撰文 喬舒亞·索科爾（Joshua Sokol）
翻譯 楊帆（系國家天文台進階工程師，主要研究領域為恒星實體，天文觀測技術）
天文學家是最早察覺到夜空變亮的一群人，不斷惡化的光污染對他們的觀測形成了很大的阻礙。但光污染的危害絕不僅限于看不見星星和銀河，整個生态系統中無數的動物都在承受它帶來的危害。
諸多故事告訴我們，光污染是可以恢複的。随着暗夜保護意識逐漸興起，人類正在找回失去的星空。
虛假的黃昏
美國亞利桑那州的圖森市像一個放射着光芒的氣泡，蠶食着東方的天空以及獵戶座的肩膀。稍暗些的10号州際公路的燈光像一條巨蛇從這輝光中蜿蜒而出，向北綿延160千米，又與鳳凰城的眩光連接配接到了一起。而在南方，跨過邊境，隐約可以看到墨西哥諾加萊斯市的燈光形成的另一個發光半圓。
對基特峰上高規格的天文觀測而言，所有這些光污染都是一種緻命威脅。幾十年來，天文學家采取了各類緊急措施試圖減緩甚至逆轉它的擴散。對天文學家而言，每個光暈的邊界都是一條正在拉鋸的戰線，随着每場小規模戰鬥的勝利或失敗而擴大或縮小；地方政策、數不清的集體嘗試（或者說集體無奈）、廣告燈牌和路燈的激增，頭頂不完美的暗夜是這一切的證明。
就這樣，光污染還在不斷擴散着。一位基特峰的天文學家告訴我，日落幾小時後，在雜散光很強的條件下分辨一個目标源所需的時間是正常情況下的兩倍。雖然與全球變暖有關的野火越來越頻繁，可能會對安置在附近的望遠鏡構成直覺的風險，但是越來越亮的夜晚才是對天文觀測更大的威脅。
我們這個時代中的許多生态災難都很難用肉眼看到：例如，物種逐漸消失，空氣中二氧化碳多了百萬分之幾，海洋生物吞噬着微塑膠顆粒。而光污染則不然。盡管通過望遠鏡觀測的天文學家可能是最早真正注意到它的群體，但它的影響并非隻局限在天文學中。在過去的十年裡，生物學家發現夜間照明除了存在巨大能源浪費之外，事實上也極大地侵擾到了動物、植物和将世界結合在一起的生态關系。影響範圍遠遠超出了城市，涉及全球所有地區。英國埃克塞特大學著名的保護生物學家凱文·加斯頓指出：“我們需要像對待塑膠污染以及全球氣候變化影響那樣，嚴肅思考這個問題。”
然而，科學家仍堅信人們不必作出太大犧牲就能緩解光污染問題。随着問題的範圍不斷被新的研究所揭示，潛在的解決方案也愈發清晰。就像煙囪廢氣和工廠廢水一樣，光污染是可以被了解并治理的。我們越早采取行動效果也會越好。衛星資料顯示，超過五分之三的歐洲人和五分之四的美國人生活在肉眼無法看見銀河的嚴重光污染下。另有分析表明，地球表面的人工照明區域仍在以約每年百分之二的速度向外膨脹，将剩下的夜空區域蠶食得像奶酪一般千瘡百孔。盡管最新的LED技術使照明比以前更便宜也更節能，但消費者似乎并未把這些節省下來的錢裝進口袋，也沒有減少碳排放。相反，人們開的燈越來越多。
光污染并非必然。布滿繁星的黑暗夜空本已經成了例外，但它可以再次成為日常，在減輕生态系統負擔的同時，也能令壯麗的天文奇觀回歸人們的日常生活。事實上很多大洲都起草了旨在實作這一目标的法律法規。然而，任何解決方案都更大程度上取決于社會而非科學問題：我們能否持續進行必要的研究以正确定義和處理光污染？到底多大程度的夜間照明才是我們需要的？最為關鍵又令人抓狂的是，這一切是否真的有人關心？
飛蛾撲火的無奈
讓世界永遠沐浴在一個虛假的黃昏中，會對生态系統造成什麼樣的影響？這其實一直以來都很難評估。對某些生物來說，燈光是一種難以抵抗的誘惑；而對另一些生物來講，它又是一個排斥力場。無論光照的時間、波長、方向還是強度乃至被照射者的眼睛構造都在其中起着作用。而且，不像鮪魚體内的汞或秃鷹身體中的DDT殘留含量，光子并不能留下持久且可測量的化學痕迹。不過，綜合來看，對至少160個物種的研究提供了充分的證據，表明人造光源向自然界生物發出了一系列令人困惑而不合時宜的信号——别睡了！藏起來！快去捕獵！往這邊飛！調整你的新陳代謝！
去年5月的一個早晨，我開車到北卡羅來納州農村的一個養牛場去見北卡羅來納州立大學的研究所學生默裡·伯吉斯。她之前曾特意在谷倉椽子上的燕子巢邊挂上了小聖誕燈。她爬上一個梯子，把那些看起來像蠕動的粉紅色恐龍的雛鳥一個個拉出來，輕輕地攥在她溫暖的手掌裡，逐個進行一系列測試。她主動提出讓我也抱一隻，但我生怕自己會把它壓扁了，于是拒絕了。她說，雛鳥的父母并不知道把它們的窩從燈光下移開，而燈光對這些雛鳥的身體造成了傷害。與在沒有光照環境下成長的鄰居雛鳥相比，一個小小的燈泡就使得這些雛鳥發育不良，體重不足，甚至患有糖尿病。伯吉斯對我感歎道：“光的影響深入細胞深處，這真的很瘋狂。”
這種對單隻谷倉燕寶寶造成傷害的機制同樣适用于整個物種，乃至生态系統。在岸邊，人造光會導緻靠近海面的造礁珊瑚一下子停止産卵，把本應是同步爆發的新鮮生命變成無用而不合時宜的卵子和精子。僅在美國，每年就有幾億到十億隻鳥在撞上窗戶後死亡，其中許多是被室内燈光召喚而來的。
昆蟲面臨的後果尤為可怕。飛蛾不斷撲向燈泡，但原因科學家仍不甚了解。蟋蟀的鳴叫聲正變得與白天和黑夜轉換的節律脫鈎。在英國鄉村，研究顯示被LED路燈照亮的路邊樹籬中，毛毛蟲的數量正在急劇下降。幾乎可以肯定的是，光污染正在加速昆蟲末日的到來，地球上昆蟲生物種類和數量将大幅減少，盡管很少有研究真正關注這一殘酷的結局。
不僅如此，燈光的影響還波及與我們人類關系更為密切的其他生命系統。在2017年的一項實驗中，帶着夜視鏡觀察卷心菜植物的科學家證明，環境光阻礙了夜間授粉昆蟲的活動。由于白天的授粉者無法彌補這一不足，導緻植物結出的果實減少，這表明夜晚變亮的影響最終可能會反映到超市的貨架上。夜間的光線可能使我們喜歡的昆蟲暈頭轉向，卻能讓我們鄙視的昆蟲充滿激情：每年造成4億多例登革熱和寨卡感染的埃及斑蚊，在人造光的鼓勵下咬人似乎更加積極，另一種會傳播西尼羅河病毒的蚊子也是一樣。
被污染的睡眠
在以往，隻有專業期刊會以一次針對某一種生物的方式記錄此類影響，而并沒有将廣泛的研究項目聯系在一起。直到20世紀90年代末，美國洛杉矶一對研究所學生開始收集建立這類事件的檔案，他們自稱為環境“麻煩制造者”。凱瑟琳·裡奇，一個從法律專業轉為生态學專業的學生，曾試圖向7個學術部門推薦她關于光污染和野生動物的博士研究項目，并尋求資助。結果完全沒有人理她。她說：“我聽到的大緻都是‘你不會有任何結果’一類的說法。”但是裡奇和她的丈夫特拉維斯·朗科雷沒有放棄，他們組織了一個關于這個主題的開創性的學術會議。
在2002年的會議、2004年的綜述論文和随後出版的書中，朗科雷和裡奇都刻意避開了另一個平行的研究領域——對于人體健康而言，更明亮的戶外和室内光線究竟會産生什麼影響。(我們早已知道夜間的光照與無數問題有關，從顯而易見的睡眠障礙，到更令人驚訝的患乳腺癌風險增高。但目前還不清楚其中有多少是來自室外光污染，又有多少源自我們發光的顯示屏和其他室内陳設。）即便如此，記者和公衆已經開始認識到，從生态學角度來說，光污染就是真正的污染。到2011年，包括加斯頓所在實驗室在内，許多歐洲極具影響力的生态學實驗室都開始關注起這個課題，并發表了他們自己的研究結果和對文獻的綜述。截至今年，朗科雷和裡奇的綜述論文的被引次數已經超過了1500次。
這些結果中有相當一部分涉及的是最常見的光污染：比如用一輛新式SUV上的LED大燈那樣刺眼的單一強光源照射着你的場景。然而，最近有一些人已經開始關注我在基特峰看到的光暈效應，它不易察覺卻廣泛存在。近期最為詳盡的生态學研究表明，即使看不到具體光源，這樣低水準的背景光污染同樣會造成生物學後果。
2021年，在德國一個漂浮于湖中的圓頂下進行了一項實驗，結果表明僅憑明亮的夜空就會導緻歐亞鲈魚體内褪黑激素（一種與黑夜有關的荷爾蒙信使）水準下降。去年的另一篇論文顯示，通常情況下，南非的蜣螂會觀察銀河引導自己在草原上掩埋糞便，這項任務雖然低級卻必不可少，但是更明亮的夜晚會使它失去方向感。此外，2021年由朗科雷上司的一項研究表明，加利福尼亞州海灘上類似的低強度光照就會妨礙鸻（plovers，一種候鳥）來此地栖息，并阻止滑銀漢魚（grunion）上岸産卵。
所有以上的這些都至關重要，因為泛着天光的穹頂從數百英裡外的州界乃至國界都可以看到。研究表明，它能在整個區域範圍内引誘候鳥和昆蟲。即使在地球上那些尚未受到天光穹頂影響的罕見角落，生物體似乎也會對微弱的照明變化産生反應。例如，在北冰洋的冬季，盡管太陽始終在地平線以下，浮遊生物每天仍在上升和下降，而捕魚或采礦産生的人造光也可能擾亂這一系統。
天文觀測需要的暗
在圖森市外基特峰逗留的兩周前,我曾站在位于亞利桑那州旗杆鎮洛厄爾天文台周邊的松樹林裡，伴着深夜的寒風瑟瑟發抖地仰望着月食。當地球的影子滑過月球表面時，深邃的天空變得愈發黑暗，星光則變得更為明亮，就像一個圖像編輯在擺弄照片中的對比度一樣。
不過，整個經曆中最令人難忘的，還是當你俯瞰旗杆鎮的夜景時，除了個别的紅綠燈外，幾乎沒有任何光亮。于是你眨眨眼，試圖說服自己是在俯瞰一個沉睡的海邊小村莊，而非一個容納了七萬五千人，希望能吸引那些前往大峽谷途中的遊客們的山城。它看起來像一個被現代化遺忘的小角落，不知何故學會了閉上眼睛，睡着了。
迄今為止，最成功捍衛暗夜的案例都發生在那些造價不菲的天文觀測設施附近。1958年，大約在蕾切爾·卡森獲得現代環保主義的靈感并撰寫《寂靜的春天》的同時，一家汽車經銷商的旋轉聚光燈光束開始破壞洛厄爾天文台的觀測環境。作為回應，旗杆鎮制定了世界上第一條燈光管制條例。亞利桑那州從那時起就成為拯救黑夜運動的中心。
兩年前，在南邊幾百千米處，天文學家和來自周圍托霍諾·奧德姆部落的向導騎着馬來到圖森市外的基特峰，在山頂的篝火旁交流起了西方和土著的星空故事。很快，聯邦政府就從該部落永久租借了這塊土地，随後更大、更好的望遠鏡就矗立在了山頂。
随着附近圖森市光污染的加劇，基特峰的天文學家找到了蒂姆·亨特這樣的盟友。這位醫生從小就在芝加哥郊區的榆樹下觀賞銀河，然後無奈地看着人造光源像荷蘭榆樹病使樹木腐爛那樣，令銀河逐漸暗淡下去。1988年，基特峰的天文學家戴夫·克勞福德與亨特一起成立了國際暗夜協會（IDA），希望建立一個更廣泛的合作聯盟，他們在旗杆鎮的盟友也包含在内。
多年來，随着倡導者們眼看着暗夜在一點點消逝，追蹤黑暗所需的工具和技術也在不斷進步。光污染模型從停留在筆和紙上的方程式發展到光線追蹤的計算機模拟。先進的廣角相機使從地面測量天光變得更加容易，衛星圖像也開始顯示蜘蛛網狀的光帶遍布全球。總的趨勢令人沮喪：研究人員越深入地研究這個問題，它似乎就顯得越糟糕。
犯罪與黑暗
光污染一定會随着我們城市的發展而加劇？國際暗夜協會和相關的研究人員并不同意這一說法。通常情況下，預防犯罪往往會成為城市驅逐夜晚的借口。但這一做法的效果如何？也許，照明可以抑制犯罪的最确切證據來自于2016年。犯罪學家将約400個籃球架大小的照明塔放置于紐約市住房項目的公共戶外空間。這些藍白色的燈具由自帶的便攜式燃料發電機提供電力，白天也一直開着——最終顯示燈塔周圍的戶外犯罪率下降了約三分之一。
但暗夜保護的學者指出，這些燈塔遠比單純的路燈更亮。他們還指出，任何依靠讓少數族群占多數的社群整夜遭受監獄般的強光燈照射的反犯罪政策，在道德上都應該被質疑。事實上在整個美國大陸，就像其他已知的污染物一樣，夜間照明的負擔往往也落在了實力較弱的族群上：根據猶他大學社會學家2020年的一項研究，黑人、西班牙裔和亞裔美國人社群的照明程度往往是白人社群的兩倍左右。
夜間燈光泛濫的另一個常見理由是道路安全。但科學家認為，很多亮度标準其實是由習慣而非科學驅動的。2018年，英國希爾德大學的研究人員仔細檢視了一遍歐洲和北美的法規。他們得到的結論是：“目前許多在道路照明指南中推薦的亮度标準，幾乎沒有什麼可信的經驗支援。”
其他的照明選擇則歸結于行業和個人，其中許多人仍未受到這個問題的波及或完全不為這個問題所動。在暗夜保護的圈子裡待上一段時間，你就會聽到這樣的詛咒：當你突然看到糟糕而浪費的照明，并意識到它的存在，你就将會再也無法假裝看不見它。（我是在北卡羅來納州羅利市的一個街區散步時産生這種感覺的。當時我忽然意識到，一個曆史悠久的以白人為主更富裕的街區使用較暗的琥珀色路燈，而鄰近的著名黑人社群安裝的則全是更加刺眼的白色燈具。）
許多人也把這個詛咒當作行動的動力。在旗杆鎮觀看月食的第二天，我和克裡斯·盧金布爾在當地的暗夜啤酒公司坐下來閑聊。盧金布爾曾是附近美國海軍天文台的天文學家，40年來一直緻力于保護旗杆鎮的暗夜。他比幾乎任何人都更了解暗夜保護領域及其進展。這裡的路燈是昏暗的橙色，因為正如盧金布爾解釋的那樣，藍光在夜間對包括人類在内的大多數動物以及天文觀測者的幹擾都更大。這是因為波長較短的藍光在空氣中更容易發生散射，形成局部的光霧。
盧金布爾稱贊他的小鎮是一個典範，是暗夜保護概念在其他社群也可以效仿推廣的證明。2017年，美國國家公園管理局在與旗杆鎮規模相近但沒有實施暗夜保護條例的懷俄明州夏延市外部署了一台超靈敏全景相機。夏延市的亮度是旗杆鎮的14倍，而它周圍的光暈則大了8倍。盧金布爾說，他的政策隻是向人們展示漫天的繁星，并說服他們能夠看到繁星與社會發展之間并不存在不可調和的沖突。“我認為星辰最終會戰勝光污染嗎？毫無疑問！”盧金布爾說，“人們在轉變思想，人們也必須轉變思想。”
1942年，納粹德國曾派出大量U型潛艇穿越大西洋，在美國航道上捕獵商船。貨物成噸地沉沒，淹死的屍體被沖上岸。很快人們就意識到，在夜間，潛艇炮手是通過海岸線上空輝光下的黑影來選擇打擊目标的。
佛羅裡達州邁阿密等城市的民選官員和商會被迫調暗燈光并關閉炫目的戶外廣告牌。顯然，這種光污染已經是生死攸關的問題。然而，社群領袖們以經濟問題為由拖後腿，大大降低了集體努力的效果。海上大屠殺最終迫使美國時任總統羅斯福釋出了一項強制沿海停電的行政指令。随着防禦巡邏的加強，以及海邊數千米内社群嚴格限制夜間燈光的使用，U型潛艇的襲擊也逐漸減弱。
重新看到銀河的希望
調暗燈光的壓力正在增加。美國多個州正在審議有利于暗夜保護的法律。在鳥類遷徙季節關閉燈光的運動也正在全美國範圍内蔓延。例如去年春天，在得克薩斯州的達拉斯和休斯敦等城市中，有數百座市中心建築調暗了燈光。自2001年起，國際暗夜協會開始認證那些正在進行暗夜保護的地方——當然，旗杆鎮是名單上的第一個——至今在全球範圍内已經有200多個地方得到了認證。
更為大膽的政策正在歐洲展開。在法國，2019年通過的一項法律禁止企業整夜點亮裝飾性的燈光标志；德國也已經制定了一項法律行動以期扭轉昆蟲減少的局面，其中一個主要目标就是控制光污染。在技術領域，LED制造商也敏銳地察覺到了一種新的需求，正在向市場推出對暗夜保護友好的、指向向下的、波長更長的照明裝置。柏林霍爾克實驗室（曾完成複雜的湖面天光實驗）也已經開發出一種原型燈，其工作波長範圍不會對大多數昆蟲産生幹擾。生态學家傑西·巴伯告訴我：“這個問題令人興奮之處在于，它居然是可恢複的！”這其實也是整個暗夜保護團體的共同感受。
人們很難去關心自己從未見過的東西。能夠重新看到銀河——那個所有我們的祖父母和之前的人類都可以在任何時候看到的敬畏閃光彈——将是對我們限制光污染的最大回報。與可以通過适度減少照明就能召喚出銀河的美國西部不同，在人口更密集也更明亮的美國東部，如果不開上幾小時車到一個孤立的黑暗角落，甚至連稍差的銀河景象也無法看到。
最近，我了解到我的小世界裡還藏着一個安靜的小小奇迹：在北卡羅來納州中部皮德蒙特，我家附近的老松樹叢中，新發現了一種幽靈螢火蟲。這個物種的雄性螢火蟲每次亮起來最長持續約30秒，潦草地留下微弱的、漂浮的資訊，而雌性螢火蟲則靜靜地在下面，無聲的回應以綠色的答案。
2021年，一些公民科學家在這個州一些城市化程度最高的縣發現了這種螢火蟲的種群。當然，在人們注意到之前它們就一直都在那裡。而它們很容易在被人們發現之前就因為鋪滿的水泥而走向滅絕。尋找該物種的昆蟲學家，北卡羅來納州的克萊德·索倫森甚至在他自己的後院偶然發現了一群。他怯生生地和我說：“要知道我已經在那裡生活25年了。”
于是我在今年春天的一個晚上驅車來到他家的車道上。我們腳踩樹葉，戴着頭燈，伴着一隻牛蛙的叫聲來到鄰近的林地。作為一個新物種，我們并不知道一年中它們出現的确切時間和天氣。但我們确信，黑暗是必要的。
顯然，螢火蟲對光照水準很敏感，這是它們交流的媒介。研究表明，環境光污染會阻礙螢火蟲求愛，甚至會讓一些物種懶得去嘗試。當天晚上，我們走在路上，源自我們手機的燈光、穿過樹木的路燈、鄰居的安全泛光燈——環境中各類不應出現的光線，照亮了所有可能的藏身之處，也妨礙着我們對它們的尋找。
就在那時，我們看到三隻蜷縮在一起的雌性螢火蟲像放錯位置的星星一樣閃爍着，從遮擋強光的樹葉縫隙中發出點點微光。它們持續發光了大約半小時，直到那晚的輪班結束，它們才星星點點地消失在黑夜中。
《光明日報》（ 2022年12月15日14版）
來源： 光明網-《光明日報》