随着人造光在城市、道路和工业中蔓延，纯净的夜空已变得稀少。这对天文学家来说尤其是个麻烦——人造光会遮挡他们对最微弱天体的观测。它还会对心理健康产生负面影响，并改变动物觅食甚至繁殖的方式。
这自然引出了如何有效解决光污染的问题。答案是使用更具针对性的照明，在需要时开关，朝下而非朝上或水平照射，并使用更易于过滤的光谱。
但在改变过程开始之前，政策制定者需要了解他们的地区与其他相似地区相比如何。普遍的看法是，人口密度高的地区比人口密度低的地区污染更多。但实际的光排放变化以一种更精细、更微妙的方式进行。
意大利蒂埃内市光污染科学与技术研究所的Fabio Falchi及其同事开发了一种客观比较相似地区污染的方法。该团队利用这种新方法，根据人均排放光和国内生产总值（GDP）来确定美国和欧洲最严重的污染源。
最严重的污染源
他们的分析揭示了一些令人惊讶的效果。例如，人口稠密的城市绝不是最严重的污染源。事实上，欧洲和美国的一些城市是表现最好的。
相比之下，一些人口密度最低的地区在此项指标上表现很差，因为工业产生的灯光导致人均光污染量很大。事实上，该团队新排行榜上表现最差的地区有些令人意外。
首先介绍一些背景。Falchi及其同事长期以来一直利用地球夜间卫星图像研究光污染。这些图像清楚地显示了人造光从世界各地的城市、道路、工业等地方射向太空。
这产生了重大的影响。例如，在欧洲，原始的夜空几乎已经消失。只有苏格兰、瑞典和芬兰的少数几个地方仍然拥有它们。欧洲天空最亮的地方在荷兰代尔夫特，这可能是由于夜间温室照明造成的。“我们发现欧洲污染最严重和最轻的地区之间有6800倍的差异，”Falchi及其同事说。
在美国，这种差异更为鲜明——光污染的差异高达20万倍。毫不奇怪，阿拉斯加的天空最黑暗，而污染最严重的地区是哥伦比亚特区、纽约县和哈德逊县的大都市区。
研究人员表示，总体而言，美国的夜空比欧洲更黑暗。事实上，欧洲最好的天空在美国各县的排名中将排在第120位。
但总体亮度测量有些肤浅。Falchi及其同事认为，衡量地区的更好方法是查看人均光污染量。
按此衡量，美国污染更严重。研究人员表示，这可能是因为美国的道路比欧洲的道路宽得多，因此需要更多的照明。美国城市郊区的密度比欧洲低得多，需要通过光线充足的道路连接。而且一些欧洲城市，特别是德国的城市，在夜间照明水平较低的情况下也能正常运行。
但这两个地区之间也存在显著差异。例如，很容易想象富裕地区可能污染更严重，但奇怪的是，事实并非如此。葡萄牙比德国贫穷，但其单位GDP的污染却更高。具体原因尚不清楚。
但这些比较之所以有用，是因为它们允许对相似地区进行更好的比较。显然，指望人口稠密的城市拥有原始的夜空是不合理的。但询问两个人口密度相似的地区为何产生截然不同的光污染水平，可能是合理的。
LED因素
这项研究有助于查明重要因素，例如基础设施类型、工业类型以及当地能源效率的差异，例如许多城市转向LED路灯，LED比传统钠灯更节能，但亮度至少是其2倍。
这就是为什么这类分析有助于制定减少差异的政策。“例如，德国在所有排名中都表现出色，而葡萄牙和美国则往往表现不佳，”Falchi及其同事说。“这些发现应该对政策制定者和科学家都有用。”
为记录在案，欧洲最严重的污染源是代尔夫特，这是荷兰一个富裕、人口相对稠密但有大量温室蔬菜种植的地区。在美国，最严重的污染源是北达科他州的麦肯齐县，那里有开采石油和天然气的油井，会燃烧过量的天然气。
对Falchi及其同事来说，污染的来源比其影响次要。“一个人均光通量来自公共照明浪费或大型工业厂房的存在，这并不会改变该地区的人均光通量高的事实。对夜间环境的问题没有改变，”他们说。
更大的问题是，社区能否团结起来解决光污染问题，与更宏大的计划相比，这个问题相对简单。研究人员将其与减少碳排放和应对全球变暖等更重要但更复杂的问题形成了鲜明对比。“如果我们无法解决这个问题，尽管其对策已广为人知，那么我们解决全球变暖等更复杂环境问题的能力将remain in doubt。”确实如此！
参考：美国和欧洲的光污染：好、坏与丑陋 arxiv.org/abs/2007.01150
