即使在最晴朗的夜晚，站在现代大都市的中心仰望头顶，我们往往只能看到几颗零星的亮斑。对于生活在钢筋水泥森林中的人来说，那条横跨天际、璀璨壮丽的银河似乎已经成为了传说或科幻电影中的特效。这并非因为星星变暗了，而是我们制造的光太亮了。这种被天文学家称为光污染的现象，正在以每年约10%的速度在全球范围内增长，它不仅重塑了城市的夜景，更从物理层面上根本性地改变了夜空的本质。

我们首先需要理解为什么地面的灯光会照亮头顶的天空。这背后的物理机制被称为瑞利散射和米氏散射。当路灯、广告牌和景观照明发出的光线射向天空时，光子在穿越大气层不仅会直线传播，还会撞击空气中的气体分子、气溶胶以及悬浮的微尘。

这些微小的颗粒就像无数面不规则的微型镜子，将来自地面的光线向四面八方散射，其中很大一部分被反射回地面。这种漫反射效应在城市上空形成了一个巨大的发光穹顶，天文学术语称之为“天辉”。对于地面上的观测者而言，夜空的背景不再是深邃的黑色，而变成了一种浑浊的橙黄色或灰白色。星星发出的微弱光芒需要穿越数光年甚至数亿光年的距离抵达地球，却在最后几十公里的旅程中，彻底淹没在了这层厚厚的人造光幕之中。

为了科学地量化这种影响，天文学家约翰·波特尔在2001年创立了一套衡量夜空亮度的标准，即波特尔暗空分类法。这套量表将夜空质量分为九个等级，从代表最完美黑暗环境的1级，到代表城市中心极强光污染的9级。

在波特尔1级的环境下，比如青藏高原或智利的阿塔卡马沙漠，肉眼可见的星星数量可达数千颗，银河明亮得足以投下淡淡的影子，黄道光和气辉清晰可见。而在波特尔9级的城市中心，例如东京、纽约或上海的繁华地带，夜空的背景亮度通常是自然夜空的几百甚至上千倍。在这种极端的亮度背景下，人眼对于对比度的感知能力失效了。我们只能看到木星、金星、火星等极少数明亮的行星，以及天狼星、织女星等一等亮星，肉眼可见的天体数量从几千颗骤降至十几颗。至于那条由数千亿颗恒星组成的银河，则完全在背景噪音中隐形了。

照明技术的演进在某种程度上加剧了这一困境。过去，城市照明主要依赖高压钠灯，它们发出的是暖黄色的光。虽然这种光也会造成污染，但其光谱相对狭窄，天文学家可以通过特定的滤镜将其过滤掉。

随着LED技术的普及，现代城市越来越多地采用富含蓝光波段的白光照明。物理学告诉我们，波长较短的蓝光在空气中更容易发生散射，这正是白天天空呈现蓝色的原因。当夜晚充满了这种蓝白色的光，大气的散射效率会成倍增加，导致天辉更加明亮且扩散范围更广。此外，这种全光谱的白光很难通过物理手段过滤，使得地面天文台的观测工作面临前所未有的挑战。

光污染不仅剥夺了我们仰望星空的权利，它还切断了人类与宇宙这种古老而深刻的视觉联系。数千年来，星空曾指引航海者的方向，激发神话与科学的诞生。而在今天，对于大多数城市居民而言，夜空已不再是通往无限宇宙的窗口，而仅仅是一面反射着我们自身欲望与喧嚣的镜子。

值得庆幸的是，光污染与其他形式的环境污染不同，它是完全可逆的。光以每秒30万公里的速度传播，只要我们熄灭不必要的灯光，或者给路灯加上合理的遮光罩，让光线只照向地面而非天空，那片古老的星空就会在瞬间回归。这不仅是节能的需求，更是为了让我们的后代依然有机会在某个深夜，被头顶那浩瀚的星河所震撼。

来源: 张天缘的科普号