Siguiendo con el post anterior sobre la importancia del color de la luz en la dispersión de la luz en la atmósfera, seguimos con otra de las características que deben tener los puntos de luz en las instalaciones de alumbrado exterior para no generar contaminación lumínica (o que sea la menor posible), considerando el segundo fenómeno de esparcimiento de la luz en la atmósfera: la dirección de la luz.
Cuando la luz atraviesa la atmósfera, interacciona tanto con las moléculas gaseosas que constituyen el aire «limpio», como con las partículas grandes en suspensión, de naturaleza sólida o líquida, y que reciben la denominación genérica de «aerosoles».
El primero se denomina esparcimiento de Rayleigh (post anterior) y es el que explica por qué el cielo es azul y por qué la parte azul del espectro de las fuentes de luz es la que mayor contaminación lumínica genera en el entorno.
Pero debemos recordar en este punto que además, es la que más afecta a nuestro reloj interno y por tanto a nuestro bienestar y al del resto de los seres vivos, hecho más que demostrado y que el premio nobel de medicina de 2017 se ha otorgado a los descubrimientos sobre los mecanismos moleculares que controlan los ritmos circadianos.
El segundo fenómeno de dispersión de la luz en la atmósfera, y objeto de esta entrada del blog, es el esparcimiento de Mie, la interacción de la luz con los aerosoles (partículas de polvo fino, gotas de agua y contaminación atmosférica) y que produce el esparcimiento de la luz en direcciones preferentemente alineadas a lo largo de la dirección de propagación, debido a estas partículas en suspensión.
Este fenómeno explica por qué las nubes son blancas (el agua es incolora) o la atmósfera de Marte es rojiza (el viento marciano eleva el polvo rojizo de material férrico de la superficie del planeta).
Por eso, la dirección de la luz emitida por las luminarias es fundamental y el parámetro Flujo Hemisférico Superior Instalado es el siguiente parámetro a limitar de forma óptima en las instalaciones de alumbrado exterior.
Pero, ¿hasta dónde debemos limitar el FHSinst?
Aunque este fenómeno depende del tamaño y composición de la partícula en suspensión, para las partículas más comunes en la zona baja de la atmósfera, este esparcimiento o scattering, sigue mostrando una dependencia semejante a Rayleigh (mayor para longitudes de onda cortas) aunque con un contraste menos fuerte entre las partes roja y azul/violeta del espectro, ya que depende mucho menos de la longitud de onda: σRαλ-1
Sin embargo, el esparcimiento de Mie depende de las características concretas de las partículas de aerosoles y es, además, muy direccional: se produce de manera predominante en direcciones cercanas a la de incidencia de la luz, es decir, se concentra en la dirección de avance.
Esto es lo que causa que la luz en los ángulos próximos a la horizontal en las luminarias sin apantallar, se propague enormes distancias, y por lo que se comprueba que la contaminación lumínica no es un fenómeno local, sino que sus efectos negativos afectan a grandes distancias.
En este sentido, el ángulo de 0º a 5º respeto a la horizontal de una luminaria es la zona más crítica en cuanto al resplandor luminoso nocturno e intrusión en entornos a decenas de quilómetros de la fuente de luz (Luginbuhl, C. B. et al 2010 y Chris Baddiley et al).
En concreto, en el US Naval Observatory Flagstaff Station (Arizona) se llevó a cabo un estudio para cuantificar la relación entre los ángulos de emisión de las luminarias y el resplandor luminoso nocturno, a partir de la modelización de nueve fuentes de luz diferentes emitiendo desde 0ª hasta 90º en rangos de 10º desde el cenit (la zona del cielo que está directamente sobre nuestra cabeza) con resultados contundentes.
Por ejemplo, luminarias con FHSinst = 3% producen entre un 80% y un 290% más de resplandor luminoso a 50 km y 200 km respectivamente, que luminarias con FHSinst ≈ 0%, y en un núcleo urbano con un 10% de FHSinst, la emisión directa produce las 3/4 partes del resplandor a 50 km y más de las 9/10 partes del resplandor a 200 km (Lighting and Astronomy. Physics Today Magazine 2009. Luginbuhl C.B, Walker C.E. and Wainscoat R.J.).
Por tanto, el requisito de que el FHSinst de las luminarias sea lo más próximo a 0% es de vital importancia para no generar contaminación lumínica a grandes distancias, como ha quedado demostrado.
La tecnología LED en la actualidad ofrece esta posibilidad sin discusión, ya que existe un amplio abanico de luminarias de distintos fabricantes con valores de FHS cercano al 0% (en todo caso por debajo de 2%) en sus certificados de ensayo.
Pero, y ya para terminar, debemos tener en cuenta que no es el FHS de una luminaria, sino el FHSinst, es decir, en la posición de instalación en la calle, lo que genera contaminación lumínica en mayor o menor medida. Y resalto lo de “instalado” por que en laboratorio el ensayo de una luminaria puede arrojar un valor determinado y puesta en la calle otro, como en el caso que muestro a continuación, que a pesar de lo absurdo que pueda parecer, es real:
Hasta otro ratico!
