La gente de todo el mundo ve cada vez menos estrellas en el cielo nocturno y esto es debido al rápido aumento de la contaminación lumínica. Esta es la conclusión de una nueva investigación que utiliza datos de “ciencia ciudadana” para medir cómo la contaminación lumínica está afectando a la visión humana de las estrellas en todo el mundo. 

El estudio dirigido por Christopher Kiba, del Centro Alemán de Investigación en Geociencias GFZ y de la Ruhr-Universität Bochum, con colegas del GFZ y del NOIRLab de la National Science Foundation estadounidense, analiza más de 50.000 observaciones a simple vista realizadas por personas de todo el mundo entre 2011 y 2022 como parte del proyecto de ciencia ciudadana “Globe Night”. 

A los participantes se les mostraron mapas del cielo con distintos niveles de contaminación lumínica y se les preguntó cuál se ajustaba más a su visión. Las tendencias de los datos mostraron que el cielo nocturno medio se hizo más brillante un 9,6% al año entre 2011 y 2022, lo que equivale a duplicar el brillo del cielo cada 8 años. Este ritmo de cambio es más rápido de lo que sugerían a primera vista las mediciones por satélite de las emisiones de luz artificial en la tierra. 

“El ritmo al que las estrellas se están volviendo invisibles para las personas en entornos urbanos es dramático. Si el desarrollo continuará a ese ritmo, un niño nacido en un lugar donde se ven 250 estrellas sólo podrá ver 100 estrellas allí cuando cumpla 18 años”, explica Kyba. 

El ojo humano como sensor para medir la contaminación lumínica

La iluminación artificial que se escapa hacia el cielo provoca un resplandor que impide que los seres humanos y los animales vean las estrellas. Este resplandor artificial del cielo nocturno (o skyglow) es una forma de contaminación lumínica que puede tener graves efectos en el medio ambiente, y es, por tanto, muy importante que sea objeto de investigación. 

“Es resplandor artificial del cielo nocturno afecta a los animales diurnos como a los nocturnos y además, destruye una parte importante de nuestro patrimonio cultural”, apunta Constance Walker, coautora del estudio y responsable del proyecto Globe at Night del NOIRLab de la NSF desde sus inicios.

Hasta ahora no se había medido globalmente la evolución del brillo celeste a lo largo del tiempo. Aunque en principio podría medirse mediante satélites, los instrumentos de satélite que actualmente vigilan toda la Tierra tienen una resolución y sensibilidad limitadas y no pueden detectar la luz con longitudes de onda inferiores a 500 nm. Según se detalla en el artículo, esto sería un problema por tres razones: (i) las longitudes de onda más cortas se dispersan más eficazmente en la atmósfera, aumentando la posibilidad de que un fotón emitido hacia arriba regrese a la Tierra en forma de resplandor celeste; (ii) los LED comercializados como blancos suelen tener un pico de emisión entre 400 y 500 nm, donde el sensor del satélite es insensible; y (iii) la sensibilidad visual humana se desplaza hacia longitudes de onda más cortas por la noche. 

Por tanto, un nuevo enfoque es utilizar el poder de observación de las personas utilizando el ojo humano como sensor, dentro del marco de un proyecto de ciencia ciudadana. Los participantes observan el cielo nocturno y, a través de un formulario online, indican cuál de los ocho mapas estelares se corresponde mejor con lo que ven. Cada gráfico muestra el cielo con distintos niveles de contaminación lumínica.

Los investigadores analizaron los datos de 51.351 participantes de todo el mundo tomados en noches sin nubes ni luna entre 2011 y 2022, obtenidos en 19.262 localidades de todo el mundo, incluidas 3.699 localidades en Europa y 9.488 localidades en Norteamérica. 

Para calcular una tasa de cambio en el brillo del cielo a partir de estos datos y tener en cuenta que los observadores también se encontraban en distintas ubicaciones a lo largo de los años, hicieron uso de un modelo global de brillo del cielo basado en datos de satélite de 2014.

Hallazgos sorprendentes

Los investigadores descubrieron que el cambio en el número de estrellas visibles puede explicarse por el aumento de la luminosidad del cielo nocturno. En Europa, los datos coinciden en un 6,5% de aumento anual de la luminosidad; en Norteamérica, en un 10,4%.

Por tanto, el cambio en el número de estrellas visibles notificado por los participantes equivaldría a un aumento anual del 9,6% en la luminosidad del cielo, promediado sobre la ubicación de los participantes. “Para un periodo de 18 años (como la duración de una infancia humana), este ritmo de cambio multiplicaría por más de 4 el brillo del cielo. Un lugar con 250 estrellas visibles vería reducirse ese número a 100 estrellas visibles durante el mismo periodo”, señalan los investigadores en el artículo.

Basándose en el crecimiento más lento de las emisiones observado en los datos de satélite, los investigadores se sorprendieron por la velocidad de este desarrollo del brillo celeste. De hecho, para las ubicaciones de los observadores, el brillo artificial medido por satélite había disminuido ligeramente (un 0,3 por ciento al año en Europa, un 0,8 por ciento en Norteamérica).

Kyba cree que la diferencia entre la observación humana y las mediciones por satélite se debe probablemente a los cambios en las prácticas de iluminación: “Los satélites son más sensibles a la luz que se dirige hacia arriba, hacia el cielo. Pero es la luz emitida horizontalmente la que representa la mayor parte del resplandor celeste. Por eso, si los anuncios y la iluminación de las fachadas se hacen más frecuentes, más grandes o más brillantes, podrían tener un gran impacto en el skyglow sin que se notara mucho en las imágenes por satélite”. 

Otro factor que citan los autores es el cambio generalizado de lámparas de vapor de sodio naranja a LED blancas, que emiten mucha más luz azul. “Nuestros ojos son más sensibles a la luz azul por la noche, y la luz azul tiene más probabilidades de dispersarse en la atmósfera, por lo que contribuye más al resplandor del cielo. Pero los únicos satélites que pueden obtener imágenes de toda la Tierra por la noche no son sensibles en el rango de longitudes de onda de la luz azul”, explica Kyba.

Límites del estudio y potencial futuro

Sin embargo, el enfoque de la ciencia ciudadana tiene sus limitaciones. Por ejemplo, el número de participantes de distintas regiones del mundo determina la importancia de las tendencias espaciales y temporales. Hasta ahora, las personas de Norteamérica y Europa han sido las que más han participado en el experimento, y la mitad de las contribuciones asiáticas proceden de un solo país: Japón.

“La mayoría de los datos proceden de las regiones de la Tierra en las que el brillo celeste es más frecuente en la actualidad. Eso es útil, pero significa que no podemos decir mucho sobre el cambio del skyglow en regiones con pocas observaciones. Especialmente en los países en vías de desarrollo, se sospecha que se están produciendo cambios rápidos en el skyglow artificial, pero hasta ahora ha habido pocas observaciones”, subraya Kyba.

Conclusiones

Con todo ello, los investigadores extraen dos conclusiones principales de sus resultados: por un lado, demuestran que las políticas de iluminación actuales, como el uso de LED, aún no han supuesto ninguna mejora, al menos a nivel continental, a pesar de la creciente concienciación sobre la contaminación lumínica. Y por otro lado, han podido demostrar que los datos de “ciencia ciudadana” representan un importe complemento a los métodos anteriores de medición. 

“Hemos desarrollado una forma de ‘traducir’ las observaciones de Globe at Night sobre la visibilidad de las estrellas realizadas en distintos lugares de un año a otro en tendencias de cambio del brillo del cielo a escala continental. Esto demuestra que Globe at Night no es sólo una interesante actividad de divulgación, sino una medición esencial de una de las variables medioambientales de la Tierra”, concluye Kyba.

“Si tuviéramos una participación más amplia, podríamos identificar tendencias para otros continentes, y posiblemente incluso para estados y ciudades individuales». El proyecto está en marcha, así que no dudes en echar un vistazo esta noche y hacernos saber lo que ves”, subraya Constance Walker. 

Puede acceder al proyecto y al artículo publicado en Science a través de los siguientes links:

• Globe at Night: https://www.globeatnight.org
• Artículo Science: https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq7781

Imagen de portada: NOIRLab/NSF/AURA, P. Marenfeld. Resto: unsplash