建物、道路、広告のための屋外照明は、人々が夜の暗闇で物を見るのに役立つが、多くの天文学者は、これらの光が宇宙の残りの部分を我々から見えなくしてしまう可能性があることをますます懸念している。
2023年の推定によると、人工的な光の割合は夜空において年間最大10%の速度で増加している。
私は天文学者であり、International Astronomical Union主催の地上光害を研究する作業グループのために天文観測地保護に関する常設委員会の委員長を務めてきた。
これらのグループでの私の研究は、人間活動による光が、かつては遠い山頂にあった天文台に今や影響を与えているという考えを中心としている。
冷たく暗い夜の熱い科学
Hubble Space TelescopeやJames Webb Space Telescopeのような軌道上の望遠鏡は、研究者に宇宙のユニークな視点を与える – 特に地球の大気によって遮られる光を見ることができるからである – 地上ベースの望遠鏡も最先端の発見を推進し続けている。
地上の望遠鏡は、幅20から35フィート（6から10メートル）にもなる巨大で精密な集光鏡で光を捕らえる。光害を逃れるためにすべての天文観測を宇宙に移すことは不可能である。なぜなら宇宙ミッションははるかに高いコストがかかり、多くの大型地上望遠鏡がすでに稼働中または建設中だからである。
世界中には、Webbの20フィート（6メートル）ミラーと同じかそれより大きな主鏡を持つ地上ベースの望遠鏡が17基あり、さらに3基が80から130フィート（24から40メートル）のミラーを計画して建設中である。
現在科学ミッションを開始している最新の望遠鏡である、チリのVera Rubin Observatoryは、直径28フィートのミラーと30億画素のカメラを持つ。その任務の一つは、宇宙における暗黒物質の分布をマッピングすることである。
そのために、26億個の銀河のサンプルを収集する。そのサンプル中の典型的な銀河は、地球大気中の夜間大気の自然な輝きより100倍暗いため、このRubin Observatoryのプログラムは、ほぼ完全な自然の暗闇に依存している。
夜間に散乱するあらゆる光 – 道路照明、建物の照明、看板 – はその光景にまぶしさとノイズを加え、Rubinが同じ時間で確実に測定できる銀河の数を大幅に減らすか、同じ結果を得るために必要な総露光時間を大幅に増加させる。
LED革命
天文学者は特に電磁スペクトラムの青緑色範囲の人工光を気にかけている。なぜなら、この範囲がかつて夜空の最も暗い部分だったからである。10年前、最も一般的な屋外照明はナトリウム蒸気放電ランプからのものだった。これらはオレンジピンク色の光を発生させ、青と緑の光をほとんど発しなかった。
成長する都市部に比較的近い天文台でさえ、スペクトラムの青と緑の部分で自然に暗い空を持ち、あらゆる種類の新しい観測を可能にしていた。
そして固体LED照明革命が到来した。これらの光は非常に高い効率で広い虹色を発する – つまり電力のワット当たり多くの光を発生させる。LEDの最初期バージョンは、そのエネルギーの大部分を青と緑で放出していたが、技術の進歩により、現在では青と緑がはるかに少ない「暖かい」光で同じ効率を得ている。
それにもかかわらず、夜空のかつて手つかずの暗闇は、都市や町、道路、公共スペース、広告を照らすLEDから、特に青と緑において、はるかに多くの光を持つようになった。
LEDの広いカラー出力は、紫外線から深い赤まで、スペクトラム全体に影響を与える。
米国エネルギー省は2019年に研究を委託し、LEDのより高いエネルギー効率により、夜間の照明に使用される電力量は減少すると予測し、発せられる光の量はほぼ同じに留まるとした。
しかし、地球を見下ろす衛星は、そうではないことを明らかにしている。光の量は着実に上昇している。これは、エネルギー効率が向上しても、都市や企業が電気代をほぼ同じに保ち、単により多くの光を得ようとしていることを意味する。
後退する自然の暗闇
時間の経過とともに人間活動が広がるにつれ、天文台を持つ多くの遠隔地がより遠隔でなくなっている。大都市圏からの光のドームは、最大200マイル（320キロメートル）離れた山頂の天文台で暗い空をわずかに明るくする。これらの都市部が天文台に隣接している場合、空の輝きへの追加ははるかに強く、最も暗い銀河や星の検出をそれだけ困難にする。
1900年代初頭にカリフォルニア州Pasadena近くのAngeles National ForestにMt. Wilson Observatoryが建設されたとき、それは非常に暗いサイトで、Greater Los Angelesに住む50万人からかなり離れていた。今日、LA地域には1,860万人が住み、都市のスプロールによって文明はMt. Wilsonにはるかに近づいた。
1950年代後半にKitt Peak National Observatoryが最初に建設中だったとき、それは人口23万人のアリゾナ州Tucson都市圏から遠く離れていた。今日、その地域には100万人が住み、Kitt Peakははるかに多くの光害に直面している。
チリ北部や西テキサスのような、より暗く人里離れた地域の望遠鏡でさえ、露天掘り採掘や石油・ガス施設のような産業活動からの光害を経験している。
European Southern Observatoryの事例
興味深い現代の課題がEuropean Southern Observatoryに直面している。同観測所は世界最大の光学望遠鏡4基を運営している。チリ北部の彼らのサイトは非常に遠隔地で、名目上は暗い空を保護する厳格な国家規制に覆われている。
強力な米国投資家の支援を受けるエネルギー供給会社AES Chileは、2024年12月に天文台近くでの大型産業プラントと輸送ハブの開発計画を発表した。このプラントはグリーンエネルギー用の液体水素とアンモニアを生産する予定である。
国家照明基準に正式に準拠していても、完全に建設された運営は、夜空に十分な人工光を散乱させ、現在の天文台の手つかずの暗闇を、現在大都市圏近くにある一部の既存天文台と似た状態に変える可能性がある。
この光害により、施設は最も暗い銀河や星を検出し測定する同じ能力を持たない可能性がある。
光害は天文台にのみ影響するわけではない。今日、世界人口の約80%が夜に天の川を見ることができない。一部のアジアの都市は非常に明るく、屋外を歩く人々の目は視覚的に暗順応することができない。
2009年、International Astronomical Unionは星光への普遍的権利があると宣言した。暗い夜空はすべての人に属する – その畏敬の念を起こさせる美しさは、それを理解するために天文学者である必要のないものである。