第4章 科学(1)

夜空争夺战

文/赵洋

失色的星空

太阳落下不久，雾气渐渐上升，清冽的空气弥漫在四周，把海拔900米的国家天文台兴隆观测站和山下的村庄笼罩在一片浓浓的寒意里。尽管已是初夏，但我们都穿得很多，静静地围在施密特望远镜旁，努力适应着望远镜圆顶里的黑暗。突然，电动机的啸叫打破了宁静。圆顶隆隆地敞开了，并吱吱嘎嘎地转到选定的夜空。在天窗升起后露出的缝隙里，出现了一颗颗星星。

为防止光污染，偌大的观测站里连一盏路灯都没有。山梁上零星分布的圆顶与山谷中的数幢楼房也罩在一片黑暗中，看不到一点儿灯光。这里的窗子都使用双层窗帘，晚上不会漏出一丁点儿光线，以免影响天文观测。这种只有星光的黑暗是习惯了城市生活的人很难想象的。

以上是笔者在参观国家天文台兴隆观测站后写下的文字。那里天文宁静度好、大气透明度高，是中国乃至亚洲最大的光学天文观测基地。

但是观天的福地也面临着威胁，夜幕笼罩的西南方地平线上有一小块暗红区域，那是北京城的方向。城市灯火影响到了天文观测，这不仅是用望远镜才能体察的影响，更是肉眼能够分辨的事实。

我们正在失去夜空。2009年，澳大利亚《宇宙》杂志刊登的报告指出，全球70%的人口生活在光污染中，夜晚华灯造成的光污染已使世界上20%的人无法用肉眼看到银河美景。该报告称：“人类正在失去美丽的夜空，人工照明导致了星空消逝。”

目前，大城市普遍地过度使用灯光，使天空太亮，看不见星星，影响了天文观测，很多天文台因此被迫停止工作。在不受光污染的情况下，肉眼可以在夜空中看到的星星可达7000颗之多，而在路灯、背景灯、景观灯乱射的大城市里，肉眼只能看到20~60颗星星。

天文学家对光污染极为敏感。从17世纪起，他们就开始利用天文望远镜来最大限度收集从恒星、星云或星系发出的微弱光亮。1917年，美国天文学家在加利福尼亚威尔逊山上启用了当时世界上最大的天文望远镜，口径2.5米。那时，从威尔逊山上还只能看到帕萨迪纳和洛杉矶方向有些微弱的灯光。著名天文学家哈勃就是用这台望远镜发现了河外星系。如今，由于从大都市和它的卫星城发出的散射光，威尔逊山夜空的亮度已比自然背景亮度高出4倍。光污染使天文望远镜的“视力”大大下降。数据显示，光污染每增长1倍，望远镜的观测效果将同比下降1倍。位于美国加利福尼亚州的帕洛马山天文台，拥有口径居世界第二位的5.1米望远镜。这座天文台曾发现过类星体和大量的宇宙奥秘。但近年来，由于140公里以外的圣地亚哥市人口猛增，灯光干扰日益严重，使天文望远镜只能发挥一半的效力。为此，圣地亚哥市政府决定降低当地街灯亮度，并限制使用不必要的户外电灯。

随着城市化进程的加快，类似的现象在发展中国家也出现了。1994年到2007年，上海天文台佘山工作站夜天光亮度在V波段从19星等变亮到15.8星等，变亮约20倍，而国际优良台站的夜天光亮度一般暗于21.5星等，比佘山要暗200倍。上述夜天光的变化使得我国自主研制的第一架大口径光学望远镜——佘山1.56米望远镜已经很难在常规天文观测中发挥其应有作用。根据1985年国际天文学联合会的建议，世界级的高质量天文台人为光的背景增加应少于10%，即人为光的背景的增加不超过0.1等，国家级的不超过0.2等，即光污染的比例只能小于20.2%。而1998年对上海天文台佘山观测站周围光污染的测试表明，光污染比例高达591%。为了避开城市照明对天文观测的影响，中科院上海天文台已在浙江另觅观测地。

何为光污染

光污染问题最早于20世纪30年代由天文学家提出，他们认为光污染是城市室外照明使天空发亮对光学天文观测造成的负面影响。后来英美等国称之为“干扰光”，在日本则称为“光害”。现在一般认为，光污染泛指影响自然环境，对人类正常生活、工作、休息和娱乐产生不利影响，损害人们观察物体的能力，引起人体不舒适和损害人体健康的各种光。从波长10纳米至1毫米的光辐射，即紫外辐射、可见光和红外辐射，在不同的条件下都可能成为光污染源。由于瞳孔的调节作用，人的眼睛对于一定范围内的光辐射都能适应，但当光辐射增至一定量时，将会对人体健康产生不良影响。

到过农村的人都有这样的体验，乡下的夜空中，星星似乎特别多，而且璀璨明亮。其奥秘在于地面灯光稀少，使得天幕格外黑暗，衬托出无数灿烂的星辰。而在城市，即使在万里无云的晚上，也会觉得星月暗淡。

光污染是现代城市发展的必然产物。随着城市的扩大，照明灯的不断增加，空气污染使灯光四散，星光便渐渐地被人造光所吞噬。据统计，仅美国向天空散射的强光，每年就消耗掉170亿千瓦小时的电量，价值10亿美元，足够供应爱尔兰全国一年的用电。

光污染可分为三大类。第一类是“人工白昼”，主要指夜间强光照明带来的不适感；第二类是“白亮污染”，主要指建筑材料等在白天反射、折射太阳光造成的负面影响；第三类是“彩光污染”，主要指迅速变化的彩色光源带来的影响。另外，汽车尾气造成的化学光雾和工业、医学中的红外线、紫外线等都属光污染范畴。

人工白昼

夜幕降临后，商场、酒店上的广告灯、霓虹灯闪烁夺目，令人眼花缭乱。有些强光束甚至直冲云霄，使得夜晚如同白天一样，这就是人工白昼。在这样的“不夜城”里，人们在夜晚难以入睡，人体正常的生物钟被打乱，导致白天工作效率低下。人工白昼还会伤害鸟类和昆虫，强光可能破坏昆虫在夜间的正常繁殖过程。

白亮污染

白亮污染是指白天当太阳光照射强烈时，城市里建筑物的玻璃幕墙、釉面砖墙、磨光大理石和各种涂料等装饰的反射光线，明晃白亮、令人目眩。据光学专家研究，镜面建筑物玻璃的反射光比阳光照射更强烈，其反射率高达90%，光线几乎全被反射，大大超过了人体所能承受的范围。长时间在白色光亮污染环境下工作和生活的人，视网膜和虹膜都会受到程度不同的损害，视力急剧下降，白内障的发病率高达45%，还会产生头昏目眩、失眠、心悸、食欲下降及情绪低落等类似神经衰弱的症状，使人的正常生理及心理发生变化，长期下去会诱发某些疾病。

彩光污染

舞厅、夜总会安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯以及闪烁的彩色光源构成了彩光污染。据测定，黑光灯所产生的紫外线强度大大高于太阳光中的紫外线，且对人体有害影响持续时间长。

激光污染

激光污染是光污染的一种特殊形式。由于激光具有方向性好、能量集中、颜色纯等特点，激光通过人眼晶状体的聚焦作用后，到达眼底时的光强度可增大几百至几万倍，对人眼有较大的伤害。