随着城市化进程的加快，夜间人工照明已成为现代城市不可或缺的一部分。然而，城市灯光不仅仅是照明工具，更是一种环境污染源，对生态系统、人类健康和能源消耗产生深远影响。尽管从卫星拍摄的地球夜景图像中，我们能直观感受到城市灯光的规模与分布，但关于这些灯光的具体来源和性质，尤其是人工光排放的详细结构，仍然知之甚少。正是在这样的背景下，公民科学作为一种连接普通民众和科学研究的创新方法，发挥了关键作用。通过数以千计的志愿者参与现场观测和数据采集，公民科学项目揭示了城市灯光的复杂面貌，为光污染治理提供了宝贵的第一手资料。 公民科学项目“ Nachtlichter”（夜灯）借助移动应用平台，使志愿者能够在德国及邻近地区的公共空间中徒步测量和分类灯光。
2021年，258名注册参与者完成了3868条观测路线，共计记录了超过23万盏灯光。通过这种细致的地面调查，研究团队不仅统计了灯光数量，也细分了灯光种类，如街灯、广告招牌、私家窗户灯等，并对灯光的颜色、亮度、遮蔽程度进行了分类。此数据规模庞大，覆盖面积达22平方公里，为光污染研究注入了前所未有的精细信息。 此前，城市夜间灯光多以街道公共照明为主视角，而公民科学的调研结果令人惊讶。德国市中心区域广告和装饰性灯光的数量甚至超过街灯数量，推翻了公众和管理者普遍认知的灯光排放结构。这一发现提示现有光污染管理政策过度关注街灯的调整与改良，忽略了更大比例且多样化的其他光源，如大型广告牌、商业橱窗和私人住宅窗户灯光。
这些非街景光源的存在及运行时间，显著影响着夜空亮度、野生动物行为乃至人类健康。 将实地采集的灯光数据与卫星夜间辐射测量数据对比，Nachtlichter项目建立起了一种“灯光数量-卫星辐射”的换算关系。在德国地区，平均每单位卫星辐射值对应约219盏正在点亮的灯光。这种换算关系使政策制定者、环保组织能够将抽象的卫星数据转化为更直观的地面灯光数量，便于规划具体的照明管理措施。此外，研究还发现德国约有7800万盏灯光在午夜时分依旧点亮，这种持续点亮表明在节能减排和光害治理方面存在巨大潜力。 灯光对生态环境的破坏性影响日益得到科学界和公众的关注。
研究表明，城市灯光吸引飞鸟偏离迁徙路线，造成大量死亡事故；此外，光污染导致夜空亮度异常增加，影响植物光周期、生物行为等多方面。特别是“天空光晕”现象，指的是城市夜间光线散射形成的异亮夜空，对广泛区域内的动植物产生潜移默化的影响。光污染还与人类睡眠质量下降、昼夜节律紊乱相关联，潜在地引发多种健康问题。 Nachtlichter项目进一步揭示，灯光的遮蔽性和色温多样性同样重要。约半数街灯拥有全遮蔽设计，可防止光线向上射出，减少对天空亮度的贡献，但建筑物外墙灯和泛光灯中无遮蔽光源比例更高，这些灯具成为光污染的重要源头。灯光颜色主要分为橙色和白色，其中橙色多见于传统钠灯街灯，白色多见于广告灯和 canopy 灯。
灯光颜色对生态影响巨大，不同波长的光对动物行为和植物生理的影响存在差异，因此未来制定光污染减缓措施时需综合考虑光色。 此外，感应式照明在德国郊区和小规模社区较为普遍，通过运动侦测控制灯光开关，有效降低无意义照明时间，这为智能城市和节能技术的推广提供了生动案例。相比之下，市中心区域仅有小部分灯光配备此类智能控制技术，显示智能照明尚未完全普及。 Nachtlichter项目强调，只有综合考虑所有光源类型而非仅聚焦街灯，才能形成科学合理的光污染治理政策。传统户外照明管理多以公共街道灯光为主要对象，然而对于占灯光总量大头的广告灯光、私家灯光缺乏规范和监控，导致整体光污染难以有效控制。法国近年来实施的广告灯光宵禁政策体现了治理思路的转变，通过强制关闭无必要的广告照明，保护居民夜间环境，同时不损害商业利益，为其他国家提供值得参考的经验。
公民科学为夜间光环境研究带来了群众力量和数据深度，激发了公众对光污染的认识与参与热情。志愿者们在调查过程中不仅收集数据，也增强了当地社区对节能减排、保护自然夜空的关注。未来，类似Nachtlichter这样的项目可结合更高分辨率的卫星图像和地理信息系统，针对更多国家和地区开展，填补不同文化和社会经济背景下城市用光特征的知识空白。 全球范围内，发达国家间城市人均夜间光辐射差异巨大，有的城市亮度远超同规模对标城市。公民科学提供的细致数据有望揭示导致这种现象的产业结构、政策决策和文化差异因素，助力实现全球夜间照明的可持续管理。同时，随着智能照明技术不断发展，动态、按需调节光源将成为城市未来照明的主流，公民科学也将成为监测和评价照明策略成效的重要手段。
尽管Nachtlichter项目取得了非凡成果，但仍存在一定局限性，如调查区域主要覆盖德国及周边地区，未包含高层建筑林立的市区和私人工业园区，且车灯照明的贡献尚未准确估算。时间上的观测跨度有限，夜间不同时段灯光变化动态需长期跟踪调查。此外，灯光的辐射特性存在复杂的立体空间变化，单纯依靠地面数目统计无法完全反映对天空照度的实际贡献，未来多角度、多波段的综合观测方法值得探索。 综上所述，公民科学以其广泛的群众基础和灵活的调查工具，为揭示城市灯光的本质与影响提供了突破口。通过精准的数据和深入的分析，研究人员不仅提升了对人工光排放来源结构的认知，也为制定科学、全面的光污染治理政策提供了依据。未来，结合现代遥感技术和智能照明创新，推动光环境的持续优化，将是实现城市可持续发展和生物多样性保护的重要方向。
加强公众参与，推动社会共治，将使每一盏灯的点亮更具智慧与责任，让城市夜空重新拥抱自然的宁静与美丽。
