Svetelný smog komplikuje život ľuďom aj zvieratám. „Nadmerné presvetlenie prostredia má totiž súvis aj s niektorými chorobami, predovšetkým s istými typmi rakoviny, ako rakovina prostaty či prsníka,“ dodáva Miroslav Kocifaj, vedúci výskumného tímu z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK. Ich práca ovplyvní postupy pri rekonštrukciách verejných osvetlení. Poznatky už využilo americké mesto Tucson. Metódu teraz odborníci ponúkli aj Bratislave, ktorú čaká obnova pouličného osvetlenia.
V čom spočíva vaša metóda?
Vyvinuli sme metódu, počítačový program a výpočtový modul SkyGlow, vďaka ktorému vieme rýchlo vypočítať, koľko svetelného smogu sa vyprodukuje daným svietidlom. Model výpočtu je zložitý, keďže sa musí brať do úvahy zloženie atmosféry, hustota svietidiel, ich priemerné emisné vlastnosti, ale aj blokovanie svetla budovami. Ukázalo sa, že svetelným smogom sú najviac zasiahnuté veľké mestá, u nás najmä okolie Bratislavy. Samotná práca je založená na spolupráci Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského a Ústavu stavebníctva a architektúry SAV.
Prečo je svetelný smog nebezpečný?
Svetelné znečistenie je svetlo, ktoré v noci produkujú umelé zdroje v mestách. Je to presvetlenie oblohy a terénu mimo mesta svetlom unikajúcim z miest. To ovplyvňuje veľa vecí vrátane kvality života ľudí. Ukazuje sa, že nadmerné presvetlenie prostredia má súvis s niektorými chorobami, predovšetkým s niektorými typmi rakoviny, ako rakovina prostaty či prsníka. Unikajúce svetlo má vplyv na zníženie produkcie melatonínu v ľudskom tele. Je preto dôležité vedieť, akému množstvu svetla sú ľudia v noci vystavení. Najväčší dosah má na ľudí, ktorí pracujú v noci. Presvetlenie zároveň narúša životný rytmus, správanie a veľkosť populácie nočných živočíchov. Problémom je aj nadmerná spotreba energie, a to neefektívnym spôsobom, ktorá smeruje do atmosféry. Svetelné znečistenie sa šíri z miest do veľkých vzdialeností, čo predstavuje komplikáciu pre astronómov, pretože meraný jas astronomických objektov je ovplyvnený svetelným smogom, ktorý potrebujeme odseparovať od svetla pozorovaného objektu.
Je náročné určiť množstvo svetelného smogu v mestách?
V súčasnosti je veľký záujem o predpovedné modely, ktoré predstavujú komplikované výpočty. Výpočet, ktorý berie do úvahy každé jedno svietidlo, je prakticky nezrealizovateľný. Treba brať tiež do úvahy zložité odrazy od povrchov, od zeme aj od budov, zvážiť aj množstvo svetla, ktoré dané svietidlo produkuje smerom hore, teda do atmosféry. Svietidlá majú rôzne rozložené emisné spektrá. Napríklad LED-ky produkujú veľa modrého svetla.
O váš program prejavilo záujem aj zahraničie.
Oslovili nás z amerického mesta Tucson v Arizone, kde robili štúdiu o svetelnom smogu, pretože plánovali rekonštrukciu verejného osvetlenia. Potrebovali urobiť predpoveď zmien difúzneho svetla oblohy po výmene starých svietidiel za LED. Takýto výpočet môže ušetriť peniaze, pretože neexistuje metóda, ako predpovedať, ktoré svietidlá budú ekonomicky a ekologicky najprijateľnejšie. Dosiaľ bolo jedinou možnosťou skúšať jednotlivé svietidlá, systémom pokus – omyl, čo je časovo aj finančne nákladné. Ideálne je preto využiť náš model. Vďaka nemu zistili, za akých podmienok, s akými svietidlami dokážu znížiť mieru difúzneho svetla a akým spôsobom urobiť rekonštrukciu. Optimalizáciou sme dokázali znížiť svetelné znečistenie až o 20 percent. Keď následne robili merania, zistili podobné hodnoty, aké ukazoval aj náš program.
Nájde uplatnenie aj na Slovensku?
Dá sa využiť kdekoľvek na svete, napríklad aj v Bratislave pri budúcich rekonštrukciách verejného osvetlenia. Model vieme použiť tak, aby sme si dopredu overili, aké môže mať výmena svietidiel dosahy na znečistenie v okolí Bratislavy. Mnohé svietidlá môžu totiž spĺňať podmienky dostatočného osvetlenia, ktoré si mesto kladie, súčasne však niektoré z nich môžu spôsobovať väčšie svetelné znečistenie. Otestovať všetky typy by bolo náročné. Ale my to vieme realizovať pomocou nášho softvéru. Pomocou našich výpočtov vieme optimalizovať výber svetelných zdrojov a vybrať najlepší variant. Treba si uvedomiť, že svetelný smog Bratislavy má dosah aj do 50 kilometrov od mesta. Preto je potrebné ho regulovať. Naša metóda pomôže tiež astronómom, ktorí vďaka nej zohľadnia svetelný smog pri svojich výpočtoch a spracovaní pozorovaní. Pomôže aj inžinierom projektantom, ktorí naprojektujú osvetlenie novej štvrte tak, aby svetlo unikajúce mimo mesta bolo čo najmenšie.
Ktorý typ svietidiel je najhorší?
Momentálne sú to LED svietidlá, lebo tie produkujú veľa svetla v modrej časti spektra. Nájdeme ich najmä pri bilbordoch a vo verejnom osvetlení. Obávam sa, že súčasný trend nahráva rozširovaniu tejto technológie vo väčšine miest. Niektoré z typov LED svietidiel sú takmer neprijateľné. Modré svetlo sa totiž rozptyľuje v atmosfére tak intenzívne, že množstvo, ktoré sa vracia na zemský povrch, spôsobuje presvetlenie celého okolia. Cieľom je teda využiť také svietidlá, ktoré emitujú málo v modrej časti spekra. LED-ky sú pre projektantov najlákavejšie, pretože sú lacné a majú veľký výkon. Aktuálne sa v Európe vedie intenzívna diskusia, aby sa začali obmedzovať. Som zvedavý, ako to dopadne. Tlaky sú z dvoch strán. Na jednej strane ich ekonomická výhoda, na druhej strane dosah na životné prostredie.
Ako sa k svetelnému smogu stavia zahraničie?
V niektorých krajinách, napríklad v Holandsku, existuje legislatíva, ktorá stanovuje maximálnu úroveň rušivého svetla, projektanti preto musia s niečím takým počítať. S podobnou reguláciou bude treba rátať aj na Slovensku, a výpočty, ktoré realizujeme, sa stanú nutnosťou. Naša metóda ušetrí veľa času a peňazí, keďže vplyv svietidiel na nárast svetelného znečistenia sa dá predpovedať číselne. Existuje konkurenčný nástroj na výpočet svetelného smogu, ktorý vyvinuli v Kanade, ale je výrazne pomalší ako SkyGlow. Výsledky je schopný priniesť za pár dní. Náš za pár minút, v tomto je náš nástroj unikátny. Naďalej budeme na metóde pracovať a rozvíjať ju.