التلوث الضوئي

يحدث التعدي الضوئي عندما يدخل ضوء غير مرغوب فيه إلى ملكية شخص ما ^{[ 17 ]} . ومن المشاكل الشائعة للتعدي الضوئي دخول ضوء قوي من نافذة المنزل من الخارج، مما يسبب مشاكل مثل الأرق . وقد وضعت العديد من المدن في الولايات المتحدة معايير للإضاءة الخارجية لحماية حقوق مواطنيها من التعدي الضوئي.

تأسست منظمة دارك سكاي إنترناشونال للحد من الضوء المتجه نحو السماء، والذي يقلل من وضوح النجوم (انظر توهج السماء أدناه). ويُقصد بهذا الضوء أي ضوء ينبعث بزاوية تزيد عن 90 درجة فوق نقطة السمت . ومن خلال الحد من الضوء عند هذه الزاوية، قللت المنظمة أيضًا من شدة الضوء في نطاق 80-90 درجة، وهو النطاق الذي يُسبب معظم مشاكل تداخل الضوء.

يجوز للوكالات الفيدرالية الأمريكية أيضًا تطبيق المعايير ومعالجة الشكاوى ضمن نطاق اختصاصها. فعلى سبيل المثال، في حالة تجاوز الإضاءة البيضاء الوامضة المنبعثة من أبراج الاتصالات الحد الأدنى لمتطلبات الإضاءة التي وضعتها إدارة الطيران الفيدرالية ^{[ 18 ]،} تحتفظ لجنة الاتصالات الفيدرالية بقاعدة بيانات لتسجيل هياكل الهوائيات ^{[ 19 ]،} وهي معلومات يمكن للمواطنين استخدامها لتحديد الهياكل المخالفة، كما توفر آلية لمعالجة استفسارات المواطنين وشكاويهم ^{[ 20 ]} . وقد أدرج المجلس الأمريكي للمباني الخضراء (USGBC) أيضًا معيارًا لتقليل كمية الإضاءة المتجاوزة وتوهج السماء ضمن معيار البناء الصديق للبيئة المعروف باسم LEED .

يمكن الحد من تسرب الضوء باختيار تجهيزات إضاءة تحدّ من كمية الضوء المنبعث بزاوية تزيد عن 80 درجة فوق نقطة السمت . تشمل تعريفات الجمعية الدولية لمهندسي الإضاءة في أمريكا الشمالية (IESNA ) القطع الكامل (0%)، والقطع الكامل (10%)، والقطع الجزئي (20%). (تتضمن هذه التعريفات أيضًا حدودًا على الضوء المنبعث بزاوية تزيد عن 90 درجة للحد من توهج السماء).

الإضاءة المفرطة هي الاستخدام المفرط وغير الضروري للضوء. ^{[ 2 ]}

يتطلب استهلاك الكهرباء في الولايات المتحدة كميات هائلة وفاخرة لتلبية احتياجات الإضاءة. فقد استهلكت المنازل الأمريكية 81 مليار كيلوواط ساعة (kWh) من الكهرباء للإضاءة في عام 2020، وفقًا لإدارة معلومات الطاقة الأمريكية (EIA). ^{[ 21 ]} كما أفادت الإدارة بأن 208 مليار كيلوواط ساعة و53 مليار كيلوواط ساعة من الكهرباء استُخدمت للمباني التجارية والصناعية على التوالي في عام 2018. ^{[ 21 ]}

لا يُعدّ استخدام الإضاءة مفرطاً في جميع الدول المتقدمة. وتوجد اختلافات كبيرة في أنماط استخدام الإضاءة بين الدول المتقدمة. فالمدن الأمريكية تُصدر من ثلاثة إلى خمسة أضعاف كمية الضوء المُوجّهة إلى الفضاء للفرد الواحد مقارنةً بالمدن الألمانية. ^{[ 22 ]}

ينتج فرط الإضاءة عن عدة عوامل:

• المعايير أو القواعد القائمة على الإجماع والتي لا تستند إلى علم الرؤية ؛ ^{[ 23 ]}
• الاعتقاد الخاطئ الشائع بأن زيادة الإضاءة تعني زيادة السلامةعلى الرغم من عدم وجود تأثير مثبت له، بل قد يؤدي إلى تفاقم المشكلة؛
• التصميم غير السليم، من خلال تحديد مستويات إضاءة أعلى من اللازم لمهمة بصرية معينة؛ ^{[ 24 ]}
• الاختيار غير الصحيح للتركيبات أو المصابيح الكهربائية ، والتي لا توجه الضوء إلى المناطق المطلوبة؛ ^{[ 24 ]}
• اختيار غير مناسب للأجهزة يؤدي إلى استهلاك طاقة أكثر من اللازم لإنجاز مهمة الإضاءة؛
• عدم اكتمال تدريب مديري المباني وسكانها على استخدام أنظمة الإضاءة بكفاءة؛
• عدم كفاية صيانة الإضاءة مما يؤدي إلى زيادة الضوء المتناثر وتكاليف الطاقة؛
• ^{[ 25 ]} "إضاءة النهار" التي يطالب بها المواطنون للحد من الجريمة أو أصحاب المتاجر لجذب الزبائن؛
• استبدال المصابيح القديمة بمصابيح LED أكثر كفاءة تستخدم نفس الطاقة الكهربائية؛ و
• تقنيات الإضاءة غير المباشرة، مثل إضاءة جدار عمودي لعكس الضوء على الأرض.
• المؤسسات التي تضيء مبانيها ليس لتحسين الملاحة، بل "لإظهار أن إمبراطوريتها لا مفر منها". ^{[ 26 ]}
• الإضاءة أقل فائدة للرؤية ليلاً، وأكثر فائدة للمؤسسات لتمديد ساعات العمل إلى ما بعد ساعات النهار الطبيعية . مكسب اقتصادي ومالي وليس ضرورة. ^{[ 26 ]}

يمكن معالجة معظم هذه المشكلات بسهولة باستخدام التكنولوجيا المتاحة وغير المكلفة ، ^{[ 27 ]} وبحلّ ممارسات المالك والمستأجر التي تعيق التصحيح السريع لهذه المسائل. والأهم من ذلك، يجب رفع مستوى الوعي العام لكي تدرك الدول الصناعية الفائدة الكبيرة المترتبة على الحد من الإضاءة المفرطة. ^{[ 28 ]}

في بعض الحالات، قد يكون من الضروري استخدام تقنية إضاءة قوية. على سبيل المثال، تُستخدم الإضاءة غير المباشرة غالبًا للحصول على مظهر أكثر نعومة، حيث تُعتبر الإضاءة المباشرة القوية أقل ملاءمةً لبعض الأسطح، كالبشرة. يُنظر إلى الإضاءة غير المباشرة على أنها أكثر دفئًا وراحةً، وتناسب الحانات والمطاعم وأماكن المعيشة. كما يُمكن حجب تأثير الإضاءة المباشرة بإضافة مرشحات لتخفيف الإضاءة أو حلول أخرى، مع العلم أن شدة الإضاءة ستنخفض. ^{[ 29 ]}

يمكن تصنيف الوهج إلى أنواع مختلفة. أحد هذه التصنيفات موصوف في كتاب من تأليف بوب ميزون، منسق حملة السماء المظلمة التابعة للجمعية الفلكية البريطانية ، على النحو التالي: ^{[ 30 ]}

• يُشير مصطلح الوهج المُبهر إلى تأثيرات مثل تلك التي تحدث عند التحديق في الشمس. وهو يُسبب العمى التام ويُؤدي إلى ضعف مؤقت أو دائم في الرؤية.
• يصف مصطلح "وهج الإعاقة" تأثيرات مثل التعرض للعمى بسبب أضواء السيارات القادمة، أو تشتت الضوء في الضباب أو في العين، مما يقلل من التباين، بالإضافة إلى الانعكاسات من المطبوعات والمناطق المظلمة الأخرى التي تجعلها ساطعة، مع انخفاض كبير في قدرات الرؤية.
• لا يُسبب وهج العين المزعج عادةً وضعاً خطيراً بحد ذاته، مع أنه مزعج ومثير للضيق في أحسن الأحوال. وقد يُسبب الإرهاق إذا استمر لفترات طويلة.

بحسب ماريو موتا، رئيس جمعية ماساتشوستس الطبية ، "...  يُعدّ وهج الإضاءة السيئة خطرًا على الصحة العامة ، لا سيما مع التقدم في السن. إذ يتسبب تشتت الضوء في العين في فقدان التباين، ما يؤدي إلى ظروف قيادة غير آمنة، تمامًا مثل وهج ضوء الشمس المنخفض على الزجاج الأمامي المتسخ أو الأضواء العالية لسيارة قادمة." ^{[ 31 ]} وباختصار، يمكن للأضواء الساطعة أو غير المحجوبة جيدًا حول الطرق أن تُسبب إبهارًا جزئيًا للسائقين أو المشاة، ما يُسهم في وقوع الحوادث.

ينتج تأثير الوهج المبهِر في جزء كبير منه عن انخفاض التباين بسبب تشتت الضوء في العين نتيجةً للسطوع المفرط، أو عن انعكاس الضوء من المناطق المظلمة في مجال الرؤية، والتي يكون سطوعها مشابهًا لسطوع الخلفية. يُعد هذا النوع من الوهج حالة خاصة من وهج الإعاقة، ويُسمى وهج الحجاب. (يختلف هذا عن فقدان القدرة على التكيف في الرؤية الليلية ، والذي ينتج عن التأثير المباشر للضوء نفسه على العين).

يشير مصطلح "التشويش الضوئي" إلى التجمعات المفرطة للأضواء. قد تُسبب هذه التجمعات ارتباكًا، وتُشتت الانتباه عن العوائق (بما في ذلك تلك التي يُفترض أن تُضيئها)، وقد تُؤدي إلى وقوع حوادث. يبرز التشويش بشكل خاص على الطرق التي صُممت فيها أعمدة الإنارة بشكل سيئ، أو حيث تُحيط الإعلانات المضيئة بالطرق. وبحسب دوافع الشخص أو الجهة التي قامت بتركيب هذه الأضواء، قد يكون تصميمها وموقعها مُتعمدًا لتشتيت انتباه السائقين، مما قد يُساهم في وقوع الحوادث. ^{[ 1 ]}

توهج السماء هو الضباب الساطع الذي يغطي المدن نتيجة الإضاءة الاصطناعية المفرطة ليلاً. ^{[ 2 ]} ينشأ هذا النوع من التلوث الضوئي من انعكاس الضوء الاصطناعي في السماء وارتداده حول أنواع مختلفة من الجسيمات الموجودة في الغلاف الجوي. ^{[ 32 ]} قد يكون لتوهج السماء تأثير ضار على علم الفلك وعلى صحة العديد من الكائنات الحية، إذ يُضعف رؤية النجوم ومجرة درب التبانة ، ويزيد مستويات الإضاءة ليلاً بشكل ملحوظ وغير طبيعي. ^{[ 33 ]}

تُساهم الأقمار الصناعية أيضًا في التلوث الضوئي . ومع تزايد أعداد مجموعات الأقمار الصناعية مثل OneWeb و Starlink و Kuiper ، يخشى أعضاء المجتمع الفلكي، ولا سيما الاتحاد الفلكي الدولي ، من ازدياد التلوث الضوئي بشكل ملحوظ، وهو أحد المخاوف العديدة التي وردت في وسائل الإعلام بشأن اكتظاظ الأقمار الصناعية. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} ويتضمن النقاش العام حول استمرار نشر مجموعات الأقمار الصناعية العديد من الالتماسات من علماء الفلك والعلماء المواطنين، ^{[ 37 ] [ 38 ]} وقد أثار تساؤلات حول الجهات التنظيمية المختصة بالتدخل في الأنشطة البشرية التي تحجب ضوء النجوم. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

يُعدّ قياس تأثير توهج السماء على نطاق عالمي عملية معقدة. ^{[ 45 ]} فالغلاف الجوي الطبيعي ليس مظلمًا تمامًا، حتى في غياب مصادر الضوء الأرضية وإضاءة القمر. ويعود ذلك إلى مصدرين رئيسيين: التوهج الجوي والضوء المتناثر .

في طبقات الجو العليا، وخاصة فوق طبقة الميزوسفير ، يتوفر قدر كافٍ من الأشعة فوق البنفسجية من الشمس بأطوال موجية قصيرة جدًا لإحداث التأين . وعندما تصطدم الأيونات بجزيئات متعادلة كهربائيًا، فإنها تتحد مجددًا وتُصدر فوتونات في هذه العملية، مما يُسبب توهج الغلاف الجوي . وتكون درجة التأين كبيرة بما يكفي للسماح بانبعاث مستمر للإشعاع حتى أثناء الليل عندما تكون طبقات الجو العليا في ظل الأرض. أما في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، فإن جميع الفوتونات الشمسية ذات الطاقات الأعلى من جهد تأين النيتروجين (N₂) _{والأكسجين} (O₂ ₎ تكون قد امتصتها الطبقات العليا، وبالتالي لا يحدث تأين يُذكر.

إلى جانب انبعاث الضوء، تعمل السماء أيضاً على تشتيت الضوء الوارد، وخاصة من النجوم البعيدة ومجرة درب التبانة ، ولكن أيضاً من ضوء البروج ، وهو ضوء الشمس الذي ينعكس ويتشتت من جزيئات الغبار بين الكواكب. ^{[ 46 ]}

تتفاوت كمية التوهج الجوي والضوء البروجي بشكل كبير (بحسب عوامل عديدة، منها نشاط البقع الشمسية والدورة الشمسية )، ولكن في ظل الظروف المثلى، تصل درجة سطوع السماء في أحلك حالاتها إلى حوالي 22 درجة سطوع لكل ثانية قوسية مربعة. وفي حال وجود قمر مكتمل، يزداد سطوع السماء إلى حوالي 18 درجة سطوع لكل ثانية قوسية مربعة، وذلك تبعًا لشفافية الغلاف الجوي المحلية، أي ما يعادل 40 ضعف سطوع السماء في أحلك حالاتها. أما في المناطق المكتظة بالسكان، فليس من النادر أن تصل درجة سطوع السماء إلى 17 درجة سطوع لكل ثانية قوسية مربعة، أو ما يصل إلى 100 ضعف سطوعها الطبيعي.

لقياس سطوع السماء بدقة، تُستخدم صور الأقمار الصناعية الليلية للأرض كمدخلات أولية لعدد مصادر الضوء وشدتها. تُدخل هذه البيانات في نموذج فيزيائي ^{[ 47 ]} لتشتت الضوء بفعل جزيئات الهواء والهباء الجوي لحساب السطوع التراكمي للسماء. وقد أُعدت خرائط تُظهر زيادة سطوع السماء في جميع أنحاء العالم. ^{[ 48 ]}

إلى جانب عمليات الرصد عبر الأقمار الصناعية، أصبحت شبكات أجهزة قياس الضوء الأرضية ضرورية لرصد التلوث الضوئي بمرور الوقت. ومن أكثر هذه الأجهزة استخدامًا جهاز قياس جودة السماء (SQM)، وهو جهاز صغير يقيس سطوع السماء ليلًا (NSB) بوحدات السطوع لكل ثانية قوسية مربعة. تُستخدم أجهزة قياس جودة السماء من قِبل المراصد الاحترافية والعلماء الهواة في جميع أنحاء العالم، مما يوفر بيانات عالية الدقة الزمنية تُكمّل أساليب الاستشعار عن بُعد.

Long-term SQM datasets from urban, intermediate, and rural sites have revealed measurable increases in light pollution. A 2023 study analyzing over a decade of data from 26 sites across Europe - including cities such as Stockholm, Berlin, and Vienna - found average annual increases in NSB of 1.7% in rural areas, 1.8% in urban areas, and 3.7% in intermediate areas. These trends were corrected for sensor aging using twilight calibration methods and adjusted for atmospheric factors such as albedo, vegetation cover, and aerosols through an empirical regression model.^[49]

Ground-based studies have also shown that high levels of artificial light at night can suppress the natural circalunar pattern in sky brightness. In urban areas where the NSB exceeds 16.5 mag/arcsec², the variation associated with the moon cycle becomes nearly undetectable, potentially affecting species that rely on moonlight for behavior or navigation.^[50]

National SQM networks have been established in several countries. In Austria, the provincial government of Upper Austria operates a dense SQM network to support both astronomical and environmental research.^[51] In Spain, coordinated efforts by researchers including Bará and colleagues have helped quantify the relative contributions of streetlights, traffic, and residential lighting to NSB.^[52] In Italy, SQM data have been used to monitor urban and protected areas.^[53] The Netherlands also maintains a national monitoring program using SQMs to track long-term trends.^[54]

These ground-based networks provide continuous data under varied weather conditions and offer a crucial complement to satellite observations, especially for evaluating local lighting policies and environmental impacts.

The Bortle scale is a nine-level measuring system used to track how much light pollution there is in the sky. A Bortle scale of four or less is required to see the Milky Way whilst one is "pristine", the darkest possible.^[55]

Inspection of the area surrounding Madrid reveals that the effects of light pollution caused by a single large conglomeration can be felt up to 100 km (62 mi) away from the center.^[3]

تتجلى بوضوح الآثار العالمية للتلوث الضوئي. فقد أظهرت الأبحاث التي أُجريت في أواخر التسعينيات أن المنطقة بأكملها التي تضم جنوب إنجلترا وهولندا وبلجيكا وألمانيا الغربية وشمال فرنسا تتمتع بسطوع سماء يتراوح بين ضعفين إلى أربعة أضعاف المعدل الطبيعي. ^{[ 3 ]} وتُعد المناطق الوحيدة في أوروبا القارية التي تتمتع بظلام طبيعي للسماء هي شمال الدول الاسكندنافية والجزر البعيدة عن القارة. وقد بلغ معدل نمو التلوث الضوئي في النطاق الأخضر 11% خلال الفترة من 2012-2013 إلى 2014-2020، و24% في النطاق الأزرق. ^{[ 57 ]}

الوضع مشابه في أمريكا الشمالية، حيث تُعاني البلاد من مشكلة تلوث ضوئي كبيرة تمتد من المقاطعات البحرية الكندية إلى جنوب غرب الولايات المتحدة. ^{[ 3 ]} تعمل منظمة "دارك سكاي إنترناشونال" على تحديد المناطق التي تتمتع بسماء ليلية عالية الجودة. وتدعم هذه المناطق مجتمعات ومنظمات تُعنى بالحد من التلوث الضوئي (مثل محميات السماء المظلمة ). وقد قام قسم الأصوات الطبيعية والسماء الليلية التابع لهيئة المتنزهات الوطنية بقياس جودة السماء الليلية في وحدات المتنزهات الوطنية في جميع أنحاء الولايات المتحدة. وتتراوح جودة السماء في الولايات المتحدة من سماء نقية (مثل متنزه كابيتول ريف الوطني ومتنزه بيج بيند الوطني ) إلى سماء متدهورة بشدة ( مثل منطقة سانتا مونيكا ماونتينز الوطنية الترفيهية ومتنزه بيسكاين الوطني ). ^{[ 58 ]} قاعدة بيانات برنامج مراقبة السماء الليلية التابع لهيئة المتنزهات الوطنية متاحة على الإنترنت (2015). ^{[ 59 ]}

تم الإعلان عن التلوث الضوئي في هونغ كونغ بأنه "الأسوأ على كوكب الأرض" في مارس 2013. ^{[ 60 ]}

في يونيو 2016، أشارت التقديرات إلى أن ثلث سكان العالم لم يعودوا قادرين على رؤية مجرة ​​درب التبانة، بما في ذلك 80% من الأمريكيين و60% من الأوروبيين. وتبين أن سنغافورة هي الدولة الأكثر تلوثًا ضوئيًا في العالم. ^{[ 61 ] [ 3 ]}

شهدت المدن الرئيسية في المقاطعات الصينية خلال السنوات الـ 21 الماضية زيادة كبيرة في التلوث الضوئي، مع وجود بؤر ساخنة على طول منطقة الساحل الشرقي. ^{[ 62 ]}

لقد تعرضت 80% من المناطق المحمية في أفريقيا لـ "ضغط متزايد من الأضواء الاصطناعية". ^{[ 63 ]}

يشكل التلوث الضوئي تهديدًا كبيرًا للملقحات الليلية في أفريقيا ^{[ 64 ]} .

تشير الأبحاث الطبية حول تأثيرات الضوء المفرط على جسم الإنسان إلى أن التلوث الضوئي أو التعرض المفرط للضوء قد يُسبب مجموعة متنوعة من الآثار الصحية السلبية، وتستخدم بعض كتب تصميم الإضاءة ^{[ 66 ]} صحة الإنسان كمعيار صريح للإضاءة الداخلية المناسبة. وتشمل الآثار الصحية للإضاءة المفرطة أو التركيب الطيفي غير المناسب للضوء ما يلي: زيادة حالات الصداع، وإرهاق العاملين ، والإجهاد المُحدد طبيًا ، وانخفاض الوظيفة الجنسية ، وزيادة القلق. ^{[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]} وبالمثل، أظهرت الدراسات على نماذج حيوانية أن الضوء الذي لا مفر منه يُسبب تأثيرًا سلبيًا على المزاج والقلق. ^{[ 72 ]} وبالنسبة لمن يحتاجون إلى البقاء مستيقظين ليلًا، فإن للضوء الليلي أيضًا تأثيرًا حادًا على اليقظة والمزاج. ^{[ 73 ]}

ربطت دراسات أولية التعرض للضوء الاصطناعي الخارجي ليلاً - بما في ذلك الأنواع الحديثة مثل أنواع إضاءة الشوارع الحالية - بمخاطر السمنة، ^{[ 74 ]} والاضطرابات النفسية، ^{[ 75 ]} وداء السكري ، ^{[ 76 ]} وربما مشاكل صحية أخرى ^{[ 77 ] . [ 78 ]}

In 2007, "shift work that involves circadian disruption" was listed as a probable carcinogen by the World Health Organization's International Agency for Research on Cancer. (IARC Press release No. 180).^[79][80] Multiple studies have documented a correlation between night shift work and the increased incidence of breast and prostate cancer.^{[81][82][83][84][85][86]} One study which examined the link between exposure to artificial light at night (ALAN) and levels of breast cancer in South Korea found that regions which had the highest levels of ALAN reported the highest number of cases of breast cancer. Seoul, which had the highest levels of light pollution, had 34.4% more cases of breast cancer than Ganwon-do, which had the lowest levels of light pollution. This suggested a high correlation between ALAN and the prevalence of breast cancer. It was also found that there was no correlation between other types of cancer such as cervical or lung cancer and ALAN levels.^[87]

A more recent discussion (2009), written by Professor Steven Lockley, Harvard Medical School, can be found in the CfDS handbook "Blinded by the Light?".^[88] Chapter 4, "Human health implications of light pollution" states that "... light intrusion, even if dim, is likely to have measurable effects on sleep disruption and melatonin suppression. Even if these effects are relatively small from night to night, continuous chronic circadian, sleep and hormonal disruption may have longer-term health risks". The New York Academy of Sciences hosted a meeting in 2009 on Circadian Disruption and Cancer.^[89] In different wavelengths of light, red light has the least inhibitory effect on melatonin.^[90][91]

In June 2009, the American Medical Association developed a policy in support of control of light pollution. News about the decision emphasized glare as a public health hazard leading to unsafe driving conditions. Especially in the elderly, glare produces loss of contrast, obscuring night vision.^[31]

A new 2021 study published in the Southern Economic Journal indicates that light pollution may increase by 13% in preterm births before 23 weeks of gestation.^[92]

أشارت دراسة صينية أولية طولية جديدة إلى أن التعرض للأضواء الاصطناعية "قد يزيد من مخاطر ارتفاع ضغط الدم وأمراض القلب والسكتة الدماغية". ^{[ 93 ]}

بينما قد يكون الضوء ليلاً مفيداً أو محايداً أو ضاراً لبعض الكائنات الحية ، إلا أن وجوده يُخلّ بالتوازن البيئي. على سبيل المثال، تتجنب بعض أنواع العناكب المناطق المضاءة، بينما تُفضّل أنواع أخرى بناء شبكاتها مباشرةً على أعمدة الإنارة. ولأن أعمدة الإنارة تجذب العديد من الحشرات الطائرة، فإن العناكب التي تتحمل الضوء تكتسب ميزة على تلك التي تتجنبه. هذا مثال بسيط على كيفية اضطراب تردد الأنواع وشبكاتها الغذائية بفعل الضوء الليلي. ومن الحيوانات الأخرى التي يتأثر بها التلوث الضوئي بشدة السلاحف البحرية. فعندما تفقس صغارها، تعتمد على حواسها للوصول إلى المحيط، وقد تخلط أحياناً بين الضوء الاصطناعي وضوء الأفق الطبيعي.

يشكل التلوث الضوئي تهديدًا خطيرًا، لا سيما للحياة البرية الليلية ، لما له من آثار سلبية على فسيولوجيا النباتات والحيوانات. ^{[ 94 ]} فهو يُربك الحيوانات في تحديد مساراتها ، ويُغير التفاعلات التنافسية، ويُغير علاقات المفترس بالفريسة، ^{[ 95 ]} ويُسبب أضرارًا فسيولوجية. ^{[ 96 ]} يُنظم إيقاع الحياة بواسطة الأنماط الطبيعية اليومية للضوء والظلام، لذا فإن أي خلل في هذه الأنماط يُؤثر على الديناميكيات البيئية. ^{[ 97 ]} تستطيع العديد من أنواع العوالق البحرية، مثل مجدافيات الأرجل من جنس كالانس ، اكتشاف مستويات إضاءة منخفضة تصل إلى 0.1 ميكروواط/ ^م² ؛ ^{[ 98 ]} وباستخدام هذا الحد كعتبة، تم إنشاء أطلس عالمي للإضاءة الاصطناعية البحرية ليلًا، ^{[ 99 ]} مما يُظهر انتشاره العالمي الواسع.

تشير الدراسات إلى أن التلوث الضوئي حول البحيرات يمنع العوالق الحيوانية، مثل دافنيا ، من التغذي على الطحالب السطحية ، مما يتسبب في ازدهار الطحالب الذي قد يقضي على نباتات البحيرات ويؤدي إلى تدهور جودة المياه. ^{[ 100 ]} وقد يؤثر التلوث الضوئي أيضًا على النظم البيئية بطرق أخرى. فعلى سبيل المثال، وثّق علماء الحشرات أن ضوء الليل قد يعيق قدرة العث والحشرات الليلية الأخرى على التنقل. ^{[ 101 ]} كما يمكن أن يؤثر سلبًا على نمو الحشرات وتكاثرها. ^{[ 102 ]} وقد تتأثر الأزهار الليلية التي تعتمد على العث في التلقيح بالإضاءة الليلية، لعدم وجود مُلقِّح بديل لا يتأثر بالضوء الاصطناعي. وهذا بدوره قد يؤدي إلى انخفاض أعداد أنواع النباتات غير القادرة على التكاثر، وتغيير النظام البيئي للمنطقة على المدى الطويل . ^{[ 103 ]} من بين الحشرات الليلية، تُعدّ اليراعات ( رتبة الخنافس : فصائل Lampyridae وPhengodidae وElateridae) موضوعات دراسة مثيرة للاهتمام بشكل خاص فيما يتعلق بتلوث الضوء، إذ تعتمد على ضوئها الخاص للتكاثر، وبالتالي فهي شديدة الحساسية لمستويات الإضاءة البيئية. ^{[ 104 ] [ 105 ] [ 106 ]} اليراعات معروفة جيدًا ومثيرة للاهتمام لدى عامة الناس (على عكس العديد من الحشرات الأخرى) ^{[ 107 ]} ويسهل على غير المتخصصين رصدها، ونظرًا لحساسيتها واستجابتها السريعة للتغيرات البيئية، فهي مؤشرات حيوية جيدة للإضاءة الليلية الاصطناعية. ^{[ 108 ]} وقد أشارت بعض الدراسات إلى أن الانخفاضات الكبيرة في أعداد بعض الحشرات تُعزى جزئيًا على الأقل إلى الإضاءة الاصطناعية ليلًا. ^{[ 109 ] [ 110 ] [ 111 ]}

تشير دراسة أجريت عام ٢٠٠٩ ^{[ ١١٢ ]} أيضًا إلى آثار ضارة على الحيوانات والنظم البيئية نتيجة لاضطراب الضوء المستقطب أو الاستقطاب الاصطناعي للضوء (حتى خلال النهار، لأن اتجاه الاستقطاب الطبيعي لضوء الشمس وانعكاسه يُعد مصدرًا للمعلومات للعديد من الحيوانات). يُطلق على هذا النوع من التلوث اسم تلوث الضوء المستقطب (PLP). يمكن لمصادر الضوء المستقطب غير الطبيعية أن تُحفز سلوكيات غير تكيفية لدى الكائنات الحية الحساسة للاستقطاب وتُغير التفاعلات البيئية. ^{[ ١١٢ ]}

قد تُسبب الأضواء المنبعثة من المباني الشاهقة تضليلاً للطيور المهاجرة. وتتراوح تقديرات هيئة الأسماك والحياة البرية الأمريكية لعدد الطيور النافقة نتيجة انجذابها إلى الأبراج الشاهقة بين أربعة وخمسة ملايين طائر سنوياً، وقد يصل العدد إلى أضعاف ذلك. ^{[ 113 ]} ويعمل برنامج التوعية بالأضواء القاتلة (FLAP) مع مالكي المباني في تورنتو ، أونتاريو ، كندا، ومدن أخرى للحد من نفوق الطيور عن طريق إطفاء الأنوار خلال فترات الهجرة. وقد وجدت دراسة أخرى أن الأضواء المنبعثة من برج البريد قد أثرت على 25 نوعاً من الطيور. ونتيجة لذلك، اكتشف الباحثون أن تقليل استخدام الأضواء المفرطة يزيد من معدل بقاء أنواع الطيور على قيد الحياة. ^{[ 114 ]} كما وجدت دراسة أخرى أُجريت عند حائط المبكى في القدس أن الإضاءة الاصطناعية المكثفة على مدار 24 ساعة في الموقع تُخلّ بالإيقاعات البيولوجية لطيور السنونو الشائعة، مما يجعلها تنشط ليلاً، على عكس سلوكها النهاري الطبيعي. وكشف البحث أن الطيور تستخدم الضوء لاصطياد الحشرات التي تنجذب إلى الأضواء الكاشفة، مما يُحوّل أنماط بحثها عن الطعام ونشاطها إلى ساعات الليل. ^{[ 115 ]}

في واشنطن العاصمة، يقوم برنامج "إطفاء الأنوار في العاصمة"، الذي يُدار بالشراكة مع منظمة "الحياة البرية في المدينة"، بتنظيم متطوعين خلال فصلي الربيع والخريف من الهجرة لتوثيق اصطدام الطيور بالمباني، ونقل الطيور المصابة إلى مراكز إعادة التأهيل، واستخدام البيانات الناتجة للدعوة إلى استخدام إضاءة ومعالجات زجاجية صديقة للطيور في المباني. ^{[ 116 ]}

لوحظت حالات مماثلة من الارتباك لدى أنواع الطيور المهاجرة بالقرب من منشآت الإنتاج والحفر البحرية. وقد أدت الدراسات التي أجرتها شركة Nederlandse Aardolie Maatschappij bv (NAM) وشركة شل إلى تطوير وتجربة تقنيات إضاءة جديدة في بحر الشمال. في أوائل عام 2007، تم تركيب هذه الأضواء على منصة الإنتاج L15 التابعة لشركة شل. وقد حققت التجربة نجاحًا كبيرًا، حيث انخفض عدد الطيور التي تحلق حول المنصة بنسبة تتراوح بين 50 و90%. ^{[ 117 ]}

تُعدّ المناطق الجزرية مثل هاواي وأرخبيل خوان فرنانديز أمثلةً بارزةً على اضطراب الطيور البحرية نتيجةً للتلوث الضوئي الليلي. حتى الأضواء المنخفضة، كأعمدة الإنارة العادية وإضاءة المنازل، تُسبّب الارتباك وتؤدي إلى إصابة العديد من أنواع الطيور، بما فيها الأنواع المُهدّدة بالانقراض كطائر القطرس نيويل، وجنوحها، ونفوقها . وقد وُضعت برامج عديدة للمساعدة في التخفيف من هذه الآثار، منها برامج حماية السماء المظلمة التي تهدف إلى ترشيح التلوث الضوئي وتقليله في المناطق الحساسة.وبرامج الإنقاذ لإعادة تأهيل الطيور البحرية المتضررة. وقد عملت منشأة نطاق الصواريخ في المحيط الهادئ في مانا، التي تدير برنامج السماء المظلمة، على نشر الوعي بهذه المشكلة بين السكان والشركات في كاواي، وتشجيع ممارسات الإضاءة المسؤولة للحد من التلوث الضوئي قدر الإمكان خلال مواسم التكاثر الحرجة.

تهاجر الطيور ليلاً لعدة أسباب. فهي تحافظ على الماء من الجفاف أثناء الطيران في النهار الحار، كما أن جزءًا من نظام الملاحة لدى الطيور يعتمد على النجوم بطريقة أو بأخرى. ومع سطوع أضواء المدن التي تطغى على سماء الليل، لم تعد الطيور (وكذلك معظم الثدييات) تعتمد على النجوم في الملاحة. ^{[ 118 ]}

تُعدّ صغار السلاحف البحرية التي تفقس من أعشاشها على الشواطئ ضحية أخرى للتلوث الضوئي. ومن المفاهيم الخاطئة الشائعة أن صغار السلاحف البحرية تنجذب إلى القمر، بينما هي في الواقع تجد طريقها إلى المحيط بالابتعاد عن الظل الداكن للكثبان الرملية ونباتاتها، وهو سلوك تتداخل معه الأضواء الاصطناعية. ^{[ 119 ]} أما نشاط التكاثر والظواهر الإنجابية للضفادع، فتتأثر بضوء القمر. ^{[ 120 ]} كما تُصاب الطيور البحرية اليافعة بالارتباك بسبب الأضواء عند مغادرتها أعشاشها وطيرانها إلى البحر، مما يتسبب في ارتفاع معدلات نفوقها. ^{[ 121 ] [ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]} وتتأثر البرمائيات والزواحف أيضاً بالتلوث الضوئي، إذ يمكن لمصادر الضوء المُضافة خلال فترات الظلام أن تُخلّ بمستويات إنتاج الميلاتونين، وهو هرمون يُنظّم وظائف الجسم وسلوكه تبعاً للفترة الضوئية. تستخدم بعض أنواع الضفادع والسلمندرات "بوصلة" ضوئية لتوجيه سلوكها الهجري نحو مواقع التكاثر. كما يمكن أن يتسبب الضوء المُدخَل في اضطرابات نمائية، مثل تلف الشبكية، وبطء نمو الصغار، والتحول المبكر، ^{[ 125 ]} وانخفاض إنتاج الحيوانات المنوية، والطفرات الجينية. ^{[ 96 ] [ 126 ] [ 127 ] [ 104 ] [ 128 ] [ 129 ]} بالقرب من المدن الساحلية الكبرى حول العالم (مثل طوكيو وشنغهاي)، تتأثر دورات الإضاءة الطبيعية التي يوفرها القمر في البيئة البحرية بشكل كبير بالتلوث الضوئي، حيث لا توفر سوى الليالي المحيطة باكتمال القمر إشعاعًا أكبر، وقد تكون جرعات ضوء القمر خلال شهر معين أقل بست مرات من جرعات التلوث الضوئي. ^{[ 130 ]}

في سبتمبر/أيلول 2009، خصصت ندوة السماء المظلمة الأوروبية التاسعة في أرماغ، أيرلندا الشمالية، جلسةً حول الآثار البيئية للضوء الليلي. وتناولت الجلسة الخفافيش والسلاحف والأضرار "الخفية" للضوء الليلي، بالإضافة إلى العديد من المواضيع الأخرى. ^{[ 131 ]} وقد ذُكرت الآثار البيئية للضوء الليلي في وقت مبكر يعود إلى عام 1897، في مقال نُشر في صحيفة لوس أنجلوس تايمز . وفيما يلي مقتطف من ذلك المقال، بعنوان "الكهرباء وطيور الأغاني الإنجليزية":

An English journal has become alarmed at the relation of electricity to songbirds, which it maintains is closer than that of cats and fodder crops. How many of us, it asks, foresee that electricity may extirpate the songbird? ... With the exception of the finches, all the English songbirds may be said to be insectivorous, and their diet consists chiefly of vast numbers of very small insects which they collect from the grass and herbs before the dew is dry. As the electric light is finding its way for street illumination into the country parts of England, these poor winged atoms are slain by thousands at each light every warm summer evening. ... The fear is expressed, that when England is lighted from one end to the other with electricity the songbirds will die out from the failure of their food supply.^[132]

Astronomy is very sensitive to light pollution. The night sky viewed from a city bears no resemblance to what can be seen from dark skies.^[133]Skyglow (the scattering of light in the atmosphere at night) reduces the contrast between stars and galaxies and the sky itself, making it much harder to see fainter objects.^[134] This is one factor that has caused newer telescopes to be built in increasingly remote areas. Even at apparent clear night skies, there can be a lot of stray light that becomes visible at longer exposure times in astrophotography. By means of software, the stray light can be reduced, but at the same time, object detail could be lost in the image.^[135] The following picture of the area around the Pinwheel Galaxy (Messier 101) with the apparent magnitude of 7.5^m with all stars down to an apparent magnitude of 10^m was taken in Berlin in a direction close to the zenith with a fast lens (f-number 1.2) and an exposure time of five seconds at an exposure index of ISO 12800:

• Pinwheel Galaxy in stray light
• 
  Original shot: lower edge Alkaid, right of center the double star Mizar with Alcor and right edge Alioth; the Pinwheel Galaxy is a small diffuse dot in the center of the image.
• 
  Black level compensation: the darkest point in the digital picture was set to zero luminance, in order to reduce the visible stray light. However, blue light caused by Rayleigh scattering is visible in the center of the image.
• 
  50 percent of stray light removed: the darker half of the stray light was set to zero luminance. The darker part of the blue light caused by Rayleigh scattering is still visible in the center of the image.
• 
  Complete elimination of stray light: all pixels showing stray light have been set to zero luminance, the faint and two-dimensional Pinwheel Galaxy is no longer visible, too.

Some astronomers use narrow-band "nebula filters", which allow only specific wavelengths of light commonly seen in nebulae, or broad-band "light pollution filters", which are designed to reduce (but not eliminate) the effects of light pollution by filtering out spectral lines commonly emitted by sodium- and mercury-vapor lamps, thus enhancing contrast and improving the view of dim objects such as galaxies and nebulae.^[136] Unfortunately, these light pollution reduction (LPR) filters are not a cure for light pollution. LPR filters reduce the brightness of the object under study and this limits the use of higher magnifications. LPR filters work by blocking light of certain wavelengths, which alters the color of the object, often creating a pronounced green cast. Furthermore, LPR filters work only on certain object types (mainly emission nebulae) and are of little use on galaxies and stars. No filter can match the effectiveness of a dark sky for visual or photographic purposes.

Light pollution affects the visibility of diffuse sky objects like nebulae and galaxies more than stars, due to their low surface brightness.^[138] Most such objects are rendered invisible in heavily light-polluted skies above major cities. A simple method for estimating the darkness of a location is to look for the Milky Way, which from truly dark skies appears bright enough to cast a shadow.^[139]

إضافةً إلى توهج السماء، يُمكن أن يؤثر تسرب الضوء على عمليات الرصد عندما يدخل الضوء الاصطناعي مباشرةً إلى أنبوب التلسكوب وينعكس من الأسطح غير البصرية حتى يصل في النهاية إلى العدسة العينية . ^{[ 140 ]} يُسبب هذا النوع المباشر من التلوث الضوئي توهجًا في مجال الرؤية ، مما يُقلل التباين. كما يُصعّب تسرب الضوء على الراصد البصري التكيف بشكل كافٍ مع الظلام. تشمل التدابير المعتادة للحد من هذا الوهج، في حال تعذر تقليل الضوء مباشرةً، تغطية أنبوب التلسكوب وملحقاته بمادة مخملية لتقليل الانعكاس، ووضع حاجب ضوئي (يُمكن استخدامه أيضًا كحاجب للندى ) على التلسكوب لتقليل الضوء الداخل من زوايا أخرى غير تلك القريبة من الهدف. في ظل هذه الظروف، يُفضل بعض علماء الفلك الرصد تحت قطعة قماش سوداء لضمان أقصى قدر من التكيف مع الظلام.

أظهرت دراسة عُرضت في اجتماع الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي في سان فرانسيسكو أن التلوث الضوئي يُدمر جذور النترات ، مما يمنع الانخفاض الطبيعي للضباب الدخاني الليلي الناتج عن عوادم السيارات والمصانع. ^{[ 141 ] [ 142 ]} وقدّم الدراسة هارالد ستارك من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي .

في الليل، يقل استقطاب السماء المقمرة بشكل ملحوظ في ظل التلوث الضوئي الحضري ، لأن الضوء الحضري المتناثر لا يكون مستقطباً بشكل كبير، خاصة في المناطق الحضرية. ^{[ 143 ]} عندما لا يكون القمر ظاهراً، قد تستقطب السماء بدرجة ما، لا سيما في حالة مصادر الضوء غير المتجانسة بشكل كبير. ^{[ 144 ]} لا يستطيع الجهاز البصري البشري إدراك نمط استقطاب السماء بشكل مباشر، ولكنه يُستخدم من قبل بعض الحيوانات للتوجيه والملاحة. ^{[ 145 ] [ 146 ]}

ليس من النادر وجود متاجر تعمل على مدار الساعة، مثل محطات الوقود والمتاجر الصغيرة والصيدليات. كما يجب أن تكون المستشفيات وغيرها من مرافق الرعاية الصحية مزودة بالكوادر الطبية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. ومع صعود أمازون، تعمل العديد من المصانع وشركات الشحن الآن بنظام المناوبات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع لمواكبة طلب المستهلك العالمي الجديد. تتطلب هذه الصناعات جميعها الإضاءة، داخل وخارج منشآتها، لضمان سلامة عمالها أثناء تنقلهم في مواقع عملهم وعند دخولهم وخروجهم من المنشآت. ونتيجة لذلك، "فقد 40% من سكان الولايات المتحدة ونحو 20% من سكان الاتحاد الأوروبي القدرة على رؤية السماء ليلاً... بعبارة أخرى، يبدو الأمر كما لو أنهم لا يعيشون الليل أبدًا." ^{[ 47 ]}

مع التركيز على العمل بنظام المناوبات والحاجة المستمرة إلى استمرار العمليات على مدار الساعة في قطاعات اقتصادية محددة، يبحث الباحثون في تأثير التلوث الضوئي على هذه الفئة من العاملين. في عام ٢٠٠٧، سعت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) إلى لفت الانتباه إلى مخاطر العمل بنظام المناوبات كعامل خطر محتمل للإصابة بالسرطان. ^{[ ١٤٧ ]} جاءت هذه الخطوة نتيجةً لدراسات عديدة وجدت زيادة في مخاطر الإصابة بالسرطان لدى مجموعات من العاملين بنظام المناوبات. ووجدت دراسة صحة الممرضات لعام ١٩٩٨ صلة بين سرطان الثدي والممرضات اللواتي عملن بنظام المناوبات الليلية المتناوبة في بداية حياتهن المهنية. ^{[ ١٤٨ ]} ومع ذلك، لا يمكن إيقاف العمل بنظام المناوبات في هذه القطاعات، إذ يجب أن تكون المستشفيات مزودة بالكوادر الطبية على مدار الساعة.

تشير الأبحاث إلى أن التلوث الضوئي، شأنه شأن المشكلات البيئية الأخرى، يُعدّ مشكلةً ناجمةً في المقام الأول عن الدول الصناعية . وقد دُرست العديد من المؤشرات الاقتصادية لفهم أماكن انتشار التلوث الضوئي حول العالم بشكل أفضل. ^{[ 149 ]} فقد لوحظ ارتفاع مستويات التلوث الضوئي في الدول التي تتميز بشبكة طرق معبدة ، وهو مؤشر على بنية تحتية متطورة. ^{[ 149 ]} وبالمثل، فإن الدول التي تشهد معدلات عالية لاستخراج الموارد تعاني أيضاً من ارتفاع معدلات التلوث الضوئي. كما أن الدول التي تتمتع بأعلى ناتج محلي إجمالي وأكبر مساحة سطحية تُصنف على أنها حضرية وضواحي، سجلت أيضاً أعلى معدلات التلوث الضوئي. ^{[ 149 ]}

تُعدّ الصين رائدةً صاعدةً في النمو الصناعي والاقتصادي. وقد كشفت دراسة حديثة حول التلوث الضوئي، باستخدام نظام المسح الخطي التشغيلي التابع لبرنامج الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية الدفاعية (DMSL/OLS)، عن ازدياد التلوث الضوئي فوق المدن الساحلية الشرقية، بينما يتناقص فوق المدن الصناعية ومدن استخراج المعادن. ^{[ 6 ]} وعلى وجه التحديد، تُعتبر المناطق الحضرية المحيطة بدلتا نهر اليانغتسي، ودلتا نهر اللؤلؤ، ومنطقة بكين-تيانجين، من المناطق التي تُثير القلق بشأن التلوث الضوئي. ^{[ 6 ]} وبدراسة الصين ككل، تبيّن أن التلوث الضوئي في الشرق والشمال أعلى بكثير منه في الغرب. ويتماشى هذا مع وجود المصانع الصناعية الكبرى في الشرق والشمال، بينما يهيمن استخراج الموارد على الغرب. ^{[ 6 ]}

في عام ٢٠٠٩، عقب إعلان الأمم المتحدة عام الفلك، حثّ الباحثون على فهم أفضل للضوء الاصطناعي ودوره في القضايا الاجتماعية والاقتصادية والبيئية. ^{[ ١٥٠ ]} إن استمرار الاستخدام غير المقيد للضوء الاصطناعي في المناطق الحضرية والريفية سيؤدي إلى تحول عالمي ذي نتائج غير متوقعة. ولا يكفي التركيز على الأثر الاقتصادي لزيادة استهلاك الطاقة في المصابيح الكهربائية، أو على التحول نحو كفاءة الطاقة في الإضاءة. بل ينبغي أن يكون التركيز أوسع نطاقًا على الآثار الاجتماعية والاقتصادية والبيئية والفسيولوجية لتلوث الضوء. ^{[ ١٥٠ ]}

يحتاج البشر إلى قدر من الإضاءة الاصطناعية ليلاً للعمل بنظام المناوبات، والتصنيع، والسلامة المرورية، والقيادة الليلية، وقد أظهرت الأبحاث أن الإضاءة الاصطناعية تُخلّ بحياة الحيوانات. مع ذلك، تشير دراسات حديثة إلى إمكانية إيجاد حل وسط. تناولت مقالة نُشرت عام ٢٠٢١ التغيرات الموسمية في الإضاءة وتأثيرها على جميع الحيوانات، ولا سيما الرخويات. ^{[ ١٥١ ]} وتزعم المقالة أن الأبحاث السابقة حول الإضاءة ركزت بشكل أساسي على مدة التعرض للضوء. ^{[ ١٥١ ]} ومع ذلك، ينبغي أن تسعى الأبحاث المستقبلية إلى تحديد الكمية الأكثر أمانًا من التعرض للضوء، من حيث المدة والشدة، والتي تُعدّ الأمثل لكل من البشر والحيوانات. ^{[ ١٥١ ]} ومع تطور هذه البيانات، يُمكن تطبيق حدود أمان محتملة لمستويات الإضاءة. ^{[ ١٥١ ]} ومن الناحية المثالية، ينبغي أن يحافظ مستوى الإضاءة على فوائده للإنسان، مع تقليل أو إزالة الآثار السلبية على الحيوانات بشكل كامل.

الحنين الليلي هو الشعور بفقدان القدرة على رؤية سماء الليل المرصعة بالنجوم . ويشمل ذلك أيضاً الشعور بـ"حزن السماء"، حيث يفقد الإنسان القدرة على النظر إلى النجوم، وهو أمرٌ اعتاد عليه طوال معظم تاريخ البشرية. ^{[ 152 ]} كما تتضمن هذه الظاهرة الحزن على عدم القدرة على الشعور بالرهبة والإعجاب اللذين غالباً ما يشعر بهما الإنسان عند تأمل النجوم.

صاغ هذا المصطلح كلٌ من أبرانا فينكاتيسان من جامعة سان فرانسيسكو وجون بارنتين، عالم الفلك، وظهر لأول مرة في أغسطس 2023 كرد فعل على مقال نُشر في مجلة ساينس حول آثار التلوث الضوئي . ^{[ 153 ]} قدّم فينكاتيسان وبارنتين تعريفًا شاملًا يتضمن فقدان الهوية الثقافية والممارسات، مثل سرد القصص ومراقبة النجوم ، فضلًا عن المعارف القديمة كالملاحة الفلكية . ^{[ 154 ]} جادل المؤلفان بأن سماء الليل تستحق نظام حماية عالمي باعتبارها جزءًا مهمًا من التراث العالمي. ^{[ 153 ]}

The use of full cutoff lighting fixtures, as much as possible, is advocated by most campaigners for the reduction of light pollution. It is also commonly recommended that lights be spaced appropriately for maximum efficiency, and that number of luminaires being used as well as the wattage of each luminaire match the needs of the particular application (based on local lighting design standards).

Full cutoff fixtures first became available in 1959 with the introduction of General Electric's M100 fixture.^[162]

يُقلل تركيب مصابيح القطع الكامل، عند تركيبها بشكل صحيح، من احتمالية تسرب الضوء فوق المستوى الأفقي. قد يُضيء الضوء المنبعث فوق المستوى الأفقي هدفًا مُحددًا في بعض الأحيان، ولكنه غالبًا ما يكون بلا فائدة. وعندما يدخل هذا الضوء إلى الغلاف الجوي، فإنه يُساهم في توهج السماء. وتدرس بعض الحكومات والمنظمات حاليًا، أو قامت بالفعل، بتطبيق تركيبات القطع الكامل في مصابيح الشوارع وإضاءة الملاعب.

يُسهم استخدام وحدات الإضاءة ذات القطع الكامل في الحد من وهج السماء بمنع تسرب الضوء فوق المستوى الأفقي. وعادةً ما يُقلل القطع الكامل من وضوح المصباح والعاكس داخل وحدة الإنارة، مما يُقلل من تأثيرات الوهج. كما يُجادل الناشطون بأن وحدات الإضاءة ذات القطع الكامل أكثر كفاءة من غيرها، إذ يُمكن توجيه الضوء الذي كان سيتسرب إلى الغلاف الجوي نحو الأرض. مع ذلك، قد تحبس هذه الوحدات كمية أكبر من الضوء داخلها مقارنةً بأنواع أخرى، مما يُقلل من كفاءتها، ويُشير إلى ضرورة إعادة تصميم بعضها.

يُتيح استخدام وحدات الإضاءة ذات القطع الكامل استخدام مصابيح ذات قدرة كهربائية أقل، مما يُنتج نفس التأثير أو حتى تأثيرًا أفضل في بعض الأحيان، نظرًا للتحكم الدقيق في الإضاءة. في أي نظام إضاءة، ينتج بعض التوهج السماوي أيضًا عن الضوء المنعكس من الأرض. مع ذلك، يُمكن تقليل هذا الانعكاس بالحرص على استخدام أقل قدرة كهربائية ممكنة للمصباح، وضبط المسافة بين المصابيح بشكل مناسب. ^{[ 163 ]} كما أن ضمان أن تكون زاوية ابتعاد وحدة الإضاءة عن الأسطح العاكسة بدرجة عالية أكبر من 90 درجة يُقلل من الانعكاس.

من الانتقادات الشائعة الموجهة لوحدات الإضاءة ذات القطع الكامل أنها قد لا تكون جذابة من الناحية الجمالية. ويرجع ذلك على الأرجح إلى قلة الطلب عليها تاريخياً، ولأن الناس يفضلون عادةً رؤية مصدر الإضاءة. ونظراً لدقة توجيهها للضوء، قد تتطلب تركيبات وحدات الإضاءة ذات القطع الكامل خبرةً فنيةً لتحقيق أقصى قدر من الفعالية.

أُثيرت تساؤلات حول فعالية استخدام مصابيح الطرق ذات القطع الكامل لمكافحة التلوث الضوئي. فبحسب دراسات التصميم، يجب تقريب وحدات الإضاءة ذات التوزيعات ذات القطع الكامل (مقارنةً بالقطع الكامل أو شبه الكامل ، كما هو موضح هنا) ^{[ 164 ]} لتحقيق نفس مستوى الإضاءة والتجانس والحد من الوهج المطلوب وفقًا لمعايير IESNA . وقد حسّنت هذه المحاكاة ارتفاع المصابيح والمسافة بينها مع مراعاة متطلبات IESNA في التصميم العام، ثم قارنت إجمالي الإضاءة الموجهة للأعلى واستهلاك الطاقة لتصاميم وقدرات مختلفة لوحدات الإضاءة. وقد أظهرت تصاميم القطع الكامل أداءً أفضل من تصاميم القطع الجزئي، بينما تفوقت تصاميم القطع الجزئي على تصاميم القطع الكامل أو الكامل. يشير هذا إلى أنه في تركيبات الطرق، قد يكون الإفراط في الإضاءة أو ضعف التجانس الناتج عن وحدات القطع الكامل أكثر ضررًا من الإضاءة الموجهة للأعلى الناتجة عن عدد أقل من وحدات القطع الكامل أو شبه الكامل. لذلك، يمكن تحسين الأداء العام للأنظمة الحالية بشكل أكبر عن طريق تقليل عدد وحدات الإضاءة بدلاً من التحول إلى تصاميم القطع الكامل.

مع ذلك، وباستخدام تعريف "التلوث الضوئي" الوارد في بعض القوانين الإقليمية الإيطالية (أي "أي إشعاع ضوئي اصطناعي خارج المناطق المشمولة بالقانون، وخاصةً باتجاه السماء")، فإن تصميم الإطفاء الكامل هو الحل الوحيد لمنع التلوث الضوئي. وقد سجلت منطقة لومبارديا الإيطالية ، التي لا تسمح إلا بتصميم الإطفاء الكامل (قانون لومبارديا رقم 17/2000، الذي روجت له منظمة Cielobuio - وهي منظمة تنسيقية لحماية سماء الليل )، أدنى معدل استهلاك للطاقة للفرد في الإضاءة العامة في إيطاليا عام 2007. ويفرض القانون نفسه أيضًا حدًا أدنى للمسافة بين مصابيح الشوارع يبلغ حوالي أربعة أضعاف ارتفاعها، لذا تُعد مصابيح الشوارع ذات الإطفاء الكامل الحل الأمثل للحد من التلوث الضوئي واستهلاك الطاقة الكهربائية.

• 
  يمكن لهذا النوع من مصابيح LED المعلقة أن يقلل من التلوث الضوئي غير الضروري في المساحات الداخلية للمباني.
• 
  يُعدّ مصباح الكوبرا ذو العدسة المسطحة ، وهو مصباح ذو قطع كامل للضوء، فعالاً للغاية في الحدّ من التلوث الضوئي. فهو يضمن توجيه الضوء أسفل المستوى الأفقي فقط، مما يعني تقليل هدر الضوء الناتج عن توجيهه للخارج وللأعلى.
• 
  يسمح هذا المصباح ذو العدسة المتدلية من نوع الكوبرا للضوء بالخروج جانبياً وأعلى، حيث قد يسبب مشاكل.
• 
  تتطلب غالبية المناطق الإيطالية "انعدام الضوء المتجه للأعلى"، وهو ما يعني عادةً استخدام مصابيح ذات قطع كامل للإضاءة الجديدة، ولكن المخالفات شائعة.

توجد أنواع عديدة من مصادر الإضاءة، ولكل منها خصائص متنوعة تحدد مدى ملاءمتها لمهام مختلفة. ومن أبرز هذه الخصائص الكفاءة وتوزيع الطاقة الطيفية. وكثيراً ما يتم اختيار مصادر إضاءة غير مناسبة لمهمة ما، إما لقلة الخبرة أو لعدم توفر تقنيات إضاءة أكثر ملاءمة وقت التركيب. لذا، تُسهم مصادر الإضاءة المختارة بشكل سيئ في التلوث الضوئي وهدر الطاقة دون داعٍ. ومن خلال تحديث مصادر الإضاءة بشكل مناسب، يُمكن في كثير من الأحيان تقليل استهلاك الطاقة والآثار الملوثة، مع تحسين الكفاءة والرؤية في الوقت نفسه.

بعض أنواع مصادر الإضاءة مُدرجة في الجدول أدناه حسب كفاءتها في استهلاك الطاقة (الأرقام هي قيم تقريبية مُعتمدة)، وتشمل تأثيرها المرئي على توهج السماء، مقارنةً بإضاءة نظام الإضاءة منخفض الصوديوم. ^{[ 165 ] [ 166 ]}

يطالب العديد من علماء الفلك المجتمعات المجاورة باستخدام مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط أو مصابيح LED ذات اللون الكهرماني المصنوعة من فوسفيد الألومنيوم والغاليوم والإنديوم قدر الإمكان، لأن الطول الموجي الرئيسي المنبعث منها يسهل التعامل معه أو حتى ترشيحه في حالات نادرة. ^{[ 167 ]} ومن مزاياها الأخرى انخفاض تكلفة تشغيل مصابيح الصوديوم. ففي عام 1980، على سبيل المثال، استبدلت مدينة سان خوسيه بولاية كاليفورنيا جميع مصابيح الشوارع بمصابيح الصوديوم منخفضة الضغط، التي يسهل على مرصد ليك القريب ترشيح ضوئها. وتُطبق برامج مماثلة حاليًا في أريزونا وهاواي . كما أن مصادر الضوء الأصفر هذه لها تأثير أقل بكثير على توهج السماء المرئي، ^{[ 168 ]} مما يقلل من سطوع السماء المرئي ويحسن رؤية النجوم للجميع.

من عيوب إضاءة الصوديوم منخفضة الضغط أن وحدات الإضاءة عادةً ما تكون أكبر حجمًا من الوحدات المنافسة، وأن الألوان غير قابلة للتمييز نظرًا لانبعاثها بشكل أساسي لطول موجي واحد (انظر إضاءة الأمن ). ونظرًا لحجم المصباح الكبير، خاصةً في القدرات العالية مثل 135 وات و180 وات، يصبح التحكم في انبعاثات الضوء من وحدات إضاءة الصوديوم منخفضة الضغط أكثر صعوبة. في التطبيقات التي تتطلب توجيهًا دقيقًا للضوء (مثل الطرق الضيقة)، تقل ميزة كفاءة المصباح الأصلية لهذا النوع من المصابيح، وقد تُفقد تمامًا مقارنةً بمصابيح الصوديوم عالية الضغط . وتنشأ الادعاءات بأن هذا يؤدي أيضًا إلى زيادة التلوث الضوئي من وحدات الإضاءة التي تعمل بهذه المصابيح بشكل أساسي بسبب وحدات الإضاءة القديمة ذات الحماية الضعيفة، والتي لا تزال شائعة الاستخدام في المملكة المتحدة وبعض المواقع الأخرى. تحافظ وحدات إضاءة الصوديوم منخفضة الضغط الحديثة ذات البصريات المحسّنة والحماية الكاملة، وانخفاض تأثيرات توهج السماء الناتج عن الضوء الأصفر، على ميزة الكفاءة الضوئية للصوديوم منخفض الضغط، مما يؤدي في معظم الحالات إلى انخفاض استهلاك الطاقة وتقليل التلوث الضوئي المرئي. لسوء الحظ، ونظرًا لاستمرار نقص المعلومات الدقيقة، ^{[ 169 ]} لا يزال العديد من خبراء الإضاءة ينتقدون مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط، مما يساهم في انخفاض قبولها وتحديدها في معايير الإضاءة، وبالتالي انخفاض استخدامها. ووفقًا لناريسادا وشرويدر (2004)، فإن من عيوب مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط الأخرى أن بعض الأبحاث وجدت أن الكثيرين يجدون الضوء الأصفر المميز أقل جاذبية من الناحية الجمالية، مع تحذيرهما من أن هذه الأبحاث ليست شاملة بما يكفي لاستخلاص استنتاجات قاطعة. ^{[ 170 ]}

بسبب حساسية العين البشرية المتزايدة للأطوال الموجية الزرقاء والخضراء عند رصد الإضاءة المنخفضة ( تأثير بوركينجي ) في سماء الليل، تُنتج مصادر الضوء المختلفة كميات متباينة بشكل كبير من التوهج المرئي للسماء من نفس كمية الضوء المنبعثة في الغلاف الجوي. وللحد من التلوث الضوئي الناتج عن الضوء الأزرق، من الضروري استخدام مصابيح تُنتج، مع الحفاظ على نفس التدفق الضوئي النهاري، الحد الأدنى من الضوء الليلي، وفي الوقت نفسه تفرض قيودًا محددة على الأطوال الموجية المنبعثة، لا سيما عن طريق تحويل التدفق الطيفي نحو الجانب الأزرق من نطاق الضوء الليلي (أقل من 440  نانومتر)، لحماية رؤية النجوم والحد بشكل كبير من تأثير التوهج الاصطناعي لسماء الليل. ^{[ 171 ]}

ينبغي أن يركز نطاق الطول الموجي المحمي، المعروف باسم "النطاق P"، على ما بين 440 و540  نانومتر للحفاظ على وضوح النجوم وتقليل التلوث الضوئي في الأطوال الموجية الضارة بالرؤية الليلية، في حين أن استخدام المصابيح التي تنبعث منها كمية أقل من الضوء في هذا النطاق يمكن أن يساعد في تقليل التلوث دون المساس بوضوح النجوم وحماية الصحة والبيئة. ^{[ 172 ]}

في بعض الحالات، أظهر تقييم الخطط القائمة إمكانية تطبيق خطط إضاءة أكثر كفاءة. على سبيل المثال، يمكن الحد من التلوث الضوئي بإطفاء الأنوار الخارجية غير الضرورية، وإضاءة الملاعب فقط عند وجود أشخاص بداخلها. وتُعدّ المؤقتات ذات قيمة خاصة لهذا الغرض. بدأت إحدى أولى الجهود التشريعية المنسقة في العالم للحد من الأثر السلبي لهذا التلوث على البيئة في فلاغستاف، أريزونا ، بالولايات المتحدة الأمريكية. هناك، جرى تطوير القوانين واللوائح على مدى أكثر من ثلاثة عقود، بدعم كامل من السكان، ^{[ 173 ]} وغالبًا بدعم حكومي، ^{[ 174 ]} وبمشاركة مناصري المجتمع، ^{[ 175 ]} وبمساعدة المراصد المحلية الرئيسية، ^{[ 176 ]} بما في ذلك مرصد فلاغستاف التابع للبحرية الأمريكية . يساهم كل عنصر من هذه العناصر في التوعية والحماية وإنفاذ متطلبات الحد من التلوث الضوئي الضار بطريقة ذكية.

يمكن الاطلاع على مثال لتقييم خطة الإضاءة في تقرير تم إعداده في الأصل بتكليف من مكتب نائب رئيس الوزراء في المملكة المتحدة، وهو متاح الآن من خلال وزارة المجتمعات والحكم المحلي . ^{[ 177 ]} يفصّل التقرير خطة سيتم تنفيذها في جميع أنحاء المملكة المتحدة، لتصميم أنظمة الإضاءة في المناطق الريفية، مع التركيز بشكل خاص على الحفاظ على البيئة.

في مثال آخر، استبدلت مدينة كالجاري مؤخرًا معظم مصابيح إنارة الشوارع السكنية بنماذج مماثلة من حيث كفاءة استهلاك الطاقة. ^{[ 178 ]} الدافع الرئيسي هو خفض تكاليف التشغيل والحفاظ على البيئة. ومن المتوقع استرداد تكاليف التركيب من خلال وفورات الطاقة في غضون ست إلى سبع سنوات.

تستخدم الوكالة السويسرية لكفاءة الطاقة (SAFE) مفهومًا واعدًا في تشخيص وتصميم إضاءة الطرق، وهو " الاستهلاك الكهربائي النوعي ( CES )". ^{[ 179 ]} وبناءً على مستويات الإضاءة المرصودة في العديد من المدن السويسرية، حددت الوكالة قيمًا مستهدفة لاستهلاك الطاقة الكهربائية لكل متر للطرق من مختلف الفئات. وعليه، توصي الوكالة حاليًا باستهلاك نوعي للطاقة يتراوح بين 2 و3 واط لكل متر للطرق التي يقل عرضها عن 10 أمتار (ومن 4 إلى 6 واط للطرق الأوسع). يوفر هذا الإجراء قيدًا بيئيًا سهل التطبيق على "المعايير" التقليدية، التي عادةً ما تستند إلى توصيات شركات تصنيع الإضاءة، والتي قد لا تأخذ في الحسبان المعايير البيئية. ونظرًا للتطور المستمر في تكنولوجيا الإضاءة، ستكون هناك حاجة إلى مراجعة دورية لقيم الاستهلاك النوعي للطاقة، وخفضها.

وُصفت طريقة حديثة للتنبؤ بجوانب مختلفة من التلوث الضوئي وقياسها في مجلة أبحاث وتكنولوجيا الإضاءة (سبتمبر 2008). وقد طوّر علماء في مركز أبحاث الإضاءة التابع لمعهد رينسيلار للفنون التطبيقية طريقة شاملة تُسمى أداء إضاءة المواقع الخارجية (OSP)، تُمكّن المستخدمين من تحديد أداء تصاميم وتطبيقات الإضاءة الحالية والمخطط لها كميًا، وبالتالي تحسينه، للحد من الضوء الزائد أو المزعج الذي يتجاوز حدود العقار. ويمكن لمهندسي الإضاءة استخدام OSP فورًا، لا سيما لدراسة التوهج والتجاوز (إذ تُعدّ تحليلات الوهج أكثر تعقيدًا، ولا تسمح بها البرامج التجارية الحالية بسهولة)، كما تُساعد المستخدمين على مقارنة عدة بدائل لتصميم الإضاءة للموقع نفسه. ^{[ 180 ]}

في إطار الجهود المبذولة للحد من التلوث الضوئي، طوّر الباحثون "نظامًا موحدًا لقياس الضوء"، وهو طريقة لقياس كمية ونوع إضاءة الشوارع المطلوبة. يتيح هذا النظام تصميم تجهيزات الإضاءة لتقليل استهلاك الطاقة مع الحفاظ على مستوى الرؤية والسلامة والأمان أو تحسينهما. ^{[ 181 ]} وقد برزت الحاجة إلى ابتكار نظام جديد لقياس الضوء ليلًا نظرًا لاختلاف طريقة معالجة الخلايا العصوية والمخروطية في العين للضوء بين الليل والنهار. وباستخدام هذا النظام الجديد، أشارت نتائج دراسات حديثة إلى أن استبدال مصابيح الصوديوم عالية الضغط التقليدية ذات اللون الأصفر بمصادر ضوء أبيض "بارد"، مثل مصابيح الحث أو الفلورسنت أو مصابيح هاليد المعدن الخزفية أو مصابيح LED ، يُمكن أن يُقلل فعليًا من كمية الطاقة الكهربائية المستخدمة للإضاءة مع الحفاظ على مستوى الرؤية أو تحسينه ليلًا. ^{[ 182 ]}

ستصدر اللجنة الدولية للإضاءة ، والمعروفة أيضًا باسم CIE من اسمها الفرنسي، la Commission Internationale de l'Eclairage، قريبًا شكلها الخاص من القياس الضوئي الموحد للإضاءة الخارجية.

تأسس البرنامج الدولي للأماكن ذات السماء المظلمة عام ٢٠٠١ بهدف تشجيع المجتمعات والحدائق والمحميات الطبيعية حول العالم على الحفاظ على المواقع المظلمة وحمايتها من خلال سياسات إضاءة مسؤولة وتوعية عامة. وبحلول يناير ٢٠٢٢، بلغ عدد الأماكن المعتمدة دوليًا للسماء المظلمة ١٩٥ مكانًا حول العالم. ^{[ ١٨٣ ]} فعلى سبيل المثال، أطلقت الصين عام ٢٠١٦ أول محمية للسماء المظلمة في محافظة نغاري بمنطقة التبت ذاتية الحكم ، والتي تغطي مساحة ٢٥٠٠ كيلومتر مربع. وتُعد هذه المناطق ذات أهمية بالغة للرصد الفلكي. ^{[ ١٨٤ ]}

قد يؤدي ازدياد الوعي بآثار الإضاءة الاصطناعية إلى سنّ تشريعات فعّالة للحدّ منها. مع ذلك، قد تتردد بعض المجتمعات بسبب عوامل مثل المعتقدات الثقافية؛ ففي بعض الثقافات حول العالم، يُرتبط الظلام بالشر ، بينما يُرتبط النور بالتقدم. ^{[ 160 ]} علاوة على ذلك، دفعت المعايير المجتمعية البشر إلى زيادة نشاطهم خلال النهار. ^{[ 185 ]} ومع ذلك، تشير دراسات حديثة إلى ازدياد الوعي العام بهذه المشكلة، وإلى تزايد عدد الأشخاص الذين يعانون من عواقب الإضاءة الاصطناعية المفرطة. ^{[ 186 ]} يُظهر تقييم أُجري عام 2020 ازديادًا في وعي المواطنين في أواخر القرن العشرين بفضل توفر محركات البحث على الإنترنت والقدرة على المشاركة عالميًا. ويشير نقاش التقييم إلى أن تحسين إمكانية الوصول إلى المعلومات والتصويت قد يُعزز فهم هذه القضية والاهتمام بها. ^{[ 187 ]}

البنية التحتية المظلمة هي إنشاء شبكات من مستويات الظلام الطبيعية والحفاظ عليها، في محاولة للتخفيف من الآثار السلبية للضوء الاصطناعي على التنوع البيولوجي والحد منها. ويشمل التنفيذ تحديد الشبكات المظلمة القائمة والحفاظ عليها، بالإضافة إلى تقليل الإضاءة الاصطناعية ليلاً. ^{[ 188 ]}