Fig.1a. Obudowa typu kula. Światło umieszczonej wewnątrz lampy w połowie kierowane jest w niebo. (autor: Jan Hollan, Obserwatorium astronomiczne i planetarium w Brnie)

Fig.1b. Przykład obudowy typu kula. Lampa oświetla nie tylko teren pomiędzy budynkami, ale również „pięknie iluminuje” ściany budynków. (autor: Jan Kondziolka)

Fig.2a. Obudowa z wypukłym kloszem. Wskutek rozpraszania światła na kloszo około 1/3 emitowanego światła kierowana jest w tam gdzie nie jest użyteczna. (autor: Jan Hollan, Obserwatorium astronomiczne i planetarium w Brnie)

Fig.2b. Przykład obudowy z wypukłym kloszem. Szeroki kąt w jakim emitowane jest światło lampy w tej obudowie powoduje, że dociera ono daleko od źródła do miejsc, w których jej światło nie jest już użyteczne a dodatkowo powoduje większe zjawisko olśnienia (dalekie lampy widoczne są jako jasne, męczące oko źródła).

Fig.3a. Obudowa z płaskim kloszem. Światło lampy kierowane jest tylko tam, gdzie jest potrzebne a efekt olśnienia jest minimalizowany. (autor: Jan Hollan, Obserwatorium astronomiczne i planetarium w Brnie)

Fig.3b. Przykład obudowy z płaskim kloszem. Światło lampy emitowane jest w tylko w dół i w odpowiednio szerokim kącie, tak aby trafiało tylko tam, gdzie jest potrzebne. Dalekie lampy są słabo widoczne co oznacza znacznie mniejsze olśnienie (autor:)

Fig.4. Widma lamp wyładowczych używanych w oświetleniu zewnętrznym. (źródło: IDA)

Jak zmniejszać zanieczyszczenie światłem?

Definiując termin „zanieczyszczenie światłem” zwróciliśmy uwagę na to, że połączenie słów „zanieczyszczenie” i „światło” wydaje się nieodpowiednie. Równie zaskakujące może być namawianie do ochrony ciemności. Nasze odczucia wynikają z głęboko zakorzenionej w nas symboliki światła i ciemności. Światło symbolizuje życie, dobro, radość, prawdę, itp, natomiast ciemność jest symbolem śmierci, zła, smutku, kłamstwa, ... Tak symbolika światła i ciemności wynika stąd, że jesteśmy gatunkiem, który od początku swego istnienia był aktywny w dzień i do takiej aktywności dobowej jesteśmy przystosowani. Nasz najważniejszy zmysł - wzrok, słabo działa w ciemności. Noc była więc dla prehistorycznego człowieka bardziej niebezpieczną porą niż dzień. W ciemności trudniej było się orientować i dostrzec niebezpieczeństwo grożące ze strony drapieżników. Zdobycie umiejętności w posługiwaniu się ogniem była ważna też dlatego, że dała człowiekowi pewną możliwość „obrony” przed niebezpieczeństwami ciemności. Późniejszy rozwój cywilizacyjny to również historia coraz doskonalszych źródeł sztucznego światła, które umożliwiły nam wydłużenie okresu aktywności na noc.

Od połowy XX wieku, dzięki lampom wyładowczym, możemy niemalże zamieniać noc w dzień, a miasta stały się wyspami światła, które łatwo z orbity dostrzec na nocnej części Ziemi. Pomimo tego, że zyskaliśmy „władzę” na ciemnością, lęk przed nią pozostał, jest on wpisany w ludzką naturę. Daje o sobie znać wtedy, gdy musimy przejść słabo oświetloną uliczką, ciemnym parkiem lub nagle gaśnie światło w naszym domu. Aby zrozumieć to, że nadmiar sztucznego światła jest szkodliwy, i że ciemność jest potrzebna, musimy choć na chwilę zapomnieć o naszym lęku przed nią i spojrzeć na problem z innej perspektywy. Od samego początku istnienia Ziemi obecne jest na niej ciągłe następowanie po sobie dnia i nocy. Życie, które powstało na naszej planecie przystosowało się do tych cyklicznych zmian, tak jak przystosowało się do obecności innych nieożywionych elementów środowiska naturalnego. Każdy z gatunków obecny na Ziemi wybierał sobie jakąś porę doby na swoją aktywność i odpoczynek. Światło i ciemność są wiec takimi samymi elementami środowiska przyrodniczego jak powietrze, gleba, woda, skały, ect. Jeżeli zatem chronimy środowisko naturalne przed negatywnymi skutkami działalności człowieka, to również ochronie powinna podlegać ciemność zagrożona nieumiejętnym stosowaniem sztucznego światła.

Zrozumienie problemu zanieczyszczenia światłem prowadzi do wniosków sprzecznych z symboliką światła i ciemności: światło może być szkodliwe a ciemność jest niezbędna. Potrzebna jest więc równowaga pomiędzy światłem a ciemnością. Na szczęście możliwy jest kompromis. Można sprawić, aby noc i nocne niebo były ciemniejsze. I nie chodzi tu o to, by pogrążyć miasta i wsie w ciemności. Możemy mieć jasno oświetlone ulice i jednocześnie ciemniejsze niebo nad głowami, a do tego miejsze wydatki na oświetlenie. Aby tak było, należy przy oświetlaniu stosować kilka prostych zasad:

Należy używać źródeł światła o jasności nie większej niż jest potrzebna. Jaśniej nie znaczy lepiej, bezpieczniej. Nie chodzi bowiem o to, aby ulice w nocy były tak jasne jak w dzień. Istnieją ścisłe normy mówiące jak jasno powinny być oświetlone różne miejsca. Zmniejszając jasność oświetlenia do właściwego, odpowiedniego poziomu zmniejszamy też ilość światła trafiającego w niebo po odbiciu od oświetlanych powierzchni. Poza tym należy oświetlać równomiernie tak, aby nie występował efekt olśnienia przy przejściu z obszaru jaśniejszego do ciemniejszego i na odwrót.
Należy wyłączać oświetlenie lub zmniejszać jego jasność, gdy jest to możliwe. Przykładem może być oświetlenie parkingów przy dużych sklepach, które może być wyłączone po zamknięciu tych sklepów. Inne przykład to iluminacja obiektów zabytkowych raczej zbędna o trzeciej czy czwartej rano.
Należy stosować obudowy lamp kierujące światło tylko w dół i tylko na obszar, który jest celem oświetlania. Nie należy świecić wprost w niebo!
Należy używać tych typów lamp, które w najmniejszym stopniu powodują zanieczyszczanie światłem a jednocześnie mają wysoką wydajność.

Przyjrzyjmy się bliżej dwóm ostatnim punktom. Zobaczmy najpierw jakie są różnice pomiędzy dobrymi i złymi typami obudów.

Obudowa typu kula (patrz Fig.1ab). W dzień niegroźna, może się nawet podobać, ale w nocy nie ma nic gorszego. Połowa światła wysyłana jest bezpośrednio w niebo. Lampa świeci użytkownikom do oczu powodując olśnienie a tym samym gorszą widoczność oświetlanego terenu. W sumie duże marnotrawstwo prądu i pieniędzy.
Obudowa z wypukłym kloszem (czyli typowa krajowa latarnia uliczna; patrz Fig.2ab). Źródło światła osłonięte od góry, klosz wypukły. Światło lampy kierowane jest w dół, ale rozpraszanie na kloszu powoduje, że jego część (ok. 1/3) ucieka w niebo. Zwiększony przez to rozpraszanie kąt świecenia powoduje również olśnienie. Używanie tych obudów nie jest więc w pełni efektywne.
Obudowa z płaskim kloszem (skierowana w dół!; patrz Fig.3ab). Źródło światła osłonięte od góry, klosz płaski. Światło kierowane jest tylko w dół i w nie za szerokim stożku, dzięki czemu zjawisko olśnienia jest minimalizowane. Brak ucieczki światła poza wyznaczony obszar i brak olśnienia dają możliwość stosowania lamp o niższej jasności dla uzyskanie podobnego efektu oświetlenia jak w poprzednich dwóch typach. Wykorzystanie tego typu obudów to lepsza widoczność oświetlonych powierzchni, większe bezpieczeństwo, większa użyteczność nocnego oświetlenia i mniejsze zużycie prądu.

Pod adresem obudów z płaskim kloszem pojawia się zarzut, że są zbyt „toporne”, nieestetyczne i nie nadają się do oświetlania np. zabytkowych centrów miast czy parków. Nie jest to jednak prawda. Ilość modeli takich lamp jest ogromna i również one mogą wyglądać estetycznie i elegancko, dobrze komponując się z otoczeniem.

Drugi pojawiający się zarzut jest taki, że obudowy z płaskim kloszem maja zbyt mały kąt świecenia przez co należy je ustawiać bliżej siebie, co oznacza więcej lamp na dany teren a tym samym większe zużycie prądu. I to nie musi być prawdą, wystarczy odpowiednio dobrać rozwartość stożka świecenia. Np. nowe lampy w takich obudowach zamontowano na autostradzie M5 w Anglii, w większych odstępach niż stare z wypukłym kloszem i to na słupach o podobnej wysokości.

Dobra obudowa to nie wszystko, potrzebna jest do niej jeszcze odpowiednia lampa. Obecnie w użyciu jest kilka typów lamp różniących się konstrukcją, wydajnością i widmem emitowanego światła. Lampy żarowe (żarówki) i fluorescencyjne (świetlówki) stosowane są głównie do oświetlania wnętrz. Natomiast do oświetlania zewnętrznego wykorzystuje się następujące typy lamp:

Lampy rtęciowe (LR) to lampy wyładowcze, w których światło powstaje dzięki wyładowaniu elektrycznemu w parach rtęci. Dają światło koloru biało-niebiesko-zielonkawego o skomplikowany widmie (patrz Fig.4). Ich wydajność wynosi 13-45 lm/W (w połowie czasu funkcjonowania). Brak w widmie składowej czerwonej powoduje słabą rozpoznawalność kolorów - obiekty oświetlony tymi lampami mają zimne barwy. Kolejną wadą jest tych lamp jest obecność trującej rtęci i znaczna emisja UV, która musi być blokowana przez osłonę lub obudowę lamy.
Lampy metalohalogenkowe to lampy wyładowcze, w których światło powstaje dzięki wyładowaniu elektrycznemu w mieszaninie par rtęci, argonu oraz halogenków metali. Dają światło białe lub biało-niebieskie o skomplikowanym widmie, ze wszystkimi barwami składowymi (patrz Fig.4). Dzięki temu umożliwiają dobrą rozpoznawalność barw. Ich wydajność wynosi średnio 38-75 lm/W (w połowie czasu funkcjonowania). Wadą jest obecność UV w widmie, która musi być należycie odfiltrowana i obecność rtęci.
Lampy sodowe wysokoprężne to lampy wyładowcze, w których światło powstaje poprzez wyładowania elektryczne w parach sodu z dodatkiem rtęci będących pod ciśnieniem ¼ ciśnienia atmosferycznego. Dają światło jasnożółte. W widmie dominuje składowa żółta (sód), ale są też obecne inne linie (w części krótko falowej) (patrz Fig.4). Rozpoznawalność barw w świetle tych lamp jest średnia, gorsza niż dla LMH. Zaletą jest natomiast wyższa wydajność: 72-115 lm/W. Problemem jest tak jak poprzednio obecność rtęci.
Lampy sodowe niskoprężne to lampy wyładowcze, w których światło powstaje poprzez wyładowania elektryczne w parach sodu będących pod ciśnieniem 6x10^-6 ciśnienia atmosferycznego. Dają one światło żółte, praktycznie monochromatyczne (około 589 nm) (patrz Fig.4). Stąd też wynika największa wada tych lamp - w ich świetle nie można rozpoznawać barw. Drugą wadą jest ich większy w porównaniu z innymi typami, rozmiar, co wymaga większych obudów. Zaletą jest natychmiast wysoka wydajność 100-183 lm/W (w połowie czasu funkcjonowania) - najwyższa ze wszystkich typów lamp.

Biorąc pod uwagę wydajność (tym samym energochłonność), trwałość i stabilność, najlepsze są oba typy lamp sodowych i dlatego ze względów ekonomicznych (ekologicznych) powinny być używane do oświetlania zewnętrznego wszędzie, gdzie to jest możliwe. Lampy rtęciowe powinny wyjść z eksploatacji całkowicie, ponieważ ich użytkowanie jest marnotrawstwem energii i pieniędzy. Stosowanie lamp metalohalogenkowych należy ograniczyć do miejsc, gdzie wymagane jest wysoka zdolność rozpoznawania barw.

Lampy sodowe są też lepsze od pozostałych typów pod względem wpływu na zanieczyszczenie światłem. Sztuczne rozświetlenie nieba (łuna) powstaje wskutek rozpraszania światła w atmosferze (tego wyświecanego wprost w niebo i odbitego od powierzchni oświetlanych). Rozpraszanie w atmosferze ma tę własność, że silnie zależy od długości fali (rozpraszanie Rayleigha) i światło niebieskie jest rozpraszane znacznie silniej niż czerwone (stąd niebieski kolor dziennego nieba). Uwzględniając ten fakt widzimy, że lampy sodowe mające słabą składową niebieską mniej wpływają na powstawanie łuny niż LR i LMH.

Z punktu widzenia astronomii spośród przedstawionych typów lamp najlepsze są LSNP. Ich widmo zawiera praktycznie tylko linie sodu na 589 nm, a pozostała część widma jest czysta. Takie zanieczyszczenie łatwo usunąć podczas obserwacji nieba, wystarczy bowiem filtr sodowy, blokujący światło LSNP i mamy praktycznie czyste niebo. Pozostałe typy lamp mają zbyt złożone widmo, aby ich wpływ można było tak prosto usunąć. Z tego powodu w najbliższym otoczeniu obserwatoriów astronomicznych powinny być używane LSNP.

Ze względów praktycznych, czyli najlepszą wydajność, trwałość i stabilność LSNP mogą (i powinny) być stosowane też tam, gdzie rozpoznawanie barw nie jest najważniejsze, a ważne jest dobre oświetlenie terenu (np. autostrady). Istnieje też rozwiązanie pozwalające na stosowanie LSNP w miejscach, gdzie percepcja barw jest „mile widziana”. Konstrukcja oświetlenia mieszanego LSNP + lampa fluorescencyjna (tzw. świetlówka) w proporcjach 9:1 daje dobrą rozpoznawalność kolorów (podobną do LMH) a przy tym zachowuje zalety lamp sodowych niskoprężnych.

początek strony