Světelné znečištění /Jan Kondziolka/.

Světelné znečištění, rušivé světlo, světelný smog… Pojmenování pro oranžovou oblohu, projev elektrické noci, „vyspělé“ civilizace, známka blahobytu a plýtvání. Tento negativní jev vzniká nehospodárným svícením, neúčelným směrováním světla ve svítidlech, ale i odrazem od povrchů. Za následek má nejen zvýšenou spotřebu elektrické energie, ale také dopady na přírodu, zdraví člověka a kupodivu přebytek světla nemusí vždy přispívat k bezpečnosti. Ale jak je to se světelnými zdroji? Závisí také negativní účinky světla na použitém typu zdroje?...

Účinky světla - Negativní účinky světla v noci jsou spojeny především s jeho modrou složkou spektra. Například hmyz je více lákán světelnými zdroji, které vydává bílé světlo, jehož spektrum modrou obsahuje. Bezkonkurenční v tomto je rtuťová výbojka, která ještě k tomu částečně vyzařuje v UV oblasti, ve které některé druhy hmyzu dobře vidí. Taktéž člověk může být negativně ovlivňován světlem v průběhu noci – asi by nám nebylo nic příjemného mít zářící lampu za okny ložnice. Když se na to ale podíváme trošku vědečtěji, tak je faktem, že naše tělo funguje v určitých pravidelných rytmech s periodou cca jednoho dne. Tento circadianní rytmus je synchronizován střídáním dne a noci – světla a tmy. Jen za tmy se tvoří důležitý hormon melatonin, na světlo jsou také vázány hladiny některých dalších hormonů – tmu prostě potřebujeme. Synchronizace circadianního rytmu se děje prostřednictvím gangliových buněk v oku. Graf spektrální citlivosti všech tří typů světlocitlivých buněk je na obrázku níže. Z grafu je jasně patrné, že maximální citlivost gangliových buněk je v modré oblasti. A nakonec se dostáváme k samotnému vzniku světelného smogu, čili oné oranžové záři nad městy. Překvapivě i zde má nejnegativnější účinky modrá složka spektra. Důvodem je to, že světlo se na částicích menších, než je jejich vlnová délka (molekuly vzduchu, vodní pára, drobné aerosoly) rozptyluje Rayleighovým rozptylem. Ten je přímo úměrný čtvrté mocnině převrácené hodnoty vlnové délky. Z tohoto vztahu opět vyplývá, že nejškodlivěji působí modrá složka spektra.

Graf 1

Obr.1. Graf spektrální citlivosti všech tří typů světlocitlivých buněk lidského oka. Původní zdroj.

Které zdroje volit? - Z předchozího textu plyne, že pokud chceme minimalizovat negativní dopady nočního umělého světla (ne vždy to je ale prioritní, např. přechody pro chodce apod.), je potřeba používat světelné zdroje, které budou obsahovat spíše delší vlnové délky. Naprosto bezkonkurenčním je v tomto ohledu nízkotlaká sodíková výbojka, která září monochromatickým oranžovým světlem. Bohužel pro monochromatičnost světla a také částečně její rozměry je málo používána. Jen několik málo nevýrazných spektrálních čar obsahuje vysokotlaká sodíková výbojka, typická svým oranžovým světlem. Novinkou pak je tzv. bílý sodík, obchodní značky např. Cosmopolis, či Cosmowhite. Troufám si říct, že toto je obdobně jako LED budoucností veřejného osvětlení, avšak zkázou světelného znečištění. Tyto zdroje jsou kompatibilní se stávající elektrovýzbrojí, mají lepší barevné podání, a srovnatelnou spotřebu i účinnost. Jejich bělejší světlo ovšem obsahuje více modrých spektrálních čar. Dalším používaným zdrojem jsou různé typy halogenidových výbojek. Jsou typické svým bělavým světlem. Pro minimalizaci negativních účinků je vhodné je volit v teplejších barvách, tzv., teplotě chromatičnosti, uváděné v Kelvinech (nižší teplota, teplejší odstín). Podobné doporučení platí i pro různé druhy zářivek, ať lineárních, tak kompaktních. A nakonec se dostáváme k LED. Jejich spektrum obsahuje dvě maxima vyzařování. Jedno v modré oblasti, které se téměř přesně shoduje s maximem citlivosti gangliových buněk v oku člověka a přibližně kolem žluté barvy, které se zase blíží maximu citlivosti denního vidění. Maxima jsou různě intenzivní podle teploty chromatičnosti dané LED, jak plyne z následujícího obrázku. Jednoduché doporučení tedy zní – volit teplejší (tedy nižší teplotu chromatičnosti) podání barev. V současnosti sice LED v teplejším podání nedosahují takové účinnosti, přesto tento nedostatek vyváží jejich vhodnější spektrální křivka.

Graf 2

Obr.2. Graf teploty chromatičnosti LED. Původní zdroj.

Závěr - Z předchozího textu tedy vyplývá, že na světelné znečištění má vliv nejen vhodná konstrukce svítidla, zejména jeho vyzařovací charakteristika, ale také typ použitého zdroje. Pokud to není nezbytně nutné, mělo by platit pravidlo vyhnout se modrému a bílému světlu.

Nízkotlak

Obr.3. Nízkotlaká sodíková výbojka. Foto: Patrik Trnčák.

rtuť a sodík

Obr.4. Dvojitá lampa osazená rtuťovou i (vysokotlakou) sodíkovou výbojkou a jejich spektra. Foto: Pavel Nesét, spektra: Jan Martiš.

Lampa a hmyz

Obr.5. Světlo z lamp láká hmyz ze tří hlavních důvodů - možnost potravy a hledání partnera a také "zmatenost" při orientaci, neboť se některé druhy hmyzu orientují podle svitu a polohy Měsíce. Foto: Jan Kondziolka.

zpět