1 · O céu que perdemos · A fundo

Poluição luminosa, a fundo.

Na página inicial contamos o essencial: o que é, porque é que o LED branco a agrava e o que se perde com ela. Aqui vai o porquê de cada coisa: a física do brilho do céu, como se mede um céu, o que diz a lei e o que cada um pode fazer. O céu de fundo é o desta noite sobre Valladolid e muda com o que vai lendo.

01 · A física do brilho do céu

A luz que sobe não vai embora: fica por cima.

Dois caminhos para cima

Um candeeiro de rua envia luz para o céu de duas formas. Direta: a parte do seu fluxo que sai acima da horizontal, o fluxo hemisférico superior (FHS na regulamentação espanhola). E refletida: a que chega ao chão e ressalta no asfalto, nos passeios e nas fachadas. A norma soma as duas no fluxo total ascendente, FTA = FHS + FHR (ITC-EA-03). Por isso não basta tapar por cima: uma rua com o dobro da luz necessária continua a enviar o dobro para o céu, ainda que seja de ricochete.

Porque é que o céu se acende

A luz que sobe choca com as moléculas do ar e com as partículas em suspensão —poeira, humidade, poluição— e uma parte volta para baixo vinda de todas as direções. Isso é o brilho do céu: o céu transformado num ecrã iluminado. As moléculas dispersam muito mais a luz de onda curta, em proporção inversa à quarta potência do comprimento de onda (dispersão de Rayleigh): o azul de 450 nm dispersa-se quase três vezes mais do que o amarelo de 589 nm do sódio. É a razão pela qual o céu é azul de dia, e pela qual, de noite, o brilho de um LED branco chega mais longe.

E o olho, de noite, vê mais azul

Com a vista adaptada ao escuro olhamos com os bastonetes, mais sensíveis ao azul-esverdeado do que os cones. Com os mesmos lúmenes, um LED branco de 4.000 K ilumina o céu que percebemos cerca de 2,5 vezes mais do que o sódio de alta pressão que substitui (Falchi et al., 2016). Experimente: o céu de fundo muda com o candeeiro.

O mesmo candeeiro, o mesmo fluxo:

Brilho do céu
19,00 mag/arcsec²
Brilho artificial
14,8 × o céu natural
Estrelas à vista desarmada
529

Até onde chega

O brilho de uma localidade vê-se de longe e cresce com o seu tamanho. Merle Walker mediu-o nas cidades da Califórnia em 1977 e resumiu-o numa regra que ainda se usa: o brilho que uma cidade acrescenta ao céu, olhando na sua direção a 45° de altura, é proporcional à sua população e diminui com a distância elevada a 2,5. Escolha um tamanho de população:

Mais brilho artificial do que natural · 0,5–25 kmAcrescenta mais de 10 % · 25–62 kmAcrescenta mais de 1 % · 62–155 kmCéu imaculado · 155–300 km
  • Mais brilho artificial do que natural
  • Acrescenta mais de 10 %
  • Acrescenta mais de 1 %
  • Céu imaculado
Até 25 km o brilho supera o céu natural; até 62 km ainda lhe acrescenta 10 %, e o céu só volta a ser imaculado —menos de 1 % acrescentado, Bortle 1— aos 155 km.

Lei de Walker: I = 0,01 · P · d−2,5, com P a população e d a distância em km. É uma regra empírica, pensada para distâncias maiores do que a própria localidade: dá a ordem de grandeza, não o valor num ponto concreto.

02 · Como se mede um céu

Um número para a escuridão: magnitudes por segundo de arco quadrado.

O brilho do céu mede-se como o de uma estrela: em magnitudes, por cada pedaço de céu com um segundo de arco de lado. É uma escala invertida e logarítmica: quanto maior o número, mais escuro o céu, e cada ponto é um fator de 2,512 —cinco pontos, um fator de 100—. Um céu sem nenhuma luz artificial dá cerca de 22,0 mag/arcsec²; o centro de uma cidade, entre 17 e 18: de 40 a 100 vezes mais brilhante.

Mede-se com um fotómetro apontado ao zénite, numa noite sem Lua nem nuvens. O mais difundido é o SQM (Sky Quality Meter), do tamanho de um comando à distância; a Astroval usa-o para certificar os seus pontos de observação. À vista desarmada, a medida é a estrela mais fraca que se consegue ver, e dela sai o número de estrelas do céu.

A escala de Bortle

Em 2001, o astrónomo amador John Bortle propôs descrever um céu pelo que se vê nele, em nove classes: da 1, o céu imaculado, à 9, o centro de uma cidade. Mova a escala e olhe para o céu de fundo.

Bortle descreveu a sua escala pelo que se vê, não por um número; a equivalência em mag/arcsec² e o número de estrelas são os do modelo de VillaLuz (relação de Schaefer, 1990), os mesmos da página inicial.

Classe 1Céu imaculado

Veem-se a luz zodiacal e o gegenschein; a Via Láctea é tão brilhante que a zona do Escorpião e do Sagitário projeta sombras difusas, e a galáxia do Triângulo vê-se à vista desarmada.

Brilho
≥ 21,99 mag/arcsec²
Estrelas à vista desarmada
4.557

03 · O que diz a lei

A norma já pede um céu melhor do que o que temos.

Em Castela e Leão aplicam-se duas normas ao mesmo tempo: a estatal —o Regulamento de eficiência energética em instalações de iluminação exterior (Real Decreto 1890/2008) e as suas instruções técnicas, as ITC-EA— e a regional, a Lei 15/2010 de prevenção da poluição luminosa. Quando as duas fixam um limite, prevalece o mais exigente.

Cada zona, o seu limite

A ITC-EA-03 divide o território segundo a escuridão que merece e limita, em cada zona, quanta luz pode sair para cima:

ZonaO que éFluxo para o céu (FHS) máximoLuz intrusa máxima numa janela
E1Ambientes ou paisagens escuros: observatórios astronómicos, parques nacionais e espaços naturais protegidos, com as estradas sem iluminação.≤ 1 %2 lx
E2Brilho baixo: periferias, solo não urbanizável e áreas rurais com as estradas iluminadas.≤ 5 %5 lx
E3Brilho médio: zonas urbanas residenciais, com faixas de rodagem e passeios iluminados.≤ 15 %10 lx
E4Brilho alto: centros urbanos e zonas comerciais e de lazer com muita atividade à noite.≤ 25 %25 lx

Valores da ITC-EA-03 de 2008, tabelas 2 e 3. Em Castela e Leão nenhuma luminária pode mandar mais de 3 % para cima, seja qual for a zona, salvo na iluminação de património histórico ou artístico (Lei 15/2010, art. 13.1.a).

O que acrescenta Castela e Leão

  • Nada acima de 3 % para cima: a lei proíbe as luminárias com um fluxo para o hemisfério superior acima de 3 %, exceto as que iluminam património de especial interesse histórico ou artístico (art. 13.1.a).
  • Nem canhões nem lasers para o céu: proibidos os projetores que emitem acima da horizontal e a publicidade aérea noturna (art. 13.1.b e c).
  • O ornamental, até às 23:00: fachadas, monumentos e reclamos luminosos apagam-se às onze da noite; uma hora mais às sextas-feiras, feriados e vésperas, ou ao fecho do estabelecimento (art. 12).
  • Zonas próprias: os municípios com mais de 20.000 habitantes zonam o seu território e podem endurecer os limites por regulamento municipal, nunca aliviá-los (art. 6).

Cor e quantidade

Cor: a norma estatal não impõe um teto geral à temperatura de cor; só exige, nas zonas E1, lâmpadas de vapor de sódio ou filtrar a luz abaixo de 440 nm (ITC-EA-03 § 1.2). O projeto de reforma de 2021 propunha não passar de 4.000 K ± 300, mas não foi aprovado; a recomendação de referência é a da Associação Médica Americana (2016): não mais de 3.000 K. Quantidade: a iluminação não pode ultrapassar em mais de 20 % o nível que corresponde a cada via (ITC-EA-02). Iluminar a mais não é ter margem: é incumprir.

Citamos o texto em vigor: o Real Decreto 1890/2008 com as suas ITC-EA-02 a 07 tal como foram publicadas e a ITC-EA-01 aprovada pelo Real Decreto-lei 18/2022. Em 2021 o Ministério pôs em consulta pública uma reforma mais exigente — com zona E0, 5 % para o céu em E3 e um teto de 4.000 K — que circula em muitos materiais, mas não foi aprovada e não obriga. Em Castela e Leão, de qualquer modo, manda o 3 % da lei autonómica.

04 · O que pode fazer uma câmara municipal

Seis decisões, da mais barata à mais fina.

Os números são os da rua principal de VillaLuz, a aldeia do nosso simulador, calculados com o seu motor. Partimos do que ainda ilumina muitas ruas: candeeiros de globo de 12.000 lm, luz branca de 4.000 K, 22 % do fluxo para o céu e acesos a 100 % toda a noite.

Ponto de partida
18,43 mag/arcsec²Bortle 83.116 kWh/ano
  1. 01

    Saber o que há

    Um inventário de cada ponto de luz: tipo de luminária, fluxo para o céu, temperatura de cor, potência e horário. Sem ele não há plano, e com ele costumam aparecer candeeiros de que ninguém precisa.

  2. 02

    Que não ilumine para cima

    Luminárias tapadas por cima, com 0 % do fluxo acima da horizontal. Toda a luz que ia para o céu desce para a rua… e agora sobra.

    Céu
    19,15 mag/arcsec²Bortle 6-7
    Estrelas
    602
    Consumo
    3.116 kWh/anomenos 0 %
  3. 03

    Só a luz que a norma pede

    Menos lúmenes por ponto e mais bem distribuídos, até ao nível da classe de cada via sem o ultrapassar. É o passo que mais energia poupa.

    Céu
    20,35 mag/arcsec²Bortle 5
    Estrelas
    1.599
    Consumo
    938 kWh/anomenos 70 %
  4. 04

    Luz quente

    De 4.000 K para 2.200 K, âmbar. Menos azul para se dispersar e para ser percebido pelo olho adaptado ao escuro. Custa alguma eficácia —um LED quente dá menos lúmenes por watt—, e por isso o consumo sobe um pouco.

    Céu
    21,24 mag/arcsec²Bortle 4
    Estrelas
    2.950
    Consumo
    1.158 kWh/anomenos 63 %
  5. 05

    Baixar de madrugada

    Regulação horária: a 100 % até à meia-noite e a 50 % o resto da noite, quando quase ninguém passa.

    Céu
    21,56 mag/arcsec²Bortle 3
    Estrelas
    3.565
    Consumo
    833 kWh/anomenos 73 %
  6. 06

    Deteção de presença

    De madrugada o candeeiro fica em vigília e sobe ao máximo durante 90 segundos quando passa alguém. Calculado com quatro passagens por hora.

    Céu
    21,89 mag/arcsec²Bortle 3
    Estrelas
    4.309
    Consumo
    230 kWh/anomenos 93 %

05 · O que pode fazer você

Em casa também se apaga o céu.

  1. 01

    A luz de fora, para baixo

    Apliques fechados por cima, que iluminem o chão e não o céu nem a janela do vizinho. Nada de globos nem de focos apontados para cima.

  2. 02

    Quente e a justa

    Lâmpadas de 2.700 K ou menos, e de poucos lúmenes: para ver onde se pisa é preciso muito menos luz do que parece.

  3. 03

    Só quando faz falta

    Um temporizador ou um sensor de movimento na luz do jardim, do pátio ou da entrada. Acesa toda a noite, não ilumina ninguém.

  4. 04

    Baixe a persiana

    A luz de dentro também sai e sobe. Com a persiana em baixo ou uma cortina grossa, além disso, dorme melhor.

  5. 05

    Meça o seu céu

    O Globe at Night é um projeto de ciência cidadã: conta as estrelas de uma constelação a partir de casa e envia o resultado. Com os seus dados mediu-se que o céu fica 9,6 % mais claro todos os anos (Kyba et al., 2023).

    globeatnight.org ↗
  6. 06

    Peça-o à sua câmara municipal

    Os candeeiros são do município. Leve-lhes esta página, ou o simulador: mostra-lhes quanto poupam e quanto céu recuperam.

    Peça a simulação do seu município →

Fontes

  1. 1.F. Falchi et al. (2016). «The new world atlas of artificial night sky brightness». Science Advances 2, e1600377. doi.org/10.1126/sciadv.1600377
  2. 2.M. F. Walker (1977). «The effects of urban lighting on the brightness of the night sky». Publications of the Astronomical Society of the Pacific 89, 405. doi.org/10.1086/130142
  3. 3.J. E. Bortle (2001). «Introducing the Bortle Dark-Sky Scale». Sky & Telescope 101 (2), 126. skyandtelescope.org/wp-content/uploads/BortleDarkSkyScale.pdf
  4. 4.B. E. Schaefer (1990). «Telescopic limiting magnitudes». Publications of the Astronomical Society of the Pacific 102, 212. doi.org/10.1086/132629
  5. 5.Real Decreto 1890/2008 (2008). «Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus instrucciones técnicas complementarias EA-01 a EA-07». BOE-A-2008-18634. www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-2008-18634
  6. 6.Real Decreto-ley 18/2022 (2022). «Disposición final: nueva ITC-EA-01, eficiencia energética, en vigor desde el 1 de enero de 2023». BOE-A-2022-17040. www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-2022-17040
  7. 7.Ministerio de Industria, Comercio y Turismo (2021). «Proyecto de Real Decreto por el que se aprueba el Reglamento de eficiencia energética en instalaciones de alumbrado exterior y sus ITC-EA-01 a EA-08». Información pública, 21/07–30/09/2021; no aprobado.
  8. 8.Ley 15/2010 de Castilla y León (2010). «Ley de prevención de la contaminación lumínica y del fomento del ahorro y eficiencia energéticos derivados de instalaciones de iluminación». BOE-A-2010-20074. www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-2010-20074
  9. 9.C. C. M. Kyba et al. (2023). «Citizen scientists report global rapid reductions in the visibility of stars from 2011 to 2022». Science 379, 265–268. doi.org/10.1126/science.abq7781

Os títulos citam-se tal como foram publicados. Os números de VillaLuz, o brilho do céu e o número de estrelas são cálculo próprio com o motor do simulador.

E o céu do seu município?

Simulamos a iluminação da sua localidade com os seus dados reais e dizemos-lhe quanto céu e quanta energia se podem recuperar.

Poluição Luminosa | Astroval