Eine Welt ohne Nacht? Was man über Lichtverschmutzung wissen muss

Pre-University Paper , 2017 , 29 Pages , Grade: 1

Physics - Astronomy

Licht ist eine natürliche Strahlung, welche seit Anbeginn des Universums durch chemische Prozesse erzeugt wird. Auch der Mensch entdeckte frühzeitig künstliche Lichtquellen für sich - zunächst in Form des Feuers - und entwickelte im Laufe der Jahre neue, von der Öllampe bis hin zur Glühbirne. Kaum eine Erfindung wird so häufig wie das künstliche Licht genutzt. Aus der heutigen Zeit wäre diese nicht mehr wegzudenken. Öffentliche Beleuchtung, Ausleuchtung in Räumen, die Verlängerung des Tages, Sicherheitsbeleuchtung, gezielte Belichtung von Gegenständen in der Werbung sind nur ein paar Gebrauchsbeispiele von Licht. Es hat für den Menschen eine große Bedeutung. Ebenso spielt es eine große Rolle in der Pflanzen- und Tierwelt. So ist das Licht ein natürlicher Zeitgeber, welcher auf dem Tag- und Nachtrhythmus und der Zeitspanne zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang beruht. Dementsprechend können sich Pflanzen und Tiere anhand des Lichts an Jahres - und Tageszeit orientieren und darauf basierend ihre Lebensvorgänge anpassen. Durch das vom Menschen entwickelte künstliche Licht ist eine neue Lichtquelle neben dem natürlichen Licht entstanden. Das künstliche Licht breitet sich merkbar immer weiter aus und dies kann man auch am heller werdenden Himmel erkennen. Weniger bekannt sind die dadurch entstehenden Folgen. Dieser Vorgang wird Lichtverschmutzung genannt, die Störung des natürlichen Lichtverhältnisses durch künstliche Lichtquellen.
Das harmlos erscheinende künstliche Licht hat eine dunkle Seite. „Über Millionen von Jahren haben sich Mensch und Tier an den Wechsel von Tag und Nacht optimal angepasst. Vor mehr als hundert Jahren hat der Mensch seine Welt mit elektrischem Licht aus dem Takt gebracht. Und in kürzester Zeit musste er sich an völlig neue Lebensbedingungen gewöhnen.“ Dabei ist es ein schleichender Prozess, welcher unbewusst im Hintergrund abläuft und dennoch schwerwiegend auf das gesamte Ökosystem Einfluss nimmt. Wie groß dieser Einfluss sein kann ist eine der Leitfragen dieser Jahresarbeit.
Ebenso nimmt die Lichtverschmutzung stetig zu. Dies wurde mit unzähligen Messungen belegt. Doch wie wird die Lichtverschmutzung gemessen? Hierfür gibt es verschiedene Messmethoden, welche in dieser Arbeit dargestellt werden.
Ebenfalls werden Gründe des stetigen Wachstums der Lichtverschmutzung sowie Lösungen untersucht. Aus all diesen Aspekten ergibt sich eine weitere Hauptfrage: Wird es eine Welt ohne Nacht geben? 

I Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Ursachen der Lichtverschmutzung

3 Geschichte der Lichtverschmutzung

4 Folgen der Lichtverschmutzung
4.1 Folgen für den Menschen
4.2Einschränkung astronomischer Beobachtungen
4.3F0lgen für die Umwelt

5 Verringerung der Lichtverschmutzung
5.1 allgemeine technische Maßnahmen
5.2gesetzliche Regelungen

6 Vergleich der Lichtverschmutzung in Dorf, Stadt und Großstadt
6.1 Messmethode Sky Quality Meter (SQM)
6.2Vergleichsmethode Bortle-Skala
6.3Messmethode Fotovergleich
6.4Berechnungsmethode Walker-Formel
6.5Messmethode sternenhelligkeit
6.6Vergleich der Messmethoden zur Ermittlung der Helligkeit des Nachthimmels

7 Schlussbetrachtung

II Quellenverzeichnis

11.1 Buchquellen:
11.2 Internetquellen:
11.3 mündliche Quellen:
11.4 Abbildungsverzeichnis
11.5 Tabellenverzeichnis

III Anhang
111.1 Carl Hauenschild Experiment zur Beeinflussung mariner Lebewesen..
111.2 Messung der Helligkeit unter Straßenlampen mit einem Luxmeter
111.3 Messung der Himmelshelligkeit mit Fotovergleich und Handy-App
111.4 Beleuchtungsarten und deren Eigenschaften:
111.5 Statistik zum Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke und Anzahl der Einbrüche ľ

1. Einleitung

Licht ist eine natürliche Strahlung, welche seit Anbeginn des Universums durch chemische Prozesse erzeugt wird. Auch der Mensch entdeckte frühzeitig künstliche Lichtquellen für sich - zunächst in Forni des Feuers - und entwickelte im Laufe der Jahre neue, von der Öllampe bis hin zur Glühbirne. Kaum eine Erfindung wird so häufig wie das künstliche Licht genutzt. Aus der heutigen Zeit wäre diese nicht mehr wegzudenken, öffentliche Beleuchtung, Ausleuch­tung in Räumen, die Verlängerung des Tages, Sicherheitsbeleuchtung, gezielte Belichtung von Gegenständen in der Werbung sind nur ein paar Gebrauchsbeispiele von Licht. Es hat für den Menschen eine große Bedeutung. Ebenso spielt es eine große Rolle in der Pflanzen- und Tierwelt. So ist das Licht ein natürlicher Zeitgeber, welcher auf dem Tag- und Nachtrhythmus und der Zeitspanne zwischen Sonnenauf- und Sonnenuntergang beruht. Dementsprechend können sich Pflanzen und Tiere anhand des Lichts an Jahres- und Tageszeit orientieren und darauf basierend ihre Lebensvorgänge anpassen. Durch das vom Menschen entwickelte künst- liehe Licht ist eine neue Lichtquelle neben dem natürlichen Licht entstanden. Das künstliche Licht breitet sich merkbar immer weiter aus und dies kann man auch am heller werdenden Himmel erkennen. Weniger bekannt sind die dadurch entstehenden Folgen. Dieser Vorgang wird Lichtverschmutzung genannt, die Störung des natürlichen Lichtverhältnisses durch künstliche Lichtquellen.

Das harmlos erscheinende künstliche Licht hat eine dunkle Seite, ״über Millionen von Jahren haben sich Mensch und Tier an den Wechsel von Tag und Nacht optimal angepasst. Vor mehr als hundert Jahren hat der Mensch seine Welt mit elektrischem Licht aus dem Takt gebracht. Und in kürzester Zeit musste er sich an völlig neue Lebensbedingungen gewöhnen.“¹ Dabei ist es ein schleichender Prozess, welcher unbewusst im Hintergrund abläuft und dennoch schwerwiegend auf das gesamte Ökosystem Einfluss nimmt. Wie groß dieser Einfluss sein kann ist eine der Leitfragen dieser Jahresarbeit.

Ebenso nimmt die Lichtverschmutzung stetig zu. Dies wurde mit unzähligen Messungen be­legt. Doch wie wird die Lichtverschmutzung gemessen? Hierfür gibt es verschiedene Mess­methoden, welche in dieser Arbeit dargestellt werden.

Ebenfalls werden Gründe des stetigen Wachstums der Lichtverschmutzung sowie Lösungen untersucht. Aus all diesen Aspekten ergibt sich eine weitere Hauptfrage: Kann es eine Welt ohne Nacht geben?

2. Ursachen der Lichtverschmutzung

Seit Anbeginn der Entdeckung des Lichts existierte Lichtverschmutzung. Die Zunahme dieser Verschmutzung wird der Weiterentwicklung der Leuchtmittel zugeschrieben. Doch ist dies der einzige Grund für die Zunahme?

Nur wenige wissen, dass Licht schädlich sein kann. So treten Missverständnisse bezüglich des Umgangs mit dem Licht auf, was einen der Hauptgründe für die Lichtverschmutzung dar­stellt. Die meisten dieser Irrtümer sind tief in uns verwurzelt und auf alte Denkweisen sowie Instinkte zurückzuführen. So beeinflusste zum Beispiel die Überlebensangst unseren Umgang mit Licht. In früheren Entwicklungsepochen wie der Steinzeit musste der Mensch immer seine Umgebung im Blick behalten, damit keine unerwarteten Gefahren auftraten. Doch in der Dunkelheit war das Blickfeld eingeschränkt, weshalb Licht überleben bedeutete. Mit der Zeit veränderten sich die Umstände, der Mensch rückte in der Nahrungskette auf und Licht wurde leichter zugänglich. Doch die alten Denkweisen und Instinkte blieben erhalten und man findet sie bis in die heutige Zeit wieder. Heutzutage wird Licht u.a. dafür verwendet die Nacht zu erhellen und so mehr Tätigkeiten in dieser Zeit zu ermöglichen. Es werden viele Orte wie Fußgängerüberwege, Flughafenlandebahnen, Nacht-Baustellen usw. beleuchtet. Ein Leben ohne Licht wäre in der jetzigen Zeit undenkbar. Doch es treten einige Irrtümer zum sinnvollen Umgang mit Licht auf. So wird Licht beispielsweise häufig im Straßenverkehr verwendet, um im Dunkeln die Sicht zu verbessern. Jedoch beleuchten die Straßenlaternen die Straße manchmal zu stark wodurch die Fahrer geblendet werden. Ironischerweise steigt dadurch das Unfallrisiko, obwohl man dies mit verstärkter Beleuchtung eigentlich vermindern wollteFehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.]. So kann der ursprüngliche Vorteil des Lichts, die Umgebung zu beleuchten, zum Nachteil werden. Allgemein sind die zu starken Beleuchtungen meist auf das Missverständnis ״je heller, desto besser“² zurückzufüh­ren, welches im Laufe der Zeit durch verschiedene Aspekte entstand, auf die im Kapitel ״Geschichte der Lichtverschmutzung“ eingegangen wird. In dieser Hinsicht gibt es noch wei­teren Irrglauben wie Z.B.: Licht schreckt Einbrecher ab. Jedoch kann dieses von ihnen auch ausgenutzt werden. Durch Licht fühlen sich die Menschen sicherer, wodurch sie leichter zu berauben sind. Außerdem kann das vermehrte Licht für Einbrüche in Wohnungen aus Sicht des Diebes günstig sein. Aufgrund der hellen Umgebung werden diese mit Licht ausgestrahlt, weshalb der Einbrecher keine eigene Lichtquelle benötigt und deshalb unauffälliger ist. Die­sen Faktor kann man auch in Abbildung des Anhangs erkennen. Anhand dieses Beispiels kann man erkennen, dass ein Irrtum für einen zu lockeren Umgang mit Licht sorgt und somit auch für eine unnötige vermehrte Lichtverschmutzung in der Umgebung.

Neben den Missverständnissen gibt es eine weitere Ursache die hinzukommt: die steigende Lichtausbeute bei gleicher elektrischer Leistung. Dies ermöglichte einerseits eine intensivere Beleuchtung, was zu einer wachsenden Erhellung der Nacht sorgt. Anderseits wurde das Licht immer billiger, weshalb es an Wert verlor und damit nicht mehr sorgsam umgegangen wurde. Deswegen rückte auch die Optimierung der Beleuchtungen, (die im Kapitel ״Gegenmaßnah- men“ näher behandelt wird) in den Hintergrund. Auch inmier mehr Menschen konnten sich aufgrund der fallenden Kosten Licht leisten. So musste Ende des 20. Jahrhunderts zum Bei­spiel ״ein durchschnittlicher US-amerikanischer Arbeiter nur 10 Minuten lang (pro Jahr!) ar­beiten, um sich die Strommenge leisten zu können, die [...] einer Energiesparlampe entspracht].“³ Dies ermöglichte die Beleuchtung an mehr Orten, wie Häusern, Gärten und Parks. Auch konnten sich die Städte und Firmen mehr Licht leisten. Straßen, Plätze, Denkmä- 1er, Werbeplakate, usw. werden beleuchtet. Aufgrund der zunehmenden Anzahl beleuchteter Gegenden hat daher die Lichtverschmutzung enorm zugenommen. Heutzutage kann man die­se sogar aus dem Weltraum erkennen, wie die Abbildung 1 zeigt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Nachtbild von Europa[4]

3. Geschichte der Lichtverschmutzung

Die Lichtverschmutzung hängt unmittelbar mit der Entwicklung der Leuchtkörper zusammen. Vor etwa 500.000 Jahren wurde vemiutlich die erste Lichtquelle - das Feuer genutzt. In man­chen Naturvölkern wurden sogar Insekten mit Leuchtorganen zur Erhellung der Umgebung eingesetzt. Vor ca. 40.000 Jahren wurden wahrscheinlich die ersten Lampen genutzt. Chemi- sehe Analysen ergaben, dass vemiutlich Tierfette verbrannt wurden. Später, um ca. 2.000 V. Chr. wurde vorwiegend Sesamöl verwendet. Öllampen waren die gebräuchlichsten Lichtquel­len von der Antike bis zum 18. Jahrhundert. Diese wurden dann anfangs des 19. Jahrhunderts durch die Gasbeleuchtung abgelöst und im Jahre 1879 erfand Thomas Edison die Glühbirne. Seit dieser Erfindung wurde das elektrische Licht weiter ausgebaut und die Gasbeleuchtung eingedämmt. Im 20. Jahrhundert brach ״zwischen 1900 und 1930 unter den europäischen Städten ein regelrechter Wettbewerb um den Ehrentitel Xichtstadť“⁴ aus. Besonders vertra­ten Paris und Berlin diesen Titel, da Licht für Fortschritt, Modernität und so auch Reichtum standen. 1962 wurden die LEDs erfunden. Bis heute verläuft der Ausbau mit elektrischem Licht und die LEDs nehmen zu, da sie besonders energiesparend sind. Die Entwicklung und die damit verbundene Lichtverschmutzung sind in Abbildung beispielhaft dargestellt. Auf dem Bild erkennt man deutlich eine fast überall gleiche Zunahme der Beleuchtung. Eine Senkung der Lichtverschmutzung ist nicht in Aussicht.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Wachstum der Lichtverschmutzung Italiens mit Prognose[13]
Darstellung der Farben Schwarz für sehr gering lichtverschmutzter Himmel bis hin zur Farbe Weiß für sehr stark lichtverschmutzten Himmel

4. Folgen der Lichtverschmutzung

4.1 Folgen für den Menschen

Diese enorme Zunahme der Lichtverschmutzung in den letzten Jahrhunderten bleibt nicht ohne Folgen. Licht ist ein wichtiger Lebensfaktor für die Biosphäre und die Ökosysteme in ihr. Ausgehend von den natürlichen Lichtquellen, wie Sonne, Mond und Sterne greifen künst- liehe Lichtquellen in die Biosphäre ein und stören, wenn auch nicht sofort sichtbar, diese na­türlichen Vorgänge empfindlich.

So sind bereits jetzt, nur wenige Generationen nach der Einführung des künstlichen Lichts erste Störungen beim Menschen erkennbar, vor allem im Tag-/ Nachtrhythmus.

Bei Licht (besonders bei Licht mit hohem Blauanteil) wird dem Gehirn vorgetäuscht, dass es Tag ist und es erfolgt eine dementsprechende Hormonausschüttung zu unpassender Tages­zeit. Die Störung der ״inneren Uhr“ ist die Folge und es kann zu Schlafstörungen kommen. Schon kleine Lichtquellen im Schlafzimmer, wie der Radiowecker, aber auch Beleuchtung außerhalb des Schlafzimmers, wie ein sichtbares Aquarium im Nebenraum oder Straßenlater­nen können diesen Prozess auslösen. Durch die Lichteinstrahlung wird im Hormonhaushalt die Produktion des Homions Melatonin gestoppt.[11] Dieses Hormon bereitet den Körper auf den für uns wichtigen Schlaf vor und der Körperkreislauf fährt herunter. Eine

- verlangsamte Herzfrequenz und Verdauung,
- sowie eine verringerte Körpertemperatur und
- ein verringerter Blutdruck

erfolgen.[13] Melatonin ״fördert die Funktion des Immunsystems durch Beeinflussung der Thymusdrüse, hebt das allgemeine emotionale Befinden und die geistige Regsamkeit, hilft dem Organismus physisch und psychisch mit Stress besser fertig zu werden, wirkt als starkes Antioxidans und schützt [somit] die Zellen vor Beschädigungen (Krebs), hilft bei Herzkrank­heiten (den Cholesterinspiegel und Blutdruck niedrig zu halten) [und] wirkt als wichtiges Ge- schlechtshormon.“⁵ Durch die Störung der inneren Uhr, kann der Körper an den Folgen er­kranken, welche durch Schlafinangel oder der fehlenden Produktion von Melatonin auftreten.

4.2 Einschränkung astronomischer Beobachtungen

Die Anzahl der mit dem bloßen Auge sichtbaren Steme nimmt stetig ab. ״Ein Drittel der Deutschen hat noch nie die Milchstraße gesehen“⁶ An Hand der Sichtbarkeit von Stemen am Nachthimmel kann man die Lichtverschmutzung gut erkennen. In größeren Städten mit Stär­kerer Beleuchtung kann man gegenüber entlegenen Gegenden ohne künstliche Erhellung am Boden deutlich mehr Sterne erkennen. Vemrsacht wird dies durch die Streuung des künstli­chen Lichts in der Atmosphäre an Staubpartikeln und Wassertropfen. Dadurch wird ein Teil des Lichts auf die Erde zurückgestrahlt oder im Nachthimmel verstreut. So erfolgt eine Erhel­lung des Nachthimmels. Wegen dieser Erhellung werden Sterne, welche dunkler als diese Erhellung sind überstrahlt. Durch diesen Effekt nimmt die Anzahl der sichtbaren Sterne deut­lieh ab und einige früher zu sehenden Himmelskörper, wie zum Beispiel die Milchstraße, ver­schwanden. Besonders gut kann man die Lichtverschmutzung über Städten in Forni von Lichtglocken beobachten. Das Licht ist in solchen Bereichen besonders intensiv und führt so zu einer direkt sichtbaren Verstreuung des Lichts. Solche Lichtglocken sind aus der Feme noch kilometerweit zu sehen. Allgemein ist die Erhellung des Himmels umso stärker, je in­tensiver die Beleuchtung am Boden ist. Die Überstrahlung der Sterne macht Hobbyastrono­men und Sternwarten die Himmelsbeobachtung schwierig. Die Beobachtungsmöglichkeiten von Städten aus sind eingeschränkt, weshalb die Sternwarten, welche innerhalb der Stadt ge­baut worden, geschlossen werden und fernab der Zivilisation umziehen.

4.3 Folgen für die Umwelt

Die Beeinflussung der inneren Uhr erfolgt auch in der Tierwelt. So sind beispielsweise Vögel eher paamngsbereit, da das künstliche Licht für die Vögel die Differenz zwischen Tag und Nacht verlängert, an der sie die Jahreszeit erkennen. So haben Experimente an einer marnili- chen Amsel haben gezeigt, dass eine ,,Beleuchtungsstärke von 0,3 Lux in der Nacht ausreicht, um die Entwicklung der Hoden im Frühjahr um bis zu einem Monat vorzuverlegen“⁷. Dadurch kann die Paamngszeit im Winter beginnen, obwohl wenig Nahrung vorhanden ist. Dieses fremdverursachtes Fehlverhalten kann zum Sterben der Winterbmt führen.

Neben dem wird auch der Tagesrhythmus verändert. So wachen Vögel in beleuchteten Ge­genden früher auf als in unbeleuchteten.

Eine weitere Folge ist die Fehlorientiemng. So orientieren sich viele Tiere an Gestirnen, welches sie mit künstlichem Licht verwechseln können. So werden zum Beispiel Insekten durch die schnellen Winkeländerungen der Lichtquelle beim Vorbeiflug gezwungen, die Be­leuchtung zu umkreisen. Dies wiederholt es, bis es vor Erschöpfung stirbt. Die Verwechslung mit den Gestirnen kann zum Verlassen des natürlichen Lebensraumes führen, was meistens tödliche Folgen mit sich führt.

Auch im Meer orientieren sich Lebewesen an Licht (meistens der Mond) zur Fortpflanzung, da sich die im Wasser abgegebenen Spermien und Eier sich verdünnen und so die Chance auf eine Befruchtung kaum möglich ist, muss die Art zur gleichen Zeit geschlechtsreif für die Fortpflanzung sein. Experimente haben bewiesen, dass die marinen Lebewesen schon eine­Lichtintensität von 1/10 Lux erkennen. Die Auswirkungen sind noch unklar, aber es könnte durch dauerhafte Bestrahlung würde die Reifüngsrhythmik verloren gehen. Eine Artenerhal­tung wäre dann wahrscheinlich nur an populationsreichen Orten möglich, aufgrund der An­zahl der Tiere, welche zur gleichen Zeit paarungsbereit sein könnten.

Weitere Veränderungen kann man bei typischen Verhaltensweisen der Tiere erkennen. So werden nachtaktive Tiere nachts inaktiv und tagaktive Tiere teilweise aktiv und ebenso stört dies Tiere im Winterschlaf, Winterruhe oder Winterstarre. Damit verbunden sind Energiever­luste, welche zum Sterben führen können. Ebenso können Blendungen erfolgen, welche Be­wegungslosigkeit und Erblindung verursachen können.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass künstliches Licht die an Licht angepassten Kreisläufe, wie den Tag-Nacht-Rhythmus verändern. Ebenso hat Licht eine anziehende Wir­kung auf Tiere, welche diese gefährden kann. Desorientierung und Blendung sind ebenso Auswirkungen. Schlimmstenfalls kann künstliches Licht das Ökosystem verändern. So wer­den beispielsweise Insekten, welche normalerweise über Gewässer fliegen würden, durch künstliches Licht an Land gelockt und dort zum Beispiel von Fledermäusen gefressen, anstatt von Fischen. Durch dieses Fehlen solcher organischer Materie kann sich das Ökosystem ver- ändern.⁸ Ebenso kann auch das Zurückgehen der Artenvielfalt an beleuchteten Gebieten verursacht werden. So können lichtempfindliche Arten ״sich möglicherweise evolutionär an die neue Lichtsituation anpassen - oder haben es bereits getan, jedoch auf Kosten einer gerin- geren genetischen Vielfalt.“ Doch die meisten Folgen sind noch unerforscht und wirken sich vemiutlich erst mit größerer zeitlicher Verzögerung aus, so dass zunächst nur die kurzzeitigen Folgen im Vordergrund stehen, aber eine Ungewissheit für schwerere Folgen in der Zukunft besteht.

[...]

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¹ Thomas Posch u. a.. Das Ende der Nacht. Lichtsmog: Gefahren – Perspektiven – Lösungen: Weinheim. Bd. 2, 2013, S.8 [ 3]

² Thomas Posch u. a.. Das Ende der Nacht. Lichtsmog: Gefahren – Perspektiven – Lösungen: Weinheim. Bd. 2, 2013, S.30/31[ 3]

³ Thomas Posch u. a.. Das Ende der Nacht. Lichtsmog: Gefahren – Perspektiven – Lösungen: Weinheim. Bd. 2,

⁴ Thomas Posch u. a.. Das Ende der Nacht. Lichtsmog: Gefahren – Perspektiven – Lösungen: Weinheim. Bd. 2, 2013, S.25[ 3]

⁵ http://zvjezdarnica.hr/so/Lichtverschmutzung.pdf [14.03.16 11:40][ 13]

⁶ http://www.manager-magazin.de/lifestyle/reise/sternenpark-westhavelland-astroto1msten-in-brandenb11rg-a- 1000288-2.html[ 10]

⁷ Thomas Posch u. a.. Das Ende der Nacht. Lichtsmog: Gefahren - Perspektiven - Lösungen: Weinheim. Bd. 2, 2013, s 126[3]

⁸ Thomas Posch u. a.. Das Ende der Nacht. Lichtsmog: Gefahren – Perspektiven – Lösungen: Weinheim. Bd. 2, 2013, S. 182[ 3]

• Grade: 1
• Author: Erik R. (Author)
• Publication Year: 2017
• Pages: 29
• Catalog Number: V438171
• ISBN (eBook): 9783668798557
• ISBN (Book): 9783668798564
• Language: German
• Tags: Lichtverschmutzung