţionale trebuie folosită de sus în jos, nu invers. Pentru iluminatul

stradal sunt indicate lămpile cu eficienţă maximă, precum cele cu sodiu.

EFECTELE ASUPRA BIODIVERSITĂŢII

Iluminarea excesiva este cauza primară a dispariţiei unor specii de nevertebrate, care întrerupe în mod

semnificativ lanţul alimentar natural. Ca atare, efectele asupra faunei şi florei sunt notabile:

vegetaţia continuu luminată degenerează într-un stadiu incipient

păsările migratoare sunt dezorientate

populaţiile de insecte nocturne şi polenizatoare sunt decimate (a doua cauza de deces, după pesticide)

Studiile sugerează că poluarea luminoasă în jurul lacurilor distruge zooplancton, cum ar fi Daphnia,care de la

consumator de alge, ajunge să fie distrusă de alge care o poat omorî în lacuri datorită dezvoltării exagerate a

algelor. Lumina de poluare poate afecta de asemenea ecosistemele în alte moduri. For example, and have

documented that nighttime light may interfere with the ability of moths and other nocturnal insects to

navigate. Night blooming flowers that depend on moths for may be affected by night lighting, as there is no

replacement that would not be affected by the artificial light.De exemplu, lumina pe timp de noapte poate

interfera cu abilitatea moliilor şi altor insecte nocturne pentru a naviga, adesea stând în jurul acestor lumini

toată noaptea.

Reptilele sunt dintre grupurile de vertebrate destul de marcate de acest fenomen. De exemplu broaştele

ţestoase care preferă plajele întunecate şi singuratice pentru cuib întâlnesc dificultăţi în a-şi găsi locul potrivit

depunerii ouălelor. La eclozare puii acestora sunt îndrumaţi instinctiv către ocean cu ajutorul lunii şi al

stelelor, însă astăzi aceştia sunt dezorientaţi datorită luminii artificiale din atmosferă.

Speciile cele mai afectate în mod evident sunt păsările migratoare. Acestea pe lângă simţul lor de orientare

dezvoltat se conduc în lungile călătorii după fenomene externe organismului lor, configuraţia suprafeţei

Pământului, Soare, Luna, curenţii aerieni, câmpul magnetic al globului. Leur sens de l'orientation est basé sur

la vision, mais aussi sur la perception du champ magnétique terrestre [] , [] , mais aussi la position des étoiles. [9]

[10] Ce sens inné est perturbé par l'exposition à l'éclairage nocturne [] , notamment le long des littoraux et des

grandes agglomérations. Acest simţ înnăscut este perturbat de expunerea la lumină pe timp de noapte [11], în

special de-a lungul coastelor şi marile oraşe. Păsările se pot confrunta cu clădiri iluminate şi suprastructuri

care le pot face mult mai vulnerabile şi dezorientate.Continuând să zboare pe lumină devin pradă altor

animale, iar lumina artificială le poate afecta traiectoria de zbor şi destinaţia.

Cercetările medicale cu privire la efectele luminii excesive asupra organismului uman sugerează că o varietate

de efecte nocive asupra sănătăţii pot fi cauzate de poluarea luminoasă sau expunerii excesivă la lumină. S-a

stabilit o legătură între expunerea la lumina pe timp de noapte şi riscul apariţiei cancerului de sân, datorită

suprimării producţiei nocturne normale de melatonină. Într-adevăr sub efectul luminii artificiale, glanda

pineală răspunzătoare de secreţia hormonului îşi reduce semnificativ producţia ale căror beneficii vor fi

multiple anti-îmbătrănire, încetineşte creşterea tumoriilor, stabilizarea tensiunii arteriale .

POLUAREA LUMINOASA IN ORAŞUL GALAŢI

SQM este un fotometru de mici dimensiuni şi uşor de manevrat, utilizat în scopul determinării strălucirii

unei surse. In cazul de faţă l-am utilizat pentru a măsura strălucirea cerului în timpul nopţii, dar se poate

utiliza şi pentru a determina strălucirea unor lămpi cu descărcări în gaze, becuri, etc.

Proiectul presupune măsurarea luminozităţii cerului cu ajutorul SQM îndreptat spre Constelaţia Orion. Sunt

numeroase locuri in orasul nostru unde iluminatul stradal se realizează în mod necorespunzător, prin

amplasarea greşită a unor surse de lumină. Imaginile obţinute de noi evidenţiază pe deplin acest aspect.

Aşa nu! Aşa da!

Strălucirea „nefirească O iluminare artificială corectă

nu permite observarea detaliilor permite observarea detaliilor

Iluminatul stradal excesiv Instalatii de iluminat intr-o

din perioada sarbatorilor cantitate moderata

Am realizat o hartă de măsurare a poluare luminoase pe timp de noapte în perioada lunii martie a acestui an,

în oraşul nostru. Harta pe care am realizat-o respectă semnificaţia culorilor din scara poluării luminoase a lui

John Bortle. Se remarcă faptul că poluarea luminoasă este mult mai pronunţată pe arterele principale ale

oraşului, motiv pentru care observarea constelaţiei Orion a fost greu de realizat.

ANALIZA SPECTRALĂ A SURSELOR DE LUMINĂ UTILIZATE ÎN ILUMINATUL STRADAL

Investigaţia spectrală s-a realizat cu ajutorul spectrometrului Amadeus, produs al firmei Ocean Optics, US.

Lumina pătrunde în spectrometru printr-o fantă foarte îngustă de 50μm. Prin intermediul unui sistem de

oglinzi, lumina este focalizată spre o reţea de difracţie. In urma procesului de difracţie, fasciculul de lumină

este descompus în lungimile de undă componente.

Vă prezentăm în continuare efectele acestor lungimi de undă,

Lungimea de undă de culoare roşie: stimulează sistemul nervos senzorial, este răspunzătoare de eliminarea rapidă a impurităţilor pielii, activează funcţiile ficatului şi ajută împotriva arsurilor cu radiaţii UV şi raxe X.

Lungimea de undă de culoare portocalie: are efecte asupra sistemului respirator, stimulează glanda tiroidă, stimulează funcţiile stomacului, stimulează întărirea oaselor.

Lungimea de undă de culoare galbenă: are efecte benefice asupra sistemului nervos motor şi senzorial, stimulează sistemul limfatic, ajută sistemul digestiv şi digestia.

Lungimea de undă de culoare verde: reglează funcţiile cerebrale, ajută la formarea muşchilor şi ţesuturilor, are efect antiseptic şi dezinfectant.

Lungimea de undă de culoare albastră: ajută la calmarea durerilor, activează glandele sudoripare, reduce temperatura ridicată şi opreşte infecţiile, sporeşte vitalitatea şi starea generală bună.

Lungimea de undă de culoare indigo: are efect de reglare asupra paratiroidei, calmează respiraţia, este septică, întăreşte sistemul imunitar şi calmează durerile.

Lungimea de undă de culoare violet: stimulează splina, are efect de calmare asupra durerilor musculare şi sistemului nervos, ajută la formarea leucocitelor.

Aşadar, orice „lipsă” a unor astfel de radiaţii poate avea efecte nedorite asupra organismului uman.

Noi am realizat analize spectrale pentru lămpile cu descărcare în sodiu la presiune înaltă, pentru lămpile cu

descărcare în mercur, pentru becurile economice şi pentru un tub cu neon.

Prezentăm în continuare analizele spectrale ale câtorva dintre ele.

Spectrul de emisie al becului cu descărcare în vapori de sodiului:

Deoarece lămpile cu vapori de sodiu provoacă o poluare luminoasă mai mică decât lămpile cu vapori de

mercur, multe oraşe mari le folosesc.Aceste lămpi produc o lumină monocromatică virtuală cu o lungime de

undă de aproximativ 589,3 nm (două linii spectral dominante sunt foarte aproape de 589 şi 589,6 nm). Ca

urmare, culorile obiectelor illuminate nu sunt deosebite cu usurinţă din moment ce nu se vede decât reflexia

bandei de lumină galbenă.

Spectrul de emisie al becului cu descărcare în vapori de mercur: Lămpile cu vapori de mercur oferă o durată

de viaţă foarte lungă, precum şi de iluminare intensă pentru mai multe aplicaţii speciale. În lămpile de joasă

presiune cu vapori de mercur numai liniile 184 nm şi 253 nm sunt prezente În lămpile cu vapori de mercur de

presiune medie -liniile de 200 - 600 nm, sunt prezente. Lămpile pot fi construite în primul rând să emită UV-

A (aproximativ 400 nm) sau UV-C (în jur de 250 nm). Lămpile de înaltă presiune cu vapori de mercur sunt

cele mai frecvent utilizate în scopuri de iluminat general. Acestea emit în principal în albastru şi verde. 

Spectrul de emisie al becului cu halogen: O lampă cu halogen este o lampă incandescentă în care un filament

de tungsten este închis etanş într-un înveliş compact şi transparent umplut cu un gaz inert şi o mică cantitate

de halogen, cum ar fi iod sau brom. Combinaţia dintre gazul halogen şi filamentul de tungsten produce o

reacţie chimică cunoscută ca „ciclul de halogen” care măreşte durata de viaţă a becului şi previne înnegrirea

acestuia prin redepozitarea tungstenului din interiorul becului înapoi pe filament. Ciclul de halogen menţine

becul curat şi lumina emanată rămâne constantă. Ca toate becurile cu incandescenţă, o lampă cu halogen

produce un spectru continuu de lumină, apropiat de radiaţiile ultraviolete.

Spectrul de emisie al becului economic OSRAM Spectrul de emisie al neonului

Concluzionând, putem afirma ca o iluminare necorespunzătoare pe timp de noapte poate duce la apariţia

unor efecte nedorite asupra vieţii din marile aglomeraţii urbane şi nu numai.