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光害,害在哪?─節電屏東篇

自己的電自己省_96
・2015/11/16 ・2207字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 521 ・七年級

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(本系列文章由經濟部能源局贊助,泛科學策劃執行。)

「喜歡嗎?讓我摘下一顆星星送你。」男生伸手抓向夜空中,手掌再度打開時,天上的星星已經化成星形墜鍊在女生面前。這浪漫的偶像劇橋段讓多少女生感動的熱淚盈眶!但在現實生活中,如果要複製這橋段的男生可要注意囉!

生活在流光溢彩都市中的我們,各式炫目的廣告招牌、複雜華麗的人造燈景早已經將天空中的星星「吃掉」了。為了能夠觀賞到完整的星座,許多觀星者都得要驅車前往高山或是海濱,遠離都市燈光的干擾。像是屏東縣的恆春半島算是近幾年最熱門的觀星點之一,每逢重要的天文景像,便會湧進上萬旅客,擠得街頭水洩不通。

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source:flickr / Forest Wander

消失的星星們,原來是被光吃掉的?

當室外空間的照明被過度使用時,這些過多的光線會直接、或是間接的照射到天空中的水氣、懸浮粒子與污染物,再往上散射(Dispersion),使得夜空被照亮,相對使星空的能見度下降,這種情形稱為「光污染」(Light pollution),又或是大家耳熟能詳的光害。城市中的街燈、廣告招牌、建築外牆的燈光佈置與人造燈景等,都是造成光污染的兇手之一。

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光污染最初僅是天文學者與觀星者所關切的課題,但近年來許多研究發現光污染除了會「吃掉」星星外,同時還會影響動植物的日夜規律,例如使鳥在一天中提早開始鳴叫、使路樹落葉與變色的時間延遲等。除此之外,光汙染也會干擾海洋生態,甚至對人體睡眠與健康有所影響。

別再讓「壞光」綁架星星!

那該如何讓消失的星星重新回到夜空中呢?其實很簡單,但也不容易。國際暗夜學會(The International Dark-Sky Association)是美國的一個非營利組織,目標在保護夜間環境與夜空,避免受到過多的光害干擾,他們指出了五項原則:

  1. 只在真正需要的時刻點燈(Only be on when needed)
  2. 只對真正需要的地方照明(Only light the area that needs it)
  3. 只用適度亮度的照明即可(Be no brighter than necessary)
  4. 將藍光外漏的可能性降到最低(Minimize blue light emissions)
  5. 將光源進行加蓋遮擋使其完全投射在地面(Be fully shielded pointing downward)

除了減少室外過度的夜間照明外,國際暗夜協會也指出燈具的挑選十分重要。設計不佳的燈具,如未加蓋、色光偏藍等,所產生的「壞光」,除了造成能源浪費外,未加蓋的光源直接照射眼睛,易使孩童眼睛受到傷害。

同時,過亮的光源會減弱人眼適應黑暗的速度,提高夜間駕車、活動等的危險性。最重要的是,這些「壞光」也使光更容易照射到天空中的懸浮粒子與水氣形成散射,產生光害,隱沒原本美麗的星空。

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圖片1
不優良的燈具使室外照明形成光污染示意圖。source:Astronomy Now

由民間到全國,再到全世界的熄燈響應活動

除了以上五個要點外,國際暗夜學會也聯合其他觀星家與學者,發起了「暗夜行動」(The dark sky movement)。

暗夜行動中,包含了2010年3月的「地球熄燈一小時」(Earth Hour),將近4,100個城市、87個國家參與響應。「夜空搜尋計畫」(Dark Sky Discovery Sites)則是試圖藉由教導民眾光害與夜空保存的重要性,喚醒社區意識來改善地區環境的照明與夜空的友善程度,建立一個夜空保護區,可由全世界各地的民眾自主申請認證點位。

圖片2
美國地區夜空搜尋計畫認證點位。source: International Dark-Sky Association

在日本,也有類似從民間發起的熄燈節能與觀星活動,又稱為「燭光夜」。每年6月21日到7月7日的晚上8點-10點,鼓勵民眾關掉電燈點起蠟燭,響應的人士與企業逐年增加。在燭光夜期間,也會同時舉辦燭光音樂會、提燈會與觀星講座等,在倡導熄燈的同時,也帶來了另類的觀光特色活動。

屏東縣智慧節能計畫:借我30分鐘,讓星空再現屏東

 屏東縣 (1)

隨著觀星與節電的熱潮,屏東縣政府近期開始推動「星空再現屏東」計畫,規劃將節電措施結合觀光產業,減少住宅與服務業部門的用電量。

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相較於全國用電情形,屏東縣工業部門用電比例相對較低,僅佔全縣的 29.83%。住宅部門佔整體用電將近 40%,高於全國比例甚多。服務業部門比例則與全國相當。其中800千瓦(Kw)以上的 17戶用電大戶中有 7戶為旅館飯店業,呈現屏東縣產業除了農漁業外,觀光業亦為主要產業。

圖片3
屏東縣與全國各用電部門占比比較表。source:屏東縣政府智慧節能計畫書

在「星空再現屏東」計畫中,期盼能夠藉由夜晚戶外觀星活動,將觀光人群帶離室內以減少用電量。同時配合觀星活動,鼓勵觀星地點的周圍地區關燈 30分鐘,以重現無光害環境。雖然對於實質節電成效幫助非常有限,但若是能學習國外經驗和結合觀光議題,喚起全民的節電意識,也許才是讓節能減碳精神深植在大家心中的最佳方式。

參考資料

文章難易度
自己的電自己省_96
22 篇文章 ・ 0 位粉絲
台灣能源主要都是進口的,但你知道嗎,我國有98%都是仰賴國外能源,所以節電只能靠你我做起,自己的電自己省!! http://energy-smartcity.energypark.org.tw/

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英仙座流星雨要怎麼看?
htlee
・2020/08/11 ・1038字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 488 ・五年級

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看英仙座流星雨需要做哪些準備呢?什麼時間、地點最適合呢?

飛過獵戶座附近的流星。攝影李昫岱

什麼時間?

根據國際流星組織的資料,英仙座流星雨發生的時間從 7 月 13 日到 8 月 26 日,將近一個半月的時間,這段時間都可以看見英仙座流星雨。不過英仙座流星雨的極大期則是 8 月 13 日前後幾天,觀測條件好的地方,每小時最多可看見大約一百顆的英仙座流星!

流星雨幾乎都是下半夜才會進入高峰,這時流星雨的輻射點較高,可以看見從輻射點向四面八方輻射的流星。

什麼地點?

看流星雨其實不需要到高山上人擠人,找一個空曠、光害較少的地方就可以。

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什麼設備?

眼睛最適合用來觀看流星雨,看流星雨不需要任何望遠鏡或昂貴的設備,不過一些簡單裝備可以讓你欣賞流星雨更輕鬆。

抬頭看流星,時間久了脖子就會痠痛,帶一把躺椅會讓你舒服很多。也可以帶睡袋或在地上鋪毯子,直接躺在上面觀看流星。

夏天的夜晚,蚊子還是很多,防蚊的東西不能少。記得要多帶衣服,尤其是前往高山看流星雨,入夜後會變冷。

觀看流星時,要注意觀星禮節。沒有必要的燈要關閉,手電筒或手機的燈要往地上照,不要把燈光往人照。如果附近有人在拍攝流星雨,更要注意燈光,不要影響拍照的天文同好。

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往哪個方向看?

流星會出現在哪裡?這是無法預測的,唯一知道的是,英仙座流星雨的流星都是從英仙座的頭頂附近輻射出來的,流星會出現在天空中的任何角落。

怎麼拍?

用手機相機或一般數位相機拍流星雨,難度相當高,建議使用數位單眼相機比較可行。

單眼相機要架在穩固的三腳架上,廣角鏡頭拍攝的範圍較大,捕抓到流星的機會較高。盡量把光圈開到最大,鏡頭進來的光愈多,就能拍到愈暗的流星。另外,把相機 iso 值提高到 1000 以上,這樣可以拍到較暗的流星,不過 iso 愈大,拍起來的影像雜訊也愈多,試試不同的 iso 值,看看影像中雜訊的狀況。

把相機改為手動對焦,再把焦距調到無限遠,或對準一顆亮星,把影像中亮星大小調到最小。曝光的經驗值是 20mm 鏡頭約 10 秒,35mm 鏡頭約 6 秒,這樣影像中的星點會是圓的,不會拖出長線。

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不要忙著拍照而忘了親身感受流星雨,用電子快門線設定每幾秒拍一張後,就讓相機自己去拍攝,回到家後再檢視拍照的結果。如果拍到流星,記得分享流星的美麗照片!

祝 流星滿天,觀星愉快

延伸閱讀:英仙座流星雨怎麼來的?

本文轉載自作者部落格「屋頂上的天文學家」,原文為〈英仙座流星雨要怎麼看?

htlee
19 篇文章 ・ 9 位粉絲
屋頂上的天文學家-李昫岱,中央大學天文所博士,曾經於中央研究院天文所和美國伊利諾大學厄巴納-香檳分校從事研究工作。著有《噢!原來如此 有趣的天文學》、《天文很有事》,翻譯多本國家地理書籍和特刊。 目前在國立中正大學教授「漫遊宇宙101個天體」和「星空探索」兩門通識課。天文跟其他語文一樣,有自己的文法和結構,唯一的不同是天文寫在天上!現在的工作是用科學、藝術和文化的角度,解讀、翻譯和傳授這本無字天書,期望透過淺顯易懂的方式介紹天文的美好!

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古人是怎麼觀測天體的?過去和未來的天空會長的一樣嗎?——《關於夜空的 362 個問題》
PanSci_96
・2019/07/23 ・3119字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 511 ・六年級

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編按:本文摘自《關於夜空的 362 個問題》,蒐集了英國最長壽科普節目《仰望星空》的觀眾提問。所有你對太空宇宙會有的疑問,都將在本書中為你解答。本節討論的是「過去和未來的天空」。

 

古文明如何準確測量星星的運動?

太陽、月球和星星的移動,在古代就已經為人所知,此外黃道帶上的那些星座也是最早被發現的。圖/pxhere

巴比倫人和蘇美人是世界上最古老的天文學家,他們在三千多年前居住於現在的阿拉伯地區。

太陽、月球和星星的移動,在古代就已經為人所知,此外黃道帶上的那些星座也是最早被發現的。當時的人可能已經知道,在不同的時間會看到不同的星星排列,但他們應該還不知道這是為什麼。這些文明是最早注意到天象變化的文明。他們可能注意到有些行星好像會在星星之間移動,特別是最亮的那顆:金星。當時也已經知道在夜晚或早上都看得到金星,蘇美人還發現了它的周期性。當然,他們並沒有因此思考到其他行星,而是聯想到神祇的活動。

巴比倫人知道各種不同的周期,主宰月相改變的周期就是其一;不過更重要的是日食和月食的周期。這些周期也流傳下來,到了在天文學方面非常有條理、邏輯的古希臘人手中。最令人震撼的天文事件自然是日食與月食。

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最令人震撼的天文事件自然是日食與月食。圖/pexels

事實上,許多古代文明都對這種現象感到害怕。雖然因為太陽與月球在天空中的運動方式不同,日月食發生的時間間隔似乎並不規律,但其實大約是每十八年發生一次。這段時間被稱為沙羅周期,是太陽、地球、月球三者形成的幾何系統回到相同配置的時間。再加上地球的自轉,就必須使用三個沙羅周期來計算,所以是大約五十四年發生一次。這表示,如果你觀察到一次日食或月食,那麼在一萬九千七百五十六天(或是五十四年又一個月)之後,在地球上同一個地點就能再看到一次幾乎一模一樣的日食或月食。

古代天文學留下令人著迷的遺產之一,就是安提基瑟拉儀,大約是西元前一世紀或二世紀左右建造的。銅製的安提基瑟拉儀是一九○○年在希臘的安提基瑟拉島發現的,經過深入研究後,學界發現這是由大約三十個細心配置的鑲齒排列而成的儀器,用來預測太陽、月球、行星在任何一天的方位。

安提基瑟拉儀,大約是西元前一世紀或二世紀左右建造的。圖/wikipedia

製造者想必不知道太陽系的配置,因為這個儀器的設計是以地球為中心的模型為基礎,可是它對位置預測的準確度卻讓人驚訝。過去從來沒發現過類似的儀器;本質上而言,這是目前已知最古老的科學計算機。

至於星星本身的運動,在古代來說,是無法在某人的有生之年內測量出來的。古人很精細地測量了太陽在天空中的位置,所以能確定像是冬至、夏至這樣的至點以及春分、秋分的二分點時間。二分點出現在太陽通過天球赤道的時候,而有非常多的古代天文學家都會觀測太陽在天空中的位置。

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地球自轉的歲差怎麼算?

西元前二世紀的希臘天文學家希巴克斯(Hipparchus)指出,和前人觀測到的結果相比,太陽在二分點的位置出現了相對性的改變,這個發現被稱為「分點歲差」。現在我們知道這是因為地軸相對於星星的移動所造成的,而這個發現成為了精密天文學的轉捩點。歐洲太空總署(ESA)的衛星伊巴谷(Hipparcos)就是利用這位天文學家姓名的發音,但是字母的拼法不同,因為其實這是「高度精密視差測量衛星」的縮寫。

伊巴谷是最早踏出第一步,排除地球是所有運動的中心的人。他觀察到太陽在全年中移動的速度會變化,而且計算出太陽中心的運動,一定會輕微地偏離地球。大約兩千年後,科學家才真的拋棄成見,推翻地球中心論,建立出地球以橢圓形軌道環繞太陽轉動的理論。

地球中心說。圖/wikipedia

巴比倫人和希臘人都是最早在天文學上跨出一大步的民族,他們會測量太陽、月球和行星的移動。兩千多年後,哥白尼、第谷,還有克卜勒才又往前邁了一大步,拋棄地球是宇宙中心的理論。我(諾斯)認為,我們現在即將跨出在天文學與宇宙學方面重大的第三步,開始了解宇宙的真實規模。

英國最適合看極光的地方是哪裡?

唯一一個算得上看得清楚的地方是蘇格蘭。一旦越過北方的邊界,極光就沒那麼少見了,不過也沒有像挪威北部或阿拉斯加那麼頻繁。重點是要到一個真的很暗的地方,而蘇格蘭有些地方還能滿足這個條件。

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所以定期觀測是值得的,不過也得準備好可能要等好一段時間。如果你去到挪威北部像是特浪索這樣的地方,那麼你在一整年裡,除了永晝的日子以外,幾乎每個晚上都能看到極光。

在《仰望夜空》播出的期間裡,天空有些什麼改變?夜空中有沒有新的天體出現,或者有沒有星星或其他天體的位置、外觀發生了改變?

很顯然,就算是在比《仰望夜空》節目播出時間更長的期間裡,星星和行星都不會改變。我們的確有看到幾顆彗星,一、兩顆明亮的新星。除此之外,情況都沒什麼改變。

我在主持《仰望夜空》的期間看過最壯觀的景象,應該是海爾波普彗星,那真的很壯麗,而且有超過一年的時間都能用肉眼看到它。我想當它離開我們時,我們都很傷心。別難過,它四千年後還會回來!

當然有些行星總是在改變,尤其是木星和土星。木星的雲帶在過去幾年中一直出現強烈的變動,而土星上則發生了劇烈的風暴。相當值得持續關注。

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圖/wikipedia

未來的觀星者會看到如我們現在所看到的北斗七星、獵戶座腰帶、老鷹星雲等這些星星的排列嗎?

根據我們目前的預測,未來不會有可偵測到的改變,但是當然如果是一萬年或是更久之後,這些星座一定會有改變。舉例來說,大熊座會扭曲,因為它的兩顆星(瑤光與天樞)在太空中是以與其他五顆相反的方向移動,遠離對方的。但是這些星星在太空中的移動實在太慢了,所以很難用肉眼看出來。

提醒你,一百萬年之後再回來,天空就會變得很不一樣。隨著時間過去,星座會因為星星的移動而變形,新的排列也會變得明顯。就連星雲也會隨著它們的中心出現氣體與塵埃生成的星星而改變,不過這個過程會需要幾百萬年的時間。

如果我們可以把時間快轉十億年,那時候的天空會是什麼樣子?會有多少星星不再存在?

如果快轉那麼長的時間,所有星座都會有非常大的改變,到時候我們已經認不出來那片天空了。除此之外,我們也無法辨識一些我們熟悉的星星,例如獵戶座的參宿七,到了那時候一定已經經歷了紅巨星的階段,也許在超新星的爆炸中死去。同樣的事也會發生在我們鄰近星系中的很多大質量的恆星上,不過也會有更多的恆星在天空中的其他位置出現。

如果把太陽系從銀河中拔出來,然後完整地放在太空中另外一個空曠的區域,我們會變好還是變糟?

這個嘛,我們會悲慘很多,因為我們只能看到自己太陽系的天體,對於星星會一無所知。事實上,我們的知識會被局限在很小的範圍內,有點像是去倫敦但只參觀維多利亞車站而已。一定要記得,天文學是最古老的科學之一,是古代文明不斷地重寫,增進我們對宇宙的了解的成果。

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——本文摘自《關於夜空的 362 個問題:從天文觀測、太陽系的組成到宇宙的奧祕,了解天文學的入門書》,2019 年 4 月,貓頭鷹出版

PanSci_96
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光害太嚴重,合歡山將要設立星空保護區?!
科學月刊_96
・2019/04/03 ・2465字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

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人類過度放閃,已成環境公害?

光害,是一種新型態的環境問題,一直以來大眾對它很陌生。隨著人類工商業日漸發達、夜間活動的型態越來越多元,對於夜間照明的需求也越高,光害所造成的影響也就愈發顯著、爭議也開始多了起來。從能源的浪費、身體的健康、農作物的生產,一直到對自然生態、野生動植物生存環境的影響等,比比皆是,當然還包括對於天文研究與觀星的影響。

因此,光害漸漸受到世界各先進國家的重視,制定相關法案並施行防治措施,以減輕光害對於環境的不良影響。不僅外國如此,國內的環境光害近年來也日趨嚴重──政策面該如何來面對這問題?技術面該從何處下手解決?民眾如何建立新觀念、改變夜間使用燈光的習慣?眾多問題一湧而上,可說是萬事起頭難啊!

我要賞星星;不要賞路燈!星空保護區就此誕生

多年來,臺灣熱心的天文同好,在全臺各地透過舉辦各種天文相關活動,一方面推展天文科普、一方面也帶領大眾領略星空之美,藉以宣揚光害防治的理念。經過一番努力,在機緣成熟之下,筆者與這些同好順勢推動一項史無前例的計畫:創建一個可以與國際並駕齊驅的「星空保護區」,以建立模範指標。

隨著夜間照明的需求增加,光害對自然生態、野生動植物等已造成影響。圖/pixabay

在南投縣政府、太魯閣國家公園管理處和林務局東勢林管處等單位的支持下,合歡山暗空公園計畫正式推動,成為國內首個官方認可的星空保護區。經過半年的積極籌備與努力策畫,筆者團隊終於在 2018 年 7 月底向國際暗空協會 (International Dark-sky Association, IDA) 遞送「合歡山暗空公園」的申請文件;10月,規畫多時、預計前往國際暗空協會與位於美國西部幾座暗空公園的參訪之旅終於啟程,這趟行程象徵臺灣在光害防治與星空保護方面的工作與理念,正式與國際接軌。

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感謝IDA的努力,守護小鎮村的夜空

IDA 是位於美國亞歷桑納州土桑市 (Tucson) 的國際性非營利組織,致力於推動全球的光害防制工作,其影響力遍及全球各大洲,許多國家設立的國家公園、生態保護區等都改善光害來參與響應,目前世界各國提出申請而獲得認證的暗空公園、暗空保護區與暗空社區等項目,總和已經超過 100 多處。最新通過認證的是德國的富爾達小鎮,人口約有 68000 人,位於倫山 (Rhön) 附近,為一由聯合國國際教科文組織認證的生態保護區,同時也是 IDA 認證的暗空保護區的西部邊緣;從 2014 年開始進行小鎮的光害防制計畫,經過這麼多年的努力,終於通過了國際暗空社區的臨時認證(表示還有些需要改進的地方),是德國第一個認證的國際黑暗社區。

到底要多暗?天黑又閉眼這麼暗嗎?

國際暗空協會所做的認證有其獨到之處,並不是完全無光害、無人居住的荒原,因為那太容易了!他們所要的是人們經常造訪或有人居住的地方,有既成的人為光害燈源,但經過協商、意見溝通與整合後,一起進行環境光害的改善,且能符合所訂定的低光害標準,才會給予認證,是相當有意義的一個過程。讀者可能會問,所謂推動光害防治,是要消滅所有的燈光嗎?這誤會可大了!其實簡單來說,就是要適當、合理且友善環境地使用室外燈光。如何做到這些要求?

國際暗天協會提出以下 5 點建議:

  1. 只在需要的時候照明。
  2. 只在需要的地方照明。
  3. 不應超過必要的亮度。
  4. 將藍光照射減到最小。
  5. 指向下方的完整遮罩。

大家可以試著檢視生活周遭的夜間燈具燈光,不難發現,有大部分的燈光照明是浪費的。比如說,有些燈是沒有加裝燈罩的,它照射出來的光線四散,有絕大部分照向天空,而這以燈光發光源為中心的水平面以上,照向天空的光就浪費掉了,同時這就是暗夜中最大的光害源。另有一些燈具雖然在沒有燈光照射面是平的,但是安裝時沒有水平面向下,有部分光線仍會照射到天空,這也是光害的來源。所以,要達成低光害的要求其實並不難,只需要做到燈緣的水平面向下照射或加裝燈罩,讓燈光不直接照射天空,光線只照射需要被照明的地方,就能解決大部分的光害源問題。

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降低光害,從周邊的路燈開始著手

這趟美國的參訪行程中,筆者團隊走訪約書亞樹國家公園 (Joshua Tree National Park)、仙人掌國家公園  (Saguaro National Park) 及大峽谷國家公園 (Grand Canyon National Park) 等,幾乎所有的室外燈具燈光都符合低光害的要求,加燈罩或燈緣水平面向下、並採用低亮度的橘黃色光源。

美國的路燈。圖/劉志安攝影

此外,團隊也針對所經過的大小城市進行觀察,包括洛杉磯、鳳凰城、土桑市、旗桿鎮與卡納布等,絕大部分的路燈也都是燈緣水平面向下的設計,這是美國國家訂定的標準,值得臺灣參考學習。更神奇的是,位在暗空公園附近的小城鎮,除了路燈、街燈、住宅居家的室外燈依循低光害要求外,就連加油站、大型賣場的招牌、停車場或如麥當勞、7-11 的招牌燈光等,都是低亮度、加燈罩的照明,著實展現先進國家對環境負責任的態度與風範!真的會讓人在心裡自問:「我們臺灣能做到嗎?」

夜衝合歡山,臺灣首座暗空公園即將誕生

回國後,在南投縣政府的支持之下,團隊積極安排邀請國際暗空協會成員造訪臺灣,並邀請他們來合歡山暗空E公園預定地現場場勘,給予團隊意見改進。合歡山是一個指標,團隊透過樹立一個指標,將星空保護的理念宣揚推展出去,讓更多的地方來跟進與學習,才能讓臺灣其他同樣適合觀星地點的美麗星空都可以受到保護。不只如此,團隊也透過理念的宣揚,讓想要親近、觀賞美麗星空的人們,更懂得要珍惜、保護它,那才是推動合歡山上美麗的星空成為國際暗空公園的重要意義。

國內推動光害防治剛起步,目前,團隊已拜訪經濟部工業局及主管環境保護的環保署,希望未來能制訂臺灣光害防治法案與技術規範,讓此願景可以早日達成。面對光害防治,臺灣仍有漫漫長路要繼續努力!

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參考資料

  1. 國際暗空協會官網:https://www.darksky.org。
  2. Fulda, Germany Earns International Dark Sky Community Status, First in the Country, International Dark-sky Association, https://bit.ly/2H6gLYb, 2019∕2∕7.

 

〈本文轉載自《科學月刊》2019年4月號〉

一個在資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫的科普雜誌。

科學月刊_96
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