ブログ

Jul 24, 2023

明るいLEDは暗い空に終わりをもたらす可能性がある

I progetti di illuminazione a LED per esterni possono far risparmiare energia, ma possono anche creare luce.

屋外 LED 照明プロジェクトはエネルギーを節約できますが、光害を悪化させる可能性もあります。

2016年6月のある夜遅く、ジョン・バレンタインは、グランドキャニオン国立公園の象徴的でめったに人がいない展望台であるマザーポイントに一人で立っていた。 月は滑り落ち、澄んだ空の闇が残った。 私たちの銀河を構成する星々が頭上に並んでいるように見えました。 古代の峡谷の真っ黒な裂け目が眼下に広がり、彼は時間と空間の中で固定されていない感覚に驚嘆した。

国際ダークスカイ協会 (IDA) で働いていた天文学者であるバレンティーンには、このシーンを満喫する特別な理由がありました。 彼の助けにより、この公園は最近、「例外的な」星空を見せる公共の土地に与えられる指定である国際ダークスカイ公園としての暫定的な地位を与えられました。 地球上でこのような手付かずの暗闇を経験できる公的にアクセスできる場所はほとんどありません。 実際、320マイル離れたツーソンでは、景色はまったく異なります。 そこでは、都市の光からの光子が空に散乱し、スカイ グローと呼ばれる光のドームを覆い隠します。これは現在、大都市で一般的な特徴です。

科学者たちは、このような光害が増加しており、人間と野生生物の両方に害を及ぼす可能性があることを長年知っていました。 米国医師会の2016年の報告書によると、夜間に光にさらされる量が増えると睡眠サイクルが乱れ、がんや心血管疾患に関連することがわかっています。 一方、光害による生態系への影響は世界中に広がっています。 オスのコオロギの生殖パターンに影響を与える可能性があり、コオロギが通常仲間を呼ぶ夜ではなく日中に鳴くようになります。 ウミガメの赤ちゃんは、孵化すると海に急ぐことで捕食者から逃れるように進化しており、海岸近くの光で方向感覚を失うことがあります。 フクロウは獲物に対するステルス性の利点を失います。 木々でさえ、周囲の明るさが季節に関する誤った情報を与えてしまうため、葉を長く保持し、本来よりも早く芽吹くのに苦労することがあります。

天文学者、政策立案者、照明専門家は皆、光害を軽減する方法を見つけるために取り組んでいます。 その多くは、都市の街路灯などの屋外設備に発光ダイオード (LED) を設置することを主張しています。 LED 街路灯のワット数は、従来のナトリウム蒸気街路灯と効率が同等になり、場合によってはより効率的になります。 しかし、決定的な違いは、ターゲット領域に光を当てるのが得意であることです。つまり、目的の照明を達成するために全体的に必要な光とエネルギーが少なくなります。

パリ、ニューヨーク、上海など、世界中のいくつかの主要都市は、エネルギーとコストを節約するためにすでに LED を広く採用しています。 しかし、研究の増加により、LED への切り替えは一部の人が期待する簡単な万能薬ではないことが示唆されています。 多くの場合、LED の設置により光害が悪化しています。 問題を軽減する方向に舵を切るには、単にエネルギー効率の高い設備を購入するだけでは不十分です。 都市は暗い空に優しい政策を策定する必要があり、照明専門家はそれらの政策を成功させる製品を設計および製造する必要があります。 そしてポーランドのグダニスク工科大学の建築学科助教授カロリナ・ジエリンスカ・ダブコフスカ氏を含む多くの光害専門家は、今すぐそうし始めなければならないと述べている。 国際エネルギー機関によると、LEDはすでに世界の照明売上の半分以上を占めています。 最新の LED は初期投資が高く耐久性があるため、都市は最初から適切に移行する必要があり、そうでないと数十年にわたる影響に直面する可能性があります。

Zielinska-Dabkowska 氏は、LED 使用の可能性と欠点を誰よりもよく理解しているかもしれません。 2000 年代、彼女はさまざまな照明会社でニューヨーク市のトリビュート・イン・ライト記念碑などの注目を集めるプロジェクトに取り組みました。 この印象的なインスタレーションは、2 本の光線を空に放ち、9 月 11 日で失われた 2 つの世界貿易センター タワーを反響させます。 2002 年に完成して間もなく、この記念碑は渡り鳥を催眠術の光の中に閉じ込めていることが判明しました。

現在、この作品は鳥の飛散を考慮して時々スイッチが切られているが、光害は最終的にジエリンスカ＝ダブコフスカにとって無視できない問題となり、解決策の研究を作品に組み込んだ。 「変化を起こしたかったのです」と彼女は言います。

感覚的都市主義の成長分野は、近隣地域やプロジェクトを評価する方法を変えています。

ジエリンスカ＝ダブコウスカ氏によると、光害には主に 4 つの要素があるという。 最も目立つのは空の輝きで、数百マイル離れた渡り鳥に影響を与える可能性があります。 もう 1 つは光の侵入、つまり境界線を越える光子です。 それらは窓から侵入し、睡眠や概日リズムに影響を与える可能性があります。 一方、グレアとはコントラストの変化であり、明るい場所から暗い場所へ歩いていくときに発生し、目を強制的に調整する必要があります。 最後に、最も重要なのは過剰照明、つまり必要以上に物を照らすことだと彼女は言います。

LED には、これら 4 つの問題すべてに対処できる可能性があります。 たとえば、電球は、遠隔から調整およびプログラムできる「スマート」ハウジングに取り付けることができます。 「LED は制御できます」と Zielinska-Dabkowska 氏は言います。 「0%まで暗くすることができます。」

ツーソン市は 2016 年に街路灯にスマート照明制御を導入し、18,000 個のナトリウム灯をシールド付き LED に置き換え、光が上方に漏れるのを防ぎました。 Barentine 氏が筆頭著者である 2018 年の研究では、移行後にツーソンの空の輝きが 7% 減少したことがわかりました。 これらの照明の「色温度」（業界がトーンの暖かさまたは冷たさを説明するために使用する尺度）は、適度な 3,000 K です。しかし、その色温度は現在、昨年リリースされた屋外照明に関する IDA ガイドラインを超えています。 研究者らは、より暖かい 2,200 K の温度がより良いカットオフであることに同意しています。 ケルビン値が高く、より青く寒色系の光は、人間や動物の概日リズムの乱れを示す最も明確な証拠を示しており、これが健康と環境への一連の影響を引き起こします。

LEDへの切り替えは環境面での勝利として常々称賛されてきたが、専門家らはLEDが極端に利用されることが多いと言う。 ツーソン在住でIDAの技術ディレクターでもあるピート・ストラッサー氏によれば、問題の1つは、街路を明るくする能力を自慢してきたロサンゼルスなどの都市での明るい白色LED照明の過剰使用だという。 「人々は白い光のほうがずっと安全だと感じていると聞いています」と、当時ロサンゼルス市の街路照明部長だったエド・エブラヒミアン氏は、2014年のエネルギー省のLED街路灯に関するビデオの中で述べた。 光害の専門家らは、この安心感は、白色光の下でより広い範囲の色が見えるため、より良く見えるという感覚が得られるという事実から来ているようだと述べている。

人工光は、1992 年から 2017 年の間に世界中で推定 49% 増加し、一部の地域では 400% も増加しました。

光害の地球規模の広がりを追跡することは困難です。 マドリッド・コンプルテンセ大学の天体物理学博士研究員アレハンドロ・サンチェス・デ・ミゲル氏によると、研究者らは主に低解像度衛星センサーと国立極軌道パートナーシップ衛星スオミに搭載された放射計スイートに頼ってきたという。 この機器は高解像度の画像を提供しますが、その赤外線センサーは多くの LED に見られる波長を除外します。 「ライトに含まれるブルーライトが多いほど、衛星が認識する光は少なくなります」とサンチェス・デ・ミゲル氏は言う。 「私たちは色盲なので、すべてが赤だと思っています。」 昨年、彼と彼の同僚は、これまでの研究では地球全体の光の放出がおそらく低水準であることを発見した。 彼らの研究では、人工光は1992年から2017年の間に地球上で少なくとも49％増加し、一部の地域では400％にも達したと推定されている。

この成長の一部には、人口増加や電化などの要因に加え、冷白色 LED の採用が寄与している可能性があります。 魅力は理解できる。 Zielinska-Dabkowska氏は、それらは暖色系LEDよりも安価で効率的だと説明する。

しかし、光害のスイッチを入れるには、色を変えるだけではありません。 温かみのある色調に見える LED でさえ、私たちの脳には日光を知らせる青色のスパイクがまだある、とジエリンスカ・ダブコウスカ氏は言う。 そして、2021年にIntegrative & Comparative Biology誌に掲載された研究結果によると、種が異なれば光に対して多様な反応を示すという。 たとえば、硬骨魚類の淡水種では、光受容体が海洋種よりも赤に敏感であり、この違いは、類似の動物間でも光に対する反応が複雑であることを示しています。 この研究は、光害に対処する取り組みが「感覚システムに関する基礎知識よりも早く蓄積されている」と警告している。 ネバダ大学リノ校の博士課程候補者であり、この研究の筆頭著者であるヴァレンティナ・アラアサム氏は、単一の色相（たとえ暖色系であっても）を選んでそれを夜に吹き飛ばすと、重大な影響を与える可能性が高いと述べている。 「種の相互作用に影響を与えるものはすべて、最終的に進化と種の分布に影響を及ぼします」と彼女は言います。 「都市や光にうまく適応できる動物が都市に移り住み、適応できない動物が都市から出ていきます。」 彼女は、それは本当に急速に大きくなっている問題だと言います。

Barentine 氏は、色を遮蔽、明るさ、分布、タイミングなどの他の側面から切り離して捉えることはできないと述べています。 たとえば、暗い空に優しい照明は、強度が低くても寒色系の光を持ち、最終的には青色光の放射が少なくなる可能性があると彼は言います。

光害研究者にとって、克服すべき重要なハードルはもはやテクノロジーではなくコミュニケーションです。 「この分野でさらなる進歩を遂げる上での最大の障害は、市政に携わる人々の認識と教育の欠如です」と、現在独立コンサルタントとしてダークスカイ政策に取り組んでいるバレンタイン氏は言う。

同氏によると、地方自治体で日常の意思決定や勧告を行うのは、選挙で選ばれた役人ではなく、市の行政官やエンジニアなどのキャリア公務員がほとんどだという。 「良くも悪くも、彼らの情報の多くは照明業界から来ているというのが私の認識です」とバレンティーン氏は言う。 最近まで、これらの企業は光害研究者と対立していたとバレンタイン氏は言う。 「照明製造業界内には非常に懐疑的な見方がありました」と彼は言い、問題は単純で、光は善であり闇は悪であるという本質的な信念があったのではないかと付け加えた。

バレンティン氏は、自分の作品が「暗い地面」ではなく「暗い空」についてのものであることを照明業界に必ず伝えるようにしていると語った。 IDA は 1980 年代から産業界と協力してきました、と彼は言います。「私たちのメッセージは、非常に多くの言葉で言えば、『光害を削減する原則に従えば、現在販売している照明よりも少ない照明を販売することはありません。別の照明も販売する予定です。」

それでも、完璧な照明を約束する白色 LED の出現とその後のブームにより、現実か認識かにかかわらず、目標のずれが生じました。 照明の専門家や研究者は、根本的に異なる方法で光について語り続けました。

コミュニケーションのギャップを説明し、定量化するために、ベルリンのライプニッツ淡水生態学・内陸水産研究所の博士候補者で、ジェリンスカ・ダブコウスカ氏と共同研究しているカトリーヌ・ペレス・ベガ氏は、夜間の人工光に関する200件以上の研究の系統的レビューを主導した。 今年初めにジャーナル「サステナビリティ」に掲載されたこの結果では、研究者と、照明建築家、都市照明デザイナー、電気照明エンジニアなどの専門家との間に断絶があることが判明した。 場合によっては、2 つのグループが本質的に異なる言語を話していました。 たとえば、人工光を研究している人は明るさについて語るのに「放射照度」と呼ばれる指標を使用しますが、照明業界の研究者は「照度」と呼ばれる別の指標を使用しています。 19 の光の物理的測定値のリストの中で、同じレベルで使用されている用語は 1 つだけであり、どちらのグループでも使用されることはほとんどありません。

「（このレビューは）長い間待ち望まれていたこの分野での議論を刺激したと思います」とバレンタイン氏は言う。 「私たちは同じような目標を持っているにもかかわらず、実際にそうしていると思いますが、お互いに話がすれ違うことが多いことに気づき始めています。」

アリゾナ州には、数十の天文台と乾燥した砂漠の空があり、天文学研究の主要な拠点です。 その結果、ツーソンはダークスカイへの取り組みで比較的成功を収めている。 しかし、他の都市では優先順位が異なります。 たとえば、ピッツバーグにも天文台が近くにありますが、大気汚染、食の砂漠、道路維持など、同市が取り組んでいる他の問題に比べれば、光害は取るに足らない懸念のように思える人もいます。 それでも、カーネギーメロン大学（CMU）の物理学講師兼助教授であるダイアン・ターンシェック氏は、この問題に対処するのは難しくないと考えている。

ターンシェクは 1970 年代にアリゾナ大学で天文学を学んでいた間、星空の下で多くの夜を過ごしました。 数十年後、彼女は火星に似た過酷で孤立した環境で暮らす方法を学ぶための NASA の研究所、火星砂漠研究ステーションに参加するために一時的に戻りました。

ターンシェクは再び砂漠の星空に触発され、ピッツバーグに戻ったとき、暗い空を声高に主張するようになりました。 しかし、彼女は話を聞いてもらうのに苦労しました。 彼女の経験によれば、照明専門家は光害が研究分野であるという認識は「ゼロ」です。 「私たちは同じ単位で話しているわけでもありません」と彼女はペレス・ベガの研究を指して言う。 「重複はありません。」

今年初め、ピッツバーグは街路灯の改修工事に着手する予定だった。 しかしターンシェク氏は、そのプロセスは不透明だと言う。 プロジェクトの以前の説明では、市は15,000個の新しいLEDを追加する予定であると述べられていたが、トゥルシェク氏はそれが過剰照明につながるのではないかと懸念していた。

ピッツバーグ市モビリティ・インフラストラクチャー局のシニアマネージャー、アンジー・マルティネス氏によると、市の最新の見積もりでは、3,000～15,000個の新しいLED照明が必要になるという。 しかし、優勝したコンサルタントの最初の仕事は、個々の街路灯の現状とその全体的な配置に対処する、市全体の街路灯の在庫管理です。 「この規模のプロジェクトに取り組む際の課題は、プロジェクトが非常に複雑になることです」とマルティネス氏は言います。 「ピッツバーグ市のすべての照明が最適な場所にあると単純に考えることはできません。」 最終的に街灯の総数が減少する可能性がある、と彼女は言う。

現在の提案の仕様は、昨年秋に可決されたピッツバーグの暗い空条例に沿った 3,000 K の色温度カットオフを含む、計画の出発点を提供します。 しかし、マルティネス氏は、それが最大値であり、コンサルタントを探す際には、どのコンサルタントが暗い分野の専門知識を持っているかを考慮することになると述べています。 市はまた、予算とインフラストラクチャが許す限り、照明レベルを制御し、いつ停電が発生したかを知ることができる一種の「スマート」照明である「ネットワーク照明管理システム」を検討している。

マルティネス氏は、重要なマイルストーンに到達すると、市全体での取り組みと状況の最新情報が発表されるだろうと述べています。 「現在、評価期間中です」と彼女は言い、次のマイルストーンは新しい契約の承認であると付け加えた。 彼女は「街路照明に対する熱烈な関心」があることを認めており、彼女もこのプロジェクトが実現することを切望していると述べた。「物事が静かになっているように見えるからといって、作業が行われていないという意味ではありません」。

現在、光害の専門家とは会っていないが、マルティネス氏は、前回の提案ラウンドで会ったCMUのスティーブン・クイック氏とダイアン・ターンシェック氏が、ダークスカイ条例の採択に「貢献」したと語る。

ジエリンスカ＝ダブコフスカさんによると、ここ数カ月間、彼女の「赤ちゃん」は、5月にバーチャルで開催された300人以上の照明専門家と光害研究者が集まる国際的な会合である「夜の責任屋外照明会議」の第一回目となったという。 バレンティン氏も講演者の中にいた。 「これは、研究テーマとしてだけでなく、屋外照明の専門家の興味を引くものとしても、これらすべてが本格的に進んでいることの表れです」と彼はこのカンファレンスについて語った。

ただし、やるべきことはまだあります。 IDAは最近、光害研究の現状をまとめた報告書を発表した。 18ページの報告書には、光害に対する政府政策の全体的な有効性など、いくつかの分野で対処すべき知識のギャップのリストが含まれている。 もう1つは、市の街路灯以外の発生源からの光害がどの程度あるのかという問題であり、2020年の調査では、街路灯以外の光害はツーソンの光害のわずか13％を占めていることが判明した。 残りが何であるかは明らかではありませんが、バレンタイン氏は、米国とヨーロッパで次に大きな供給源は、派手な屋外の LED 看板や駐車場照明などの商業用照明ではないかと考えています。

ツーソンの最高建築責任者であるクレイトン・トレビリアン氏は、企業と協力して光の排出量を削減するのは困難な場合があると語る。 「建物内に光源がある場合、それが屋外に光を発している場合でも、技術的には屋外照明規定によって規制されません」とトレビリアン氏は言う。 同氏によると、市の規制を回避するために、企業が建物内の電飾看板を停止し、屋外に向けたケースもあるという。

光害の専門家は一般に、光が多ければ安全性が高まるという実質的な証拠はないと述べている。

照明条例を施行しようとしている都市にとって、直面する最大の障害は「無関係な」議論、具体的には屋外照明の明るさを下げると広告収入が減り、都市が犯罪に対してより脆弱になるという主張だ、とトレビリアン氏は言う。 ダークスカイルールをうまく施行するための鍵は、国民を教育し、例外を求めたり抜け穴を悪用したりする人々に屈しないことだ、と彼は言う。

光害の専門家は一般に、光が多ければ安全性が高まるという実質的な証拠はないと述べている。 たとえばツーソン市では、2017年に市が夜間の街灯を暗くし、屋外の照明を制限し始めてからは、交通事故も犯罪も増加していないようだとバレンタイン氏は言う。昨年、ペンシルバニア大学の研究者らは、1年間で30万件の街路灯の停電とともに犯罪発生率を分析した。 8年間の期間。 彼らは、影響を受けた通りの犯罪率に影響を与える「証拠はほとんどない」と結論づけた。実際、加害者は明るい隣接する通りを探していたようだ。 バレンティーン氏は、「戦略的に配置された照明」が交通事故の減少に役立つ可能性があるという証拠がいくつかあると言う。 「それを超えると、状況はすぐに不透明になります」と彼は言います。

それでも、安全に対する認識は都市が真剣に受け止める必要がある要素であるとバレンティン氏は言う。 たとえば、今年初めにジャーナル「リモートセンシング」に掲載された研究では、中国の大連市のさまざまな地域の人々は、一定レベルの暖かい光の中でより安全だと感じており、これは制御されたLED照明で簡単に達成できることが判明した。

多くの光害専門家は、空を照らしすぎないようにLEDを最大限に活用する必要があると述べています。 責任ある照明は誰にとっても不利益をもたらすものではないようですが、夜には克服しなければならない神秘主義があります。「一日の終わりには、暗闇に対する人間の根深い恐怖が存在するのです。」とバレンティーン氏は言います。

シェル・エバーグリーンは、コロラド州ボルダーに拠点を置く科学ジャーナリスト兼マルチメディア専門家です。

このストーリーは、夜間の責任ある屋外照明会議の名前を修正するために更新されました。

この記事は、2022 年 9 月/10 月号の一部です。

「これらの生物が私たちよりも賢くなるのではないかということで、突然考え方を切り替えました。」

学生のカンニングに関する物語だけでは、すべてが語られるわけではありません。 生成 AI が実際に学習を改善できると考える教師たちを紹介します。

職場ツールの魅力は、仕事プロジェクトの組織化をはるかに超えています。 多くのユーザーは、自由時間を管理するのにも同様に便利だと感じています。

これまで、コーディングを学ぶ取り組みは少数の人に機会を提供してきましたが、新しい取り組みは包括的なものを目指しています。

特別オファー、トップ記事、今後のイベントなどをご覧ください。

メールを送信していただきありがとうございます。

何か問題があったようです。

設定を保存できません。 このページを更新して、もう一度更新してみてください。 このメッセージが引き続き表示される場合は、受信を希望するニュースレターのリストを添えて、[email protected] までご連絡ください。