觀天入門：光害污染

在農業區域或郊區觀測時，判斷天空中人為的天光(Skyglow)區域和造成天光的城市。大約記錄這些光輝區域的大小及光輝強度(光害污染惡劣程度)。使用大區域的地圖，界定那些城市與觀測地點的距離，並使用本習題介紹的通則來估計這些城市產生的光輝比平均值高或低。

光害污染其實是一種浪費，是人為的室外光線超過實際所需要或照射方向錯誤造成的。很不幸的是很少有城市開始改正錯誤、減少光害污染，反而更形惡化，並且是有更多的城市加入它們。其結果是光害污染讓每個城市每年多花數以百萬美元計算的電費，而人們即使在郊外或農業區域也愈來愈難以看見美麗的星星及夜空。下圖為美國航空太空總署於2000年11月27日公布的衛星合成照片，顯示光害污染的嚴重性。

若要讓政府對光害污染採取行動，必需教育民眾和政治人物瞭解其嚴重影響。像上面的衛星圖可能反而讓某些人沾沾自喜，誤以為是現代化國家的象徵。一個重要的第一步是由蒐集我們居住區域的光害污染資料，也就是本觀天習題要做的。同時，在你瞭解不同觀測地點的光害程度有多糟後，你可以選擇最好的，也就是光害污染最輕微的地點，欣賞倖存的美麗星星及夜空。

首先是去可能會成為你的觀測地點的郊外或農業區域，界定地平線上方發出天光的區域。天光原指在最暗黑的環境及最清澈的大氣下， 星空背景亦有一定的亮度，也不過一、兩百年前，它還由無數背景恆星的光線與大氣分子本身電離後發出的微光組成。現在當城市上空有雲(不清澈)，而且位於低層或中層天空之時，人造的天光最為明亮。因此，若要有較好的觀天結果，你應選擇無雲的天氣以及平均水準以上的大氣清澈度(Transparency）。

如果你以前未曾正視這個問題，你可能不知道你可以看到在幾十英哩之外的城市所發出的光輝。同時，如果你在地圖上檢視城市的距離及大小(人口數目)，你會發現城市距離比城市大小重要的多。事實上，相同大小的光源若距離減為一半，其效果增加為六倍。也就是說，在十英哩之外一個有卅萬人的城市，它的光害影響和廿英哩之外一個有一百八十萬人的城市相同。

經由計算之後，你可以得到下表通則。不過人口與光源強度並不呈絕對的線性關係，我們是用每個人平均產生500~1000流明(Lumen，光通量計算單位)為計算基準，愈大的城市每個人會產生更多的光，而且某些城市還特別浪費。如果你觀察到天空中某個區域的光輝比通則計算出來的亮，你可以界定出哪些城市有特別嚴重的光害問題。

城市距離及大小產生的光害
(城市方向，半天高，光輝比自然背景亮度高出10%)

距離 (公里/英哩)	人口數目
10 / 6.2	3,160
25 / 16.5	31,250
50 / 31	177,000
100 / 62	1,000,000
200 / 124	5,600,000

 

光源距離與光害強度

距離 (公里/英哩)	光輝相對強度
10 / 6.2	316
20 / 12.4	56
30 / 18.6	20
40 / 24.8	10
50 / 31	6
60 / 37.2	4
80 / 49.6	2
100 / 62	1

問題

一、在你的郊外或農業區域的觀測地點，有多少個天空區域受到城市天光影響？每一個區域的影響城市或都會區為何？

二、與通則相比，那些城市的光輝高於平均值，那些低於平均值？你是否能自行或邀集同好，修訂並製作你的通則？

三、藉由通則，你家附近是否有合適的觀察地點(開車可及，時間不會太久)？