Ochrana tmavé a klidné oblohy
Úvod
Dívat se na hvězdy a souhvězdí, pozorovat padající hvězdy a komety je příjemná volnočasová aktivita, která nás spojuje s naším kosmickým domovem. Astronomie je také považována za nejstarší vědu lidstva. Lidé po tisíce let využívají hvězdy na nebi k navigaci a měření času. V posledních desetiletích se však kvalita noční oblohy v důsledku lidské činnosti snížila, a to jak díky znečištění atmosféry, včetně světelného znečištění, tak díky zvyšujícímu se leteckému provozu nebo vysokému počtu družic na nízkých oběžných drahách.
Podle zprávy z roku 2016 omezuje světelné znečištění možnost spatřit noční oblohu u více než 80 % světové populace. Pohled na majestátní pás Mléčné dráhy táhnoucí se noční oblohou se rychle stává minulostí a dnes již několik generací lidí vyrostlo v místech, kde nikdy nespatřili skutečnou krásu noční oblohy. Třetina obyvatel planety dnes v noci nevidí Mléčnou dráhu kvůli světelnému znečištění. Nově vypouštěné družice navíc začínají měnit způsob, jakým noční oblohu vnímáme a znehodnocují estetickou i informační hodnotu astronomických snímků.
Jaké jsou druhy znečištění s dopadem na oblohu a co dělá ESO pro jejich regulaci?
Hrozby pro oblohu
Světelné znečištění
Světelné znečištění je obvykle definováno jako „umělé světlo svítící tam, kde není žádoucí ani potřeba“. Má za následek zvýšení jasu tmavé noční oblohy, což v oblastech s vysokým světelným znečištěním způsobuje potíže při astronomických pozorováních. Světelné znečištění je důsledkem rostoucí industrializace a neefektivního nebo nadměrného využívání světelných zdrojů nejen ve městech. Mezi zdroje světelného znečištění patří vnitřní i vnější osvětlení, přičemž vnější světelné zdroje – pouliční osvětlení, reflektory a světelné reklamní billboardy – mají výraznější dopad na noční životní prostředí
Jednou z dotčených skupin, pro které jsou následky světelného znečištění obtížnou výzvou, jsou profesionální astronomové. Rozptýlené světlo dokáže doslova rozzářit oblohu, což pozorovatelům stěžuje zaznamenávání slabých kosmických objekt;: čím jasnější je obloha, tím méně hvězd lze spatřit. To má výrazný vliv na zobrazování noční oblohy a použití fotometrických technik (které měří množství světla přicházejícího z astronomických objektů) z povrchu Země. Je totiž obtížné oddělit světlé pozadí oblohy uměle zvýšené světelným znečištěním od slabých signálů z vesmíru, které astronomové zkoumají.
Světelné znečištění ale ovlivňuje také amatérské astronomy, náhodné pozorovatele, veřejnost i zvířata. Světlo může pronikat do ložnic, rozptylovat řidiče a narušit přirozené vnitřní hodiny lidí i zvířat. V roce 2017 byla Nobelova cena za fyziologii a medicínu udělena skupině vědců, jejichž objevy prokázaly, že lidské tělo vyžaduje přirozený rytmus střídání denního světla a tmy v noci, aby zůstalo zdravé. Následné studie ukázaly možnou souvislost rostoucího světelného znečištění se zvýšeným výskytem některých typů rakoviny.
Divoká zvířata ve venkovských i městských oblastech trpí narušením životného prostředí světelným znečištěním. Hejna stěhovavých ptáků i některý hmyz se orientují pomocí Mléčné dráhy a světelné znečištění jim navigaci znesnadňuje. Světelné znečištění sebou nese také obrovské plýtvání energií, kterou je potřeba na výrobu umělého světla. Například studie z roku 2012 ukázala, že jedno malé město v Itálii využilo 60 % své spotřeby energie jen na pouliční osvětlení. Omezení nadměrného osvětlení by proto mohlo pomoci snížit naši uhlíkovou stopu.
Aby se astronomové problému světelného znečištění vyhnuli, staví své dalekohledy daleko od měst v odlehlých oblastech s tmavou oblohou, jako je například Observatoř ESO Paranal v chilské poušti Atacama. Ale i na tak odlehlých místech je (dnes již zdaleka ne) nedotčená tmavá obloha stále více ohrožena světelným znečištěním spojeným s rozvojem blízkých měst.
To get around the problem of light pollution, astronomers build their telescopes far from cities in secluded dark-sky zones such as ESO’s Paranal Observatory in Chile’s Atacama Desert. But even in such remote locations, the pristine dark skies are increasingly at risk from light pollution due to the urban growth of cities near the observatories.
Družice na nízké oběžné dráze
V boji za ochranu našeho pohledu na noční oblohu se ale objevila nová hrozba: velký počet družic vynášených na nízké oběžné dráhy kolem Země. Společnosti jako SpaceX, Amazon a OneWeb by mohly v nadcházející dekádě umístit na tyto oběžné dráhy až 100 000 satelitů. I když jsou tyto družice důležité pro globální komunikační sítě, mohou ovlivňovat astronomii svým vysokým počtem, jasností na obloze a vyzařováním v rádiovém oboru. Když je satelit osvětlen Sluncem, vypadá jako jasný bod pohybující se po obloze, téměř jako vzdálené letadlo. Vzhledem k vysokému počtu družic může odražené sluneční záření narušit měření prováděná na pozemních observatořích, a to zejména za soumraku.
Pozorování pomocí dalekohledů na nízké oběžné dráze Země, jako je Hubbleův kosmický teleskop NASA/ESA, mohou být některými družicemi také ovlivněna, protože prolétají také jeho zorným polem. Samotné kosmické dalekohledy by také mohly být poškozeny (nebo dokonce zničeny) při srážkách s jinými nefunkčními družicemi nebo komickým smetím (jak je ztvárněno ve filmu Gravitace z roku 2013, ve kterém se teleskop HST roztříští po srážce s troskami).
Nad všemi observatořemi bude narůstat počet spatřitelných/zachytitelných družic. To bude mít znatelný vliv na pořizování širokoúhlých snímků v průběhu soumraku či úsvitu.
These satelDružice představují problém také pro radioastronomii. V každém okamžiku se nad obzorem při pohledu z každé observatoře budou nacházet stovky aktivních rádiových vysílačů, které ovlivní měření prováděná vysoce citlivými radioteleskopy, jako je APEX nebo ALMA, jejichž evropským partnerem je ESO. (Upozorňujeme však, že podrobné studie vlivu družicových konstelací na zařízení ALMA nebo APEX se provádějí, ale dosud nebyly uzavřeny.)
ESO se aktivně podílí na studiích zaměřujících se na potenciální vliv nových družicových konstelací. V roce 2020 jedna ze studií ESO nastínila možné dopady na pozemská pozorování vesmíru v optické a blízké infračervené oblasti. Ukázalo se, že dalekohledy ESO, jako je VLT (Very Large Telescope) a připravovaný ELT (Extremely Large Telescope), oba pracující v chilské poušti Atacama, budou těmito satelity „středně ovlivněny“. Novější studie, rozšiřující předchozí analýzu a publikovaná v roce 2022, tato zjištění upřesnila.
Efekt je výraznější u dlouhých expozic pořizovaných za soumraku či úsvitu - až 3 % z nich může být poškozeno. Studie také zjistila, že největší dopad budou mít družicové konstelace na širokoúhlé přehlídkové systémy, jako je budovaná observatoř Very C. Rubinové (NSF, USA; není zařízení ESO), u které bude „vážně ovlivněno“ 30–50 % pozorování prováděných za soumraku či úsvitu.
Posláním ESO je chránit tmavou a klidnou oblohu
ESO se aktivně zapojilo do kampaně za zachování tmavé a klidné oblohy a účastní se mnoha projektů podporujících snížení znečištění způsobeného rozptýleným světlem, satelitními konstelacemi i letadly. Například nad observatoří ESO Paranal je v platnosti omezený letový řád - letadla prolétají kolem observatoře takovým způsobem, aby se z pohledu dalekohledů neocitla výše nad obzorem, než je stanovený limit.
Prostřednictvím Společné komise ESO a chilské vlády (ESO-Government of Chile Joint Committee) financuje ESO řadu regionálních a národních iniciativ zaměřených na zvyšování povědomí o světelném znečištění u široké veřejnosti. Rovněž důležité je, že ESO a partnerské observatoře sponzorují a financují Kancelář pro ochranu kvality oblohy v Severním Chile (Office for the Protection of the Sky Quality in Northern Chile, OPCC), jejímž posláním je chránit noční oblohu v oblastech Antofagasta, Atacama a Coquimbo před světelným znečištěním. OPCC spolupracuje s astronomickými organizacemi a chilskými úřady, aby nalezly praktická řešení hrozby stále jasnějšího nebe - od poradenství místním občanům ohledně návrhu osvětlení až po zavádění nových osvětlovacích standardů.
ESO důrazně varovalo před nebezpečím, které představují satelitní konstelace pro pozemní astronomické observatoře. Vědci z ESO a političtí experti utvořili mezinárodní Pracovní skupinu pro tmavou a klidnou oblohu (Dark and Quiet Skies Working Group) ustavenou Mezinárodní astronomickou unií (IAU), která shrnula své závěry o ochraně temné a klidné oblohy ve dvou zprávách zveřejněných v letech 2020 and 2021.
Ve spolupráci s IAU a dalšími partnerskými organizacemi ESO rovněž podala petici k Výboru OSN pro mírové využití vesmíru (COPUOS, Committee on the Peaceful Uses of Outer Space) s požadavkem lepší ochrany tmavé a rádiově klidné/tiché oblohy. V roce 2022 skupina předložila výboru COPUOS dokument, který byl projednán na 59. zasedání Vědeckotechnického podvýboru (59th session of the COPUOS Science and Technical Subcommittee) COPUOS. Bylo to poprvé, kdy byla tmavá a klidná obloha předložena jako formálním bod programu jednání Organizace spojených národů.
"Je (...) v zájmu celé mezinárodní vědecké komunity chránit na globální úrovni možnosti astronomického pozorování před nepříznivými, rušivými a škodlivými umělými vlivy." Dokument OSN COPUOS o ochraně temné a klidné oblohy, 2022
Pro ESO je velmi důležité mít stálý přehled o různých politických iniciativách týkajících se astronomie, proto je stálým pozorovatelem v komisi COPUOS. ESO je také zapojeno do činnosti mnoha dalších organizací, které podporují ochranu temné a klidné oblohy, je stálým členem Mezinárodní asociace pro tmavou oblohu (International Dark-Sky Association) a pozorně sleduje další regionální iniciativy, jako je například Evropská konference pro tmavé nebe (European Dark Skies Conference). ESO je také přispívajícím členem Centra pro ochranu temné a klidné oblohy IAU před rušením družicovými konstelacemi (IAU Centre for the Protection of the Dark and Quiet Sky from Satellite Constellation Interference), které bylo založeno v dubnu 2022 s cílem koordinovat mezinárodní multidisciplinární úsilí o zmírnění negativních dopadů družicových konstelací na optická a radioastronomická pozorování stejně jako na prožitek lidí z krásy noční oblohy.
ESO se také podílí na iniciativách, jejichž cílem je ochrana tmavé a klidné oblohy pro každého. Účastní se projektů jako je konsorcium STARS4ALL financované Evropskou unií nebo iniciativa Starlight (Starlight Initiative), podporovaná organizacemi UNESCO, IAU, UNWTO (United Nations World Tourism Organisation) a dalšími.
„Neznečištěná noční obloha, která umožňuje rozjímat pod nebeskou klenbou, by měla být považována za základní sociokulturní a environmentální právo,“ uvádí rezoluce IAU o noční obloze. „Noční obloha byla a je inspirací lidstva a její obdiv představuje základní prvek ve vývoji vědeckého myšlení všech civilizací."