Доклад описывает круг проблем, связанных с чрезмерным использованием искусственного освещения ночью. Человек – единственное существо на планете Земля, которое не приспосабливается к окружающей среде, а изменяет её. Человечество постоянно стремится к собственному комфорту, что однажды может привести к трагедии. Так, 200 лет назад мы и представить не могли, что простое желание не спотыкаясь ходить по ночным улицам сегодня становится причиной гибели десятков тысяч птиц. Им кажется, что летят по звёздам, и врезаются в телевышки и маяки. 2
Однако, кроме вопросов экологии, мы рассмотрим непосредственно природу и физику света, свойства света как субстанции, а также человеческие способности глаза воспринимать цвет и свет. Таким образом, раскрывая понятие «свет», мы попытаемся определить ту тонкую грань, которая отделяет его безусловно спасительные качества от губительных. 2
1. Что такое свет 2
2. Зрение человека и животных 4
3. Огни большого города 7
4. Световое загрязнение 10
4.1. Причины светового загрязнения. 10
4.2. Последствия светового загрязнения. 11
11
4.2.1. Перерасход электроэнергии 11
4.2.2. Влияние на живые организмы 12
5. Световой климат 14
6.Излучение влияния светового загрязнения на учащихся.
Доклад описывает круг проблем, связанных с чрезмерным использованием искусственного освещения ночью. Человек – единственное существо на планете Земля, которое не приспосабливается к окружающей среде, а изменяет её. Человечество постоянно стремится к собственному комфорту, что однажды может привести к трагедии. Так, 200 лет назад мы и представить не могли, что простое желание не спотыкаясь ходить по ночным улицам сегодня становится причиной гибели десятков тысяч птиц. Им кажется, что летят по звёздам, и врезаются в телевышки и маяки.
Однако, кроме вопросов экологии, мы рассмотрим непосредственно природу и физику света, свойства света как субстанции, а также человеческие способности глаза воспринимать цвет и свет. Таким образом, раскрывая понятие «свет», мы попытаемся определить ту тонкую грань, которая отделяет его безусловно спасительные качества от губительных.
1. Что такое свет
Как известно, подавляющую долю информации об окружающем мире человек получает визуально. Эта информация заключена в свете, который мы воспринимаем. Яркость света и цвет знакомы всем, но на самом деле, у света есть и много других характеристик.
Интенсивность света – это то, что мы в быту обычно называем яркостью. Большая интенсивность – яркий свет, малая интенсивность – тусклый свет. В глазу человека и других высокоразвитых животных есть рецепторы, реагирующие на свет и измеряющие его интенсивность. На самом деле, на научном языке яркость – это нечто иное, чем интенсивность. Яркость -- это видимая характеристика источника света; ее можно вычислить как интенсивность света поделить на видимый телесный угол излучающего тела. Если, например, удвоить расстояние от Земли до Солнца, то интенсивность солнечного излучения упадет в 4 раза, но и видимый телесный угол (т.е. по сути угловой размер в квадрате) тоже уменьшится в 4 раза. В результате яркость Солнца (т.е. количество видимого света с маленькой угловой области видимой поверхности Солнца) не изменится.
Это определение яркости может показаться искусственным, и чтобы его "оправдать", я рекомендую посмотреть днём через бинокли с одинаковой светосилой, но разным увеличением. Вы увидите, что в случае меньшего увеличения картинка значительно ярче, хотя количество света, пойманного биноклями одинаковое. Можно сказать, что "научная" яркость -- это яркость изображения на сетчатке глаза.
Свет -- это электромагнитная волна, и поэтому у нее есть частота колебаний. Частоту колебаний световой волны мы воспринимаем как цвет (а точнее, как чистый цвет). Хотя частота колебаний связана с длиной световой волны, но за восприятие цвета отвечает именно частота.
Например, у света, идущего в воде, длина световой волны уменьшается, но частота не изменяется, и никакого смещения цветом при взгляде под водой не происходит. (Впрочем, этот пример не совсем честный, т.е. длина волны в глазу, непосредственно перед сетчаткой не зависит от того, где вы находитесь -- в воздухе или под водой.)
Цветовое зрение у животных уже распространено не так широко. В процессе эволюции оно улучшалось и ухудшалось, терялось и восстанавливалось, см. например популярную статью обоняние и цветное зрение в эволюции млекопитающих развивались в противофазе. Вообще, восприятие света разными животными -- очень большая тема. Здесь я не буду ее касаться, дам только ссылку на занимательную подборку. Правда, я не проверял, насколько все там достоверно. :)
Есть конечно и много разных сортов электромагнитных волн за пределами оптического диапазона, но не будем на них останавливаться.
Спектральное распределение
Цветовое зрение -- это зачатки спектрального анализа. Свет с одной частотой (монохроматический свет) встречается в природе редко, обычно есть смесь цветов, т.е. свет имеет некоторое спектральное распределение. Это распределение может иметь очень сложный вид, а цветовое зрение передает спектр очень упрощенно -- в виде трех "проекций" (если зрение трихроматическое). Впрочем, у некоторых животных цветное зрение более богатое, чем у человека.
Иногда на этом можно "играть". Например, в вашем мониторе нет желтых пикселов; вы видите желтый свет, когда горят одновременно красный и зеленый. Т.е. два сильно разных спектральных распределения (первое -- с правильно подобранными пиками на красном и зеленом, второе -- с единственным пиком на желтом) воспринмаются глазом одинаково.
В принципе, можно представить себе даже такой способ криптографии, когда человек видит на листе одноцветный фон, но на самом деле там есть текст, написанный чернилами с другим спектральным распределением. Впрочем, наверно такая криптография будет очень нестойкой -- достаточно взять призму, и обман раскроется.
Кстати, те, кто носит сильнофокусные очки, наверняка замечали: если взглянуть на небольшой источник яркого света (например, уличный фонарь) косо, "краем очков", то он распадется в спектр, и в нем можно выделять отдельные линии излучения. Это, по-видимому, единственное преимущество людей с плохим зрением.