La pollution lumineuse obscurcit le ciel nocturne. RIP Observation des étoiles

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Une initiative scientifique citoyenne appelée Globe at Night a des nouvelles qui donnent à réfléchir pour l’humanité. Notre lumière artificielle noie le ciel nocturne pour de plus en plus de personnes. Et cela se produit plus rapidement que prévu.

Globe at Night est un projet international de science citoyenne dirigé par le NOIRLab de la National Science Foundation. Il sensibilise à la pollution lumineuse et à son impact sur notre vision du ciel nocturne. Un nouvel article de recherche basé sur les données d’observation de Globe at Night montre que le ciel nocturne moyen est devenu 10% plus lumineux chaque année sous la lumière artificielle au cours des onze dernières années. Et à mesure que notre lumière artificielle devient plus brillante, de plus en plus d’étoiles s’obscurcissent.

L’article est “Les scientifiques citoyens signalent des réductions rapides mondiales de la visibilité des étoiles de 2011 à 2022”, et il a été publié dans la revue Science. L’auteur principal est Christopher Kyba, chercheur au Centre de recherche allemand pour les géosciences.

“L’introduction de la lumière artificielle représente probablement le changement le plus radical que les êtres humains aient apporté à leur environnement.”

Christopher Kyba, Centre de recherche allemand pour les géosciences.

Nous devrions pouvoir voir plusieurs milliers d’étoiles par une nuit claire. Nous devrions également pouvoir voir le grand arc de la Voie lactée. Mais cela devient de plus en plus difficile pour de plus en plus de gens. Notre éclairage artificiel croissant en est responsable, mais il est difficile à mesurer avec des satellites. Une grande partie de notre lumière artificielle se propage horizontalement, ce que les satellites ne peuvent pas mesurer efficacement.

Debout à côté de la Voie lactée. Noyer le ciel nocturne avec de la lumière artificielle nous éloigne de la nature, et ce n'est pas bon pour les humains. Crédit : P. Horálek/ESO
Debout à côté de la Voie lactée. Noyer le ciel nocturne avec de la lumière artificielle nous éloigne de la nature, et ce n’est pas bon pour les humains. Crédit : P. Horálek/ESO

Les auteurs de cet article ont obtenu leurs données auprès de citoyens scientifiques participant à Globe at Night. Les participants ont évalué leur vision du ciel nocturne en la comparant à un ensemble standard d’images. Les images ont été calibrées pour montrer le ciel nocturne tel que vu par chaque participant à son emplacement sur Terre. Les images sont sur un dégradé de sorte que chacune montre progressivement moins d’étoiles pour imiter l’augmentation de la pollution lumineuse. Les participants ont ensuite sélectionné l’image qui correspondait le mieux à leur vue réelle. Les données donnent une estimation de ce qu’on appelle la magnitude limite à l’œil nu. Il indique à quel point un objet du ciel doit être brillant pour être vu.

Ce sont des exemples de cartes stellaires utilisées dans le projet de science citoyenne Globe at Night. Ce sont ceux de 30 o nord montrant la constellation d'Orion. Les participants ont comparé leur vue à l'œil nu avec ces graphiques. Le coin supérieur gauche représente la vue d'un centre-ville et le coin inférieur droit représente la vue d'un endroit éloigné. Crédit d'image : Kyba et al. 2023.
Ce sont des exemples de cartes stellaires utilisées dans le projet de science citoyenne Globe at Night. Ce sont ceux du 30 o nord montrant la constellation d’Orion. Les participants ont comparé leur vue à l’œil nu avec ces graphiques. Le coin supérieur gauche représente la vue d’un centre-ville et le coin inférieur droit représente la vue d’un endroit éloigné. Crédit d’image: Kyba et coll. 2023.

L’étude montre que notre pollution lumineuse croissante a un effet profond. Environ 30% des personnes dans le monde et environ 80% des personnes aux États-Unis ne peuvent plus voir la Voie lactée. Cela change plus vite que ne le pensaient les scientifiques. Mais ils ont basé leurs conclusions sur des données satellitaires, qui ont du mal à mesurer la lueur de la lumière de surface. Le Globe at Night collecte des données depuis le sol, et cette étude est un signal d’alarme.

Voici à quoi ressemble la lueur du ciel à Mexico. Par Fernando Tomás de Saragosse, Espagne – Flickr, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=348732
Voici à quoi ressemble la lueur du ciel à Mexico. Par Fernando Tomás de Saragosse, Espagne – Flickr, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=348732

À une époque où la guerre fait rage en Europe et où l’humanité est confrontée au changement climatique, les changements dans le ciel nocturne peuvent sembler peu percutants. Mais il y a quelque chose de poignant et de triste là-dedans. Le ciel nocturne fait partie du patrimoine naturel et culturel de l’humanité. Et ça s’estompe sous nos yeux.

Pourtant, il ne s’agit pas seulement de la relation contemplative de l’humanité avec le ciel nocturne, quelque chose qui remonte bien loin dans la préhistoire. L’augmentation de l’éclairage artificiel se heurte à nos cycles naturels jour/nuit et peut nuire aux cycles de sommeil humains. Cela perturbe également la faune puisque leurs cycles naturels ont également évolué parallèlement au cycle naturel jour/nuit. Non seulement notre éclairage artificiel peut perturber l’habitat de la même manière qu’un bulldozer, mais il perturbe les relations prédateur/proie puisque les prédateurs utilisent la lumière pour chasser et les proies utilisent l’obscurité pour se cacher. C’est aussi éloigner les animaux nocturnes de nos zones éclairées.

Dans une interview sur Darksky.org, l’auteur principal de l’étude, Christopher Kyba, a déclaré : « L’introduction de la lumière artificielle représente probablement le changement le plus radical que les êtres humains aient apporté à leur environnement. Les prédateurs utilisent la lumière pour chasser et les espèces de proies utilisent l’obscurité comme couverture », a expliqué Kyba. « Près des villes, le ciel nuageux est maintenant des centaines voire des milliers de fois plus lumineux qu’il y a 200 ans. Nous commençons seulement à comprendre quel effet drastique cela a eu sur l’écologie nocturne.

Nous savons intuitivement que nous éclairons le ciel nocturne car nous sommes de plus en plus nombreux à vivre dans des villes de plus en plus grandes. Mais les données ont été difficiles à rassembler. C’est là qu’intervient Globe at Night. Depuis 2006, ils recueillent des données sur la visibilité stellaire. Dans leur article, les auteurs ont analysé plus de 50 000 observations soumises à Globe à la nuitt entre 2011 et 2022.

Ce chiffre de l'étude montre où les observations des scientifiques citoyens ont été réparties dans le monde. A montre le nombre d'observations par année et par continent, et B montre la distribution spatiale de toutes les années combinées. Crédit d'image : Kyba et al. 2023.
Ce chiffre de l’étude montre où les observations des scientifiques citoyens ont été réparties dans le monde. UN indique le nombre d’observations par année et par continent, et B montre la distribution spatiale de toutes les années combinées. Crédit d’image: Kyba et coll. 2023.

Les données tracent le prix croissant que nous payons pour notre pollution lumineuse. Il montre que pour le participant moyen à Globe at Night, le ciel devient 9,6 % plus lumineux chaque année. Au cours de l’enfance d’une personne moyenne, qui s’étend sur 18 ans, la luminosité du ciel nocturne augmente d’un facteur quatre. Ce n’est pas vrai partout sur Terre, donc ce ne serait pas si mal pour les habitants des régions rurales ou éloignées. Mais pour les habitants des villes ou des banlieues proches des villes, c’est probablement encore plus prononcé.

À ce rythme de changement, un enfant né dans un endroit où 250 étoiles étaient visibles ne pourrait en voir qu’environ 100 à l’âge de 18 ans. a déclaré l’auteur principal Kyba.

Cette figure de l'étude trace le facteur de luminosité du ciel (SBF) avec la magnitude limite de l'œil nu (NELM) pour illustrer comment nous perdons la visibilité du ciel nocturne. Un SBF de 1 indique la lumière des étoiles et un SBF de 10 indique que le ciel est 10 fois plus lumineux que la lumière des étoiles. (Puisqu'il s'agit d'une échelle logarithmique, celles-ci sont tracées comme log10SBF = 0 et 1, respectivement.) Des valeurs NELM plus petites sur l'axe y montrent que moins d'étoiles sont visibles. Le graphique trace les données de 2011, les données de 2021 et les données de toutes les années. Crédit d'image : Kyba et al. 2023.
Cette figure de l’étude trace le facteur de luminosité du ciel (SBF) avec la magnitude limite de l’œil nu (NELM) pour illustrer comment nous perdons la visibilité du ciel nocturne. Un SBF de 1 indique la lumière des étoiles et un SBF de 10 indique que le ciel est 10 fois plus lumineux que la lumière des étoiles. (Puisqu’il s’agit d’une échelle logarithmique, celles-ci sont tracées sous forme de logdixSBF = 0 et 1, respectivement.) Des valeurs NELM plus petites sur axe y montrent que moins d’étoiles sont visibles. Le graphique trace les données de 2011, les données de 2021 et les données de toutes les années. Crédit d’image: Kyba et coll. 2023.

Kyba était également l’auteur principal d’un article de recherche de 2017 sur l’éclairage artificiel. Il s’intitule “La surface de la Terre artificiellement éclairée la nuit augmente en éclat et en étendue”, et il a été publié dans la revue Science Advances.

Ce chiffre de l'étude de 2017 montre le taux de changement à l'échelle mondiale pour la surface et la luminosité. Les changements sont présentés sous la forme d'un taux annuel pour la zone éclairée (A) et la luminance des zones éclairées de manière stable (B). Les taux annuels sont calculés sur la base des changements sur une période de quatre ans de 2012 à 2016. Comme cela est basé sur des données satellitaires, une partie de ce qu'il montre est liée à la guerre (Syrie) et aux incendies de forêt (Australie.) Crédit d'image : Kyba et Al. 2017.
Ce chiffre de l’étude de 2017 montre le taux de changement à l’échelle mondiale pour la surface et la luminosité. Les changements sont présentés sous la forme d’un taux annuel pour la zone éclairée (A) et la luminance des zones éclairées de manière stable (B). Les taux annuels sont calculés sur la base des changements sur une période de quatre ans de 2012 à 2016. Comme cela est basé sur des données satellitaires, une partie de ce qu’il montre est liée à la guerre (Syrie) et aux incendies de forêt (Australie.) Crédit d’image : Kyba et coll. 2017.

Certains de nos problèmes d’éclairage sont liés à la technologie. Le développement des lampadaires à LED a créé un type d’éclairage plus économe en énergie qui a réduit le coût de l’éclairage des espaces extérieurs. La technologie d’éclairage à faible consommation d’énergie n’a cependant pas réduit la lumière, car elle est moins chère à utiliser. Les gens peuvent en utiliser plus sans payer plus. « Quel que soit le contexte historique ou géographique, les humains ont tendance à utiliser autant de lumière artificielle qu’ils peuvent en acheter pour environ 0,7 % du PIB », soulignent les auteurs de l’étude de 2017.

Une carte nocturne scintillante de l'Europe. La plupart des lumières de cette image sont des lampadaires, qui constituent la majorité de la pollution lumineuse. L'atmosphère diffuse la lumière, créant une lueur céleste. Images de l'Observatoire de la Terre de la NASA par Joshua Stevens, utilisant les données Suomi NPP VIIRS de Miguel Román, du Goddard Space Flight Center de la NASA
Une carte nocturne scintillante de l’Europe. La plupart des lumières de cette image sont des lampadaires, qui constituent la majorité de la pollution lumineuse. L’atmosphère diffuse la lumière, créant une lueur céleste. Images de l’Observatoire de la Terre de la NASA par Joshua Stevens, utilisant les données Suomi NPP VIIRS de Miguel Román, du Goddard Space Flight Center de la NASA

L’humanité a grandi sous le ciel nocturne, et les preuves des cultures anciennes le montrent clairement. De nombreuses structures anciennes encore debout aujourd’hui étaient orientées vers les objets célestes dans le ciel nocturne et le changement des saisons. On les appelle structures archéoastronomiques et observatoires archéoastronomiques. Du Machu Picchu au Pérou à Gaocheng en Chine, ces structures montrent à quel point la relation entre l’homme et le ciel était forte. (Il y a même des preuves que les Incas ont utilisé l’observatoire de Machu Picchu pour observer les Pléiades et chronométrer la plantation du maïs.)

Pour la majeure partie de l’humanité, notre lien avec la nature via le ciel nocturne est en train d’être rompu. Mais tout n’est pas perdu. Cela dépend en partie de la valeur que nous accordons au ciel nocturne et des politiques que nous sommes prêts à mettre en place. Le projet Globe at Night est important car il illustre les enjeux.

De l’article : « Nous tirons deux conclusions de ces résultats. Premièrement, la visibilité des étoiles se détériore rapidement, malgré (ou peut-être à cause de) l’introduction des LED dans les applications d’éclairage extérieur. Les politiques d’éclairage existantes n’empêchent pas l’augmentation de la lueur du ciel, du moins à l’échelle continentale et mondiale. Deuxièmement, l’utilisation d’observations à l’œil nu par des scientifiques citoyens fournit des informations complémentaires aux ensembles de données satellitaires.

“L’augmentation de la lueur du ciel au cours de la dernière décennie souligne l’importance de redoubler d’efforts et de développer de nouvelles stratégies pour protéger le ciel noir”, a déclaré la co-auteure de l’étude Constance Walker de l’Observatoire national d’astronomie optique. “L’ensemble de données Globe at Night est indispensable dans notre évaluation continue des changements de skyglow, et nous encourageons tous ceux qui le peuvent à s’impliquer pour aider à protéger le ciel étoilé.”

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