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John Hearnshaw：新西兰成为暗夜星空国度的历程 | “暗夜保护与生态文明”线上系列分享

2020-12-18 20:52

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

“每一个文明发达的国家都需要在其土地上建设一个繁荣的天文台，来培养学生，向当地人开展公众宣传，并作为一种智力资源，激励人们同宇宙建立精神和情感上的联系。” —— John Hearnshaw

在绿会承办的“公众科学素质与生态文明建设”专题论坛中，一场围绕“暗夜保护与生态文明”的分论坛已经成功在线举办。点击https://live.media.weibo.com/live/show?id=1022:2320501d41b142fa4a4b6d8ec8a4ab4e81ee01可回看该分论坛完整版。在几位做了主旨分享的重磅国际专家中，一位世界天文学界和暗夜保护界耳熟能详的人士也带来了一场引人入胜的演讲，他就是新西兰天文学家、坎特伯雷大学天文学荣誉教授John Hearnshaw。

Hearnshaw教授是国际天文联合会（IAU）成员、新西兰皇家学会和新西兰皇家天文学会成员。他在1976年至2008年担任坎特伯雷大学约翰山天文台的台长。2012年，他参与建立了奥瑞奇·麦肯齐（Aoraki Mackenzie）国际暗夜保护区，现在担任该保护区委员会主席。2020年，Hearnshaw教授获得了国际暗夜协会（IDA）授予个人的最高奖项Crawford-Hunter终身成就奖，以表彰他对减少光污染所做的贡献。小行星5207 Hearnshaw即以他的名字命名。

Hearnshaw教授长期关注并和绿会星空工作委员会保持沟通。他曾在2012年与绿会星空工作委员会创始人王晓晔先生畅叙，提供了不少宝贵的建议，推动了暗夜保护和减少光污染事业的发展。2019年春，Hearnshaw教授亲临北京，到访了绿会办公室，并在国家天文台举办了一场关于暗夜保护和光污染的讲座，同时获邀担任绿会星空工作委员会顾问。

Hearnshaw教授于2019年到访绿会。（来源：绿会）

绿会国际部专门将Hearnshaw教授在此次“暗夜保护与生态文明”分论坛的远程主旨分享整理为中文，在这里以飨读者。

大家好。我是John Hearnshaw。我来自新西兰克赖斯特彻奇的坎特伯雷大学。以下是我在这次北京2020年世界公众科学素质促进大会的关于暗夜保护和生态文明的演讲。

我演讲的题目是《新西兰成为暗夜星空国度的进程》。目前，人类面临四大环境挑战，这将够成对地球和文明的即时存在的威胁。首先是温室气体和全球变暖，其次是海洋中的塑料，包括微塑料。第三，最大的城市存在着空气污染，尤其是汽车尾气、工业烟尘和灰尘颗粒。对环境的第四个巨大威胁来自于光污染。其来自于ALAN，意思是夜间人造光。

了解光污染问题的人并不多，但它无疑是对人类健康和环境最危险的。作为大多数人，并没有意识到这一问题，即使是那些现在正受到光污染严重影响的人。许多国家，特别是发达国家的人，现在正遭受着光污染的严重影响，甚至死于光污染。

首先，一点历史知识。（美国）亚利桑那州是世界上第一个颁布了照明条例的地方，其目的是试图减少ALAN对夜空亮度的影响以保护天文台。1958年的弗拉格斯塔夫（Flagstaff）和1972年的图森通过了这样的照明法令。国际天文联合会（IAU）有一个50委员会（Commission 50）控制光污染工作组。该委员会由Francis Graham Smith发布了一份关于保护现有和潜在的天文台地点，并建议减少光污染的报告。

另一份报告由IAU和国际照明委员会在1980年发布《最小化天文台附近城市天空光晕的指南》，其作者包括IAU的Francis Graham Smith与Roger Cayrel及其他人。该报告阐释了天文台是如何受到城市上空光线影响的。一些光被空气分子散射，光线沿着望远镜的视场传播，朝着外太空望去，即使城市被附近的山丘遮挡，天空也会变得更明亮，天文研究也会受到不利影响。

这里还有一些历史。1981年，新西兰麦肯齐区议会在约翰山天文台通过了照明法令。这是南半球的首个照明法令。而几年后的1987年，国际暗夜协会（IDA）的创始人Dave Crawford和Tim Hunter，Dave Crawford当时是基特峰国家天文台（Kitt Peak National Observatory）的职业天文学家，Tim Hunter则是图森的一位业余天文学家。2009年，加那利群岛的天体物理研究所成立了另一个名为星光基金会（Starlight Foundation）的组织。该机构也是致力于暗夜星空保护，并与联合国教科文组织（UNESCO）和联合国世界旅游组织有联系。2009年，星光基金会发布了《星光宣言》，宣布每个人都有权在不受到光污染的情况下观赏暗夜星空。

与光污染的抗争是由天文学家在二十世纪70年代发起的，这样他们就能更好地开展研究。但是在过去二十年里，关注的重点发生了变化。不仅天文学家在和光污染做斗争，并且还开始提倡暗夜星空的天文旅游，以保护环境，促进人类健康，并通过使用更少且更有效的光线来节省开支。因为如果光线射到空中，那会浪费电力，因此会浪费金钱。

2012年，我们在新西兰南岛的中心建立了奥瑞奇·麦肯齐（Aoraki Mackenzie）国际暗夜保护区。它的建立获得了国际暗夜协会的认可。早在保护区建立之前，2004年，天文旅游就在一个名叫特卡波（Tekapo）的小镇的麦肯齐区开始了。现在，天文旅游在麦肯齐区已经发展壮大，游客们前往约翰山天文台欣赏美丽的暗夜星空。这确保了新西兰在暗夜保护和促进天文旅游的国际努力中走在前列。

奥瑞奇·麦肯齐国际暗夜保护区覆盖了一个面积为4367平方公里的高原盆地。它包括奥瑞奇/库克山，北部的国家公园，以及国家公园南部的大片区域，根据照明法令，都适用。那里有两个大湖泊和山望台。每年都有大批游客来到麦肯齐地区，欣赏美丽的夜空。如果我们估计有10%的游客是来看夜空的，那就意味着每年大约有15万游客，至少到2019年年底，也就是现在的大流行开始的时候。这对麦肯齐地区具有巨大的经济效益，因为当2012年这个国际暗夜保护区成立时，那里的游客消费额从当时的约1.2亿新西兰元迅速增至2019年底的约3.6亿新西兰元。换句话说，接近了每天一百万新西兰元。当然，随着2020年COVID-19大流行，游客基本上消失了，今年的数字要少得多。

新西兰现在被国际暗夜协会认可的有暗夜星空的地方有四个：奥瑞奇·麦肯齐是第一个；第二个是Aotea/大巴里尔岛（Great Barrier Island）暗夜保护区，在2017年被认证；第三个斯图尔特岛（Stewart Island），是新西兰第三大岛，位于南岛南方大约30公里，是观察南极光的好地点，在2017年被认证；第四个是新西兰的首个暗夜公园——尼尔森附近的怀伊提保护区（Wai-iti Reserve near Nelson）在2020年被国际暗夜协会认证。今年，在2020年，新西兰还有很多其他社区，至少有15个，计划在不同的发展阶段，它们即将成为暗夜星空保护区，也许会在明年向国际暗夜协会提申请。并且还有一些地方可能永远不会获得国际暗夜协会的认可，但是至少这些地方对良好的照明感兴趣。并且克赖斯特彻奇市中心的一块区域也可能成为一个照明改善的地方。新西兰已经表示，或许有一天它将成为一个暗夜星空国度。

什么是暗夜星空国度？事实上，从没有一个明确的定义。国际暗夜协会曾用这个词形容亚利桑那州的一个土著印第安人保护区，那里的土著美洲人拥有一片暗夜之地。

在南太平洋有一个叫做纽埃（Niue）的岛屿，在2020年成为了国际暗夜协会认可的暗夜星空保护区。这个太平洋上的纽埃岛是世界上第一个成为国际暗夜星空保护区的国家。它已获得IDA正式认证，成为了一个国际暗夜保护区和社区，从而覆盖了整个国家的暗夜星空保护，被承认是一个“暗夜星空国度”。（编注：纽埃岛是一个暗夜保护区，与世隔绝，但是很容易到达，每周有两次从新西兰奥克兰起飞的航班与世界其他地方相连。）

关于什么是暗夜星空国度的答案，我们可以来定义它是什么。也许并不一定要意味着整个新西兰的夜空都要受到保护。但如果我们能在新西兰看到十几个暗夜星空保护区，或许我们可以宣布这是一种效应，我们是一个暗夜星空国度。

夜间人造光（ALAN）对环境产生危害。这方面有很多例子。例如，人造光有时可以增强或减弱动物的视觉，改变动物的觅食、导航和繁殖行为。栖息地会变得不适宜居住，天文导航会影响许多候鸟的迁徙，因为它们看不到星星。天空太亮了。一些动物遭受这种定位的困扰，导致它们向错误的方向移动，比如小海龟，试图找到海洋。植物也会受到影响。树木的叶子会坏死。换句话说，叶子死了。因为它们仍然很在乎气孔，这些气孔释放氧气，吸收平静的二氧化碳。通常，它们白天开放，晚上关闭，但由于光污染，它们可以整夜开放。树木还失去了一年中的季节感，叶片脱落和出芽的时间延迟，发生在了错误的季节。结果表明，许多物种都被夜间人造光逼到了灭绝的边缘。

对鸟类的影响尤其严重。黄昏时，一只鸟可以飞向光亮的区域，在森林中穿行。树与树之间的间隙，但在那些有大型楼房的城市里，建筑上的窗户在晚上会亮起来，鸟儿经常飞到窗户上。每年在北美这么死掉的鸟估计有一亿只。而且，吃昆虫的鸟类通常被昆虫吸引，但在射向天空的探照灯下，不仅昆虫被捕捉，鸟儿们自己也经常相互碰撞。它们迷茫、导航失败、疲惫，无法到达想要飞到的地方，这就是后果。如果建筑物实行（灯光）宵禁，在夜间熄灯，那么情况会好得多。

光污染对（人类）健康也有严重的影响，而暗夜对健康也有诸多好处。一些问题，如我们的肥胖、糖尿病、抑郁、缺乏昼夜节律、眼睛的损伤，甚至癌症都可能会由光污染引起，还有心脏病和睡眠问题。

再有就是暗夜星空带来的经济效益，和夜间人造光产生的能源浪费。据估计，街道上的路灯发出的光有35%被浪费在了空中。这方面，在北美每年要花费30亿美元，在全世界范围内，这个数字会更高，可能达到300亿美元。如果我们能有只直接向下照亮而不发散亮光的灯，巨大的经济节省将是可能的。近年来，许多城市已经从高压钠灯转为了使用被称作LED的发光二极管。第一批LED灯是非常丰富的蓝光，尤其是450纳米波长的。这些LED的色温约为4000K。

我想谈谈我们是如何测量夜空亮度的。夜空亮度(NSB)是衡量夜空质量的一个直接指标。理想情况下，夜空应该完全不受人工照明的污染，并且亮度最小。夜空亮度应在明、暗、黑视素波段进行测量。光(可视)波段以555纳米(黄色)为中心。暗(适应暗)带中心在505纳米(绿色)与适应暗的观星者相关。黑视素(ipRGC)条带中心位于475纳米(蓝色)，用于评估夜间人造光（ALAN）对人体健康和激素干扰的影响。目前，几乎所有的夜空测量都是明光的，即使明光视觉只在白天使用。需要指出的是，许多照明制造商指定他们的光源的S/P比率。

最后，我想提及一些即将出版的有关光污染、减轻污染以及暗夜的出版物。在今年，我帮助撰写了四部/份主要的书或报告。这些将对有关暗夜星空的文献构成重要贡献。首先是今年10月，由联合国外层空间事务厅(UNOOSA)和西班牙，以及国际天文联合会（IAU）组织了一场以“之于科学和社会的暗夜与宁静天空”为主题的网络研讨会，其取代了最初定于10月举行的线下会议，该会议已推迟至2021年，由位于西班牙加那利群岛的加那利天体物理研究所 (IAC)主办。本次线上会议将产生一份文件，描述政府和私营企业可以采取哪些措施来减轻技术实施对天文学的负面影响（例如城市照明、无线电广播和卫星星座的部署），而不会降低其向公民提供的服务有效性。最后的成果文件将提交和平利用外层空间政府间委员会(COPUOS)审议，以作为进一步分析这一局势的参考。成果报告由很多人撰写，主要包括Connie Walker和Piero Benvenuti，我也有所贡献。它预计很快，明年初或今年底出炉。