Ученые из Университета Коннектикута, Корнеллского университета и Центра космических полетов НАСА провели крупнейшее на сегодня исследование ночного освещения Земли. Проанализировав снимки со спутников NASA Black Marble за девять лет (с 2014 по 2022 год), они составили подробную карту того, как на самом деле меняется ночной свет планеты.
До сих пор считалось, что Земля ночью постепенно светлеет: города растут, инфраструктура расширяется, потребление энергии увеличивается. Однако новые данные переворачивают это представление. Оказалось, что ночная жизнь Земли вовсе не монотонно светлеет, а пульсирует, демонстрируя частые и разнонаправленные изменения. В среднем каждый участок суши, где фиксировались сдвиги, за девять лет пережил около 6-7 отдельных изменений – то есть неоднократно становился то ярче, то темнее.
Чтобы разобраться в этой динамике, исследователи применили алгоритм непрерывного отслеживания изменений. Они проанализировали более миллиона спутниковых снимков, очищенных от помех вроде облаков, снега и лунного света, и охватили около 15 млн км² – это около 10% всей суши, исключая безлюдные пустыни и полярные области. Каждый пиксель изображения (примерно 500 метров на экваторе) проверялся на резкие и постепенные изменения яркости. Методика позволила не просто зафиксировать факт перемен, но и определить их дату, интенсивность и тип: внезапное событие (например, стройка или отключение электроэнергии) или долговременный тренд (вроде медленного разрастания пригородов).
Результаты показали, что суммарная площадь резких изменений освещения составляет более 2 млн км², а постепенных – более 19 млн км². Это в 5,5 раза больше, чем вся освещенная территория планеты в 2014 году. Причем изменения идут в обе стороны: увеличение яркости (осветление) дало прирост радиации, эквивалентный 34% от уровня 2014 года, а затемнение компенсировало 18%. То есть общая картина стала ярче, но за счет постоянных, а не однонаправленных сдвигов. В одних местах свет включают, в других – выключают, и процесс этот со временем только ускоряется.
Ученые выделили несколько главных причин. В Азии, особенно в Китае и Индии, яркие вспышки связаны с урбанизацией, строительством заводов и сельской электрификацией. В Европе, напротив, заметно структурированное затемнение, например, во Франции свет потускнел на 33%, в Великобритании на 22%. Это следствие целенаправленной политики энергосбережения, перехода на светодиоды и борьбы со световым загрязнением. В США картина пестрая: побережья светлеют из-за роста городов, а старые промышленные районы на Среднем Западе темнеют.
В целом с 2014 по 2022 год глобальная тенденция к увеличению яркости сопровождалась одновременным ростом интенсивности затемнений. Обе разнонаправленные силы нарастали одновременно, что походило на эффект учащенного сердцебиения планеты: световые «волны» становились круче, а «впадины» — глубже. Ученые в это связи даже предлагают рассматривать ночные спутниковые данные как «социологическую электрокардиограмму». Например, глобальное падение яркости в начале 2020 года идеально совпало с локдаунами из-за COVID-19.
Таким образом, расшифровывая пульсацию ночного освещения Земли, ученые могут в реальном времени отслеживать не только рост городов, но и экономические кризисы и последствия конфликтов.
