Problemfeld Lichtverschmutzung

Einstieg: Die Lichtflut

Credit: P. Cinzano (University of Padova and ISTIL), F. Falchi (University of Padova), C. D. Elvidge (NOAA National Geophysical Data Center, Boulder). Copyright 2001 ISTIL, Thiene

Nacht für Nacht flutet eine Walze aus künstlichem Licht über die Erde und löscht die Sterne aus. Das muss nicht so sein! Es gibt einfache Techniken, die dafür sorgen könnten, daß wir die Milchstrasse wieder über den Städten sehen könnten! Lasst uns dieses Ziel für 2030 anpeilen! Das Rezept ist schlicht: Dezentes Licht, wo Licht gebraucht wird!

Seit Jahrmilliarden dreht sich die Erde täglich um sich selbst und erzeugt damit den Wechsel von Hell und Dunkel. Jahrmillionen hat alles Leben auf diesem Planeten, darunter die Spezies Mensch, sich auf diesen Rhythmus eingestellt. Seit gut 100 Jahren wird diese Trennung von Tag und Nacht immer schneller aufgehoben. Heute wird es dank künstlicher Beleuchtung nie mehr richtig Nacht. Die Folgen dieses beispiellosen sozialen Experiments sind völlig ungewiss. Niemand weiß, was es bedeutet, daß ganze Generationen ohne die unmittelbare Ansicht der Milchstrasse aufwachsen. Der Anblick der Sterne hat den Menschen seit eh und je Orientierung gegeben, in praktischer wie in spiritueller Hinsicht. Was wird uns fehlen, wenn uns dieser Halt abhanden kommt?

Über den Städten (und auch auf dem Land) wird es nicht mehr richtig dunkel. 99% der Europäer und Nordamerikaner leben in Regionen, in denen sie nie einen wirklich dunklen Himmel sehen und in den Metropolen ist es mindestens 27mal so hell wie unter einem natürlichen Nachthimmel.

• Man sieht kaum noch Sterne. Kinder wachsen unter einem orangenen Himmelsbrei auf, ohne je ihre Heimat im Universum, die Milchstrasse, gesehen zu haben. Leichtfertig zerstören wir unser ältestes Weltkulturerbe.
• Nächtliches Kunstlicht beeinträchtigt unsere biologische Uhr und bedroht unsere Gesundheit.
• Künstliches Licht zur Nacht beeinträchtigt Flora und Fauna.
• Schlechtes Licht kann unsere Sicherheit beeinträchtigen.

Müssen wir also auf Aussenbeleuchtung verzichten? Nein, es gibt technische Lösungen, um zu beleuchten, ohne zu blenden und ohne den Himmel anzustrahlen. Die Lichtflut läßt sich leicht verringern. Es geht schlicht darum, kein Licht nach oben zu lenken! Stattdessen müssen wir:

1. Licht dorthin richten, wo es gebraucht wird: nach unten. Niemand hat einen Vorteil von Licht, das in den Himmel strahlt. Es kostet aber dennoch Strom und damit Geld. Es verstrahlt den Himmel, ohne daß irgendjemand einen Vorteil davon hat.
2. Beleuchtungsstärke reduzieren. Die Beleuchtung des Vollmonds sollte unser Vorbild sein. Im gleichmäßigen, milden Vollmondlicht erkennt man alle sicherheitsrelevanten Details einer Landschaft. Mehr Licht brauchen wir draußen selten.

Definition

Ein Grund, warum das Thema Licht-"Verschmutzung" in Deutschland nicht richtig Fuß fasst, ist die unglückliche Bezeichnung seines Gegenstandes. Das Wort Lichtverschmutzung hört sich im Deutschen sehr holprig an, als werde hier Licht verschmutzt. Gemeint ist aber die Verschmutzung der nächtlichen Umwelt mit Licht. Das englische "light pollution", von dem der deutsche Begriff abgeleitet ist, ist weniger missverständlich, da im Englischen eher die verschmutzende Substanz benannt wird, im Deutschen hingegen das verschmutzte Medium. Auf Deutsch müsste man also eher "Nachtverschmutzung" sagen. Desöfteren wird auch der Begriff "Lichtsmog" verwendet, der aber meiner Ansicht nach nur ein weiterer englischer Begriff ist, der keine Verdeutlichung der Problematik bringt.

Die Verbindung der Begriffe "Licht" und "Verschmutzung" ruft unangenehme und verwirrende Assoziationen hervor, weil man immer wieder an schmutziges Licht denken muss. Interessant ist der Begriff "Lichtflut". Er versinnbildlicht, wie Lichtemissionen mit jeder Nacht über unseren Planeten "schwappen". Gleichzeitig deutet er eine Bedrohung an, ohne aber mit einem moralischen Zeigefinger zu drohen. Nachteilig an diesem Begriff ist, daß er die von Menschen gemachte Umweltbelastung nicht zum Ausdruck bringt. Ich verwende die verschiedenen Begriffe undogmatisch, je nachdem, was der Zusammenhang zu erfordern scheint.

Über die Definition von Lichtverschmutzung herrscht gegenwärtig selbst in der Wissenschaft noch keine Einigkeit. Es gibt eine Formulierung, die sachlich richtig ist, aber nur einen Teil des Problems erfasst. So formuliert die Seite http://lichtverschmutzung.de ähnlich wie z.B. auch die Wikipedia:

Lichtverschmutzung (aus dem engl. Light Pollution) bezeichnet die Aufhellung des Nachthimmels durch künstliche Lichtquellen, deren Licht in der Atmosphäre gestreut wird.

Hier wird Lichtverschmutzung auf das Phänomen des Himmelsleuchtens beschränkt. Es gibt aber auch weitere Aspekte, die in der Definition Berücksichtigung finden sollten, weil sie ausschließlich auf eben jene künstlichen Lichtemissionen durch Menschen zurückzuführen sind.

Die weiter gefassten Definitionen der Lichtverschmutzung benennen aber oft nur die unerwünschten Effekte des künstlichen nächtlichen Lichts. So heißt es zum Beispiel im Rahmen einer EG-Richtlinie (EuP-Direktive) frei übersetzt:

Lichtverschmutzung ist die Summe aller nachteiligen Auswirkungen von künstlichem Licht auf die Umwelt, einschließlich der Auswirkungen von aufdringlichem Licht (Lichtübertritt und Blendwirkung). (pdf 0.15MB, Seite 5)

Die Ausführungsbestimmungen zum Gesetz der Lombardei sind in ihrer Definition von Lichtverschmutzung ähnlich subjektiv:

Das Gesetz 17/2000 betrachtet als Lichtverschmutzung der Atmosphähre jede künstliche Lichtemission ausserhalb der Gegenden für die es funktionell vorgesehen ist, insbesondere wenn es über Horizontniveau abgestrahlt wird.(vgl. MSWord-Dokument 1.3MB)

Massgeblich hat sich Jan Hollan in einem Aufsatz (pdf 0.1MB) zum Problem der Definition von Lichtverschmutzung geäußert.

Er geht davon aus, dass Verschmutzung generell die Beeinträchtigung des natürlichen Zustands einer Umwelt darstellt. In welchem Maße dieser Einfluss auf die Umwelt ausgeübt wird, oder ob sich die Verursacher der Beeinträchtigung bewußt sind oder nicht, spielt dabei keine Rolle. Im Fall von Licht sind die verschmutzenden Agenzien Photonen, bzw. elektromagnetische Wellen eines bestimmten Spektrums. Hollans Definition für Lichtverschmutzung ausserhalb von Gebäuden (Outdoor Lightpollution) lautet daher:

Verschmutzung mit Licht ist die Veränderung von natürlich vorhandenen Lichtniveaus in der Umwelt durch menschen-gemachte Lichtquellen.

Das heißt, daß jedwedes künstliche Licht zur Nachtzeit draußen als Verschmutzung bezeichnet werden muß. In Innenräumen gilt eine andere Logik, da diese Räume per se als künstliche Umwelten für die Menschen sind. Für einen Innenraum kann natürlich vorkommendes Licht durchaus als Verschmutzung betrachtet werden. Ein Nachtschichtler zum Beispiel, der tagsüber schlafen muß und dazu den Schlafraum abdunkelt, wüde das Eindringen von Tageslicht als Verschmutzung wahrnehmen. Lichtverschmutzung in Innenräumen ist daher

die Veränderung von Lichtniveaus in Innenräumen in einer Weise, die die Gesundheit der Menschen beeinträchtigt.

Wie läßt sich Lichtverschmutzung quantifizieren?

• Erstens kann die absolute Lichtmenge (ohne Berücksichtigung des natürlich vorhandenen Lichts) angegeben werden. Dazu kann man die Konzentration von Licht in Lumen pro Quadratmeter angegeben werden, indem man die Lichtstärke über den vollen Raumwinkel integriert.

Neben der Konzentration ist oft die Bemessung der Licht-Emissionen sinnvoll. Dies ist die Lichtmenge, die eine Quelle in einem Zeitintervall in die Umwelt entlässt. Relevant ist hier die Richtung und das Spektrum des emittierten Lichts. Möchte man messen, wie hell der "Fleck" ist, den eine Leuchte (als Verschmutzung in der Umwelt) hinterläßt, muß man die "spektrale Ausstrahlung", eine Funktion von sowohl Richtung als auch Wellenlänge einer Lichtstrahlung, mit der spektralen Empfindlichkeit der menschlichen Sehwahrnehmung integrieren. Man erhält die Leuchtdichte in Candela pro Quadratmeter.

Alternativ kann Licht-Emission als die Lichtmenge, die auf eine Oberfläche trifft, gemessen werden. In diesem Fall misst man die Beleuchtungsstärke in Lux. Dies wird direkt mit einem Luxmeter gemessen und kommt zum Beispiel beim Lichtmeterprojekt zur Anwendung.

• Zum zweiten kann man die Lichtverschmutzung relativ quantifizieren, indem man den Quotient aus menschengemachter und natürliche vorhandener Lichtmenge bildet. Man erhält dadurch eine dimensionslose Zahl, deren Aussage klarer ist, als eine fotometrische Angabe. Auf diese Weise kann die Umweltwirkung von Lichtverschmutzung besser abgeschätzt werden.

Angenommen die Leuchtdichte des klaren Nachthimmels über einer Ortschaft weist eine doppelt so hohe Leuchtdichte wie ein unverschmutzter Himmel auf. So würde dieselbe Menge künstlichen Lichts unter einem bewölkten Himmel eine 10mal höhere Verschmutzung darstellen, weil es unter einem bewölkten Nachthimmel natürlicherweise 10mal so dunkel wäre wie unter einem sauberen Sternenhimmel. Besonders drastisch kommt dieses Verhältnis für abgelegene Orte zum tragen, an denen lokal kein künstliches Licht emittiert wird. Sie sind bei klarem Nachthimmel recht dunkel, leiden aber bei Bewölkung stark am Licht entfernter Städte, das über die Wolken in die abgelegene Region reflektiert wird. 2005 wurden in einem abgelegenen tschechischen Nationalpark (bei Schnee und Bewölkung) 300fach höhere Lichtniveaus gemessen als natürlicherweise zu erwarten wären.

• Interessiert hingegen drittens die Sichtbarkeit der Sterne, so sollte man eine Aussage über die Abnahme des Kontrastes zwischen Sternen und Hintergrund machen, denn je stärker der Hintergrund durch künstliches Licht aufgehellt ist, desto weniger heben sich die Sterne davon ab. Man bildet dazu die Differenz aus der Leuchtdichte eines Ziels (Stern) und der Leuchtdichte des Hintergrunds und teilt durch die Leuchtdichte des Hintergrunds. Das Verhältnis zwischen diesem Quotienten eines verschmutzten und dem eines natürlichen Hintergrundes sagt etwas über die Sichtbarkeit schwacher Lichtpunkte generell. Neben der Sichtbarkeit der Sterne betrifft dies zum Beispiel auch diejenige von Glühwürmchen.

• Viertens kann man insbesonders die Physiologie des menschlichen Sehens in Betracht ziehen. Die Sterne verblassen im städtischen Raum nicht nur durch die höhere Leuchtdichte des Himmels, sondern vor allem durch die Anpassung des Auges an das veränderte Lichtniveau. Tatsächlich erscheint ein klarer Nachthimmel über der Stadt schwärzer als ein natürlicher Nachthimmel. Letzterer ist niemals richtig dunkel zwischen den Sternen, weil sich die Augen an die Lichtverhältnisse anpassen (skotopisches Sehen). Ersterer erscheint im angesicht des erhöten Lichtniveaus in der Stadt als schwarz. Beim mesopischen Sehen werden nicht nur relativ sondern auch absolut gesehen weniger Photonen des Sternenlichts auf der Retina registriert.

Auch die Richtung aus der ein Licht die Nacht verschmutzt, kann eine große Rolle spielen, selbst wenn die Intensität gering ist. Eine Einzelne sichtbare Leuchte in einem ansonsten dunklen Panorama stellt eine massive Verschmutzung dar.

Schließlich ist noch die Farbe des Lichts (sein Spektrum) für das menschliche Auge entscheidend, da das kurzwellige blaulastige Spektrum des Sonnenlichts unserem Organismus signalisiert es sei Tag. Dieses Signal für "Tag" beinflußt u.a. die Hormonproduktion, wirkt sich also auf die menschliche Gesundheit aus. Lichtverschmutzung (gerade auch in Innenrämen) ist also gravierender, wenn sie von weißem Licht mit hohem kurzwelligem Anteil ausgeht.

Die größte Helle-Empfindlichkeit hat das menschliche Auge hingegen nicht beim Tageslicht, sondern im grünen Bereich bei 555nm Wellenlänge. Die klassische Fotometrie bezieht deshalb bei der Beurteilung von Lichtstrom und Lichtstärke die Lichtemissionen nur auf diese Wellenlänge. Damit wird zwar die Helle-Empfindlichkeit des Auges berücksichtigt, aber nicht die chronobiologische Empfindlichkeit, die bei der Bemessung von Lichtverschmutzung auch sehr wichtig ist.

Aspekte

Das Phänomen Lichtverschmutzung lässt sich verschieden systematisieren. Mir erscheint die Einteilung in drei Bereiche sinnvoll.

• Himmelsleuchten

Für "seine Majestät den Sternenhimmel" ist die künstliche Aufhellung des Nachthimmels das Todesurteil. Himmelwärts gerichtetes (direktes oder reflektiertes) Licht wird gestreut. (Siehe auch Theorie zur Entstehung der Lichtverschmutzung) Dadurch wird der Himmelshintergrund heller und der Kontrast zwischen Sternen und Hintergrund entsprechend schwächer. Resultat ist eine grau-orangene Himmelsbrühe, in der man nur noch eine Handvoll anstatt von ca. 3.000 Sternen sehen kann wie unter "sauberen" Bedingungen.

Lichtverschmutzungsfreie Himmel gibt es weltweit nur noch sehr selten. Waren in den 1990er Jahren noch riesige russische Gebiete westlich des Urals fast frei von Lichtverschmutzung, so findet man heute nur noch wesentlich weiter nördlich und östlich jungfräulich dunkele Himmel. Selbst Afrika, der nachts dunkelste bewohnte Kontinent, wird zunehmend von künstlicher Beleuchtung aufgehellt.

Andererseits wissen wir, daß es möglich ist, in einer Großstadt auch die Milchstrasse zu sehen. In Venedig war dies in den 1990er Jahren noch möglich, was vor allem an den romantischen (nicht einmal darkskyfreundlichen) Strassenleuchten liegt, die nur relativ wenig Licht produzieren. Cinzano 2002 S.100 (pdf, 9.6MB). Das Beleuchtungsniveau wird als angenehm empfunden, obwohl es weit unter den in der DIN/EN 13201 Norm geforderten Werten liegt. Es ist zu hoffen, daß dieses Beispiel, erhalten bleibt.

• Blendung

Zyniker könnten behaupten, die bis hierher beschriebene Lichtverschmutzung sei nur das Problem einiger Astronomen. Die beiden nun folgenden Aspekte betreffen definitiv auch andere Menschen.

Blendung ist ein vielfach unterschätztes Phänomen. Es entsteht, wenn in einem Blickfeld eine Lichtquelle sichtbar ist, die die visuelle Wahrnehmung beeinträchtigt. Genauer: Im Blickfeld gibt es Leuchtdichteunterschiede, die so groß sind, daß das Erkennen von Gegenständen erschwert wird. Blendung ist also eine Frage des Kontrastes. Eine Leuchte, die nachts Blendung verursacht, wird tagsüber wahrscheinlich gar nicht wahrgenommen, wenn sie eingeschaltet ist. Andererseits kann eine einzelne Kerze die Wahrnehmung eines dunklen Hintergrundes auch in 100m Entfernung unmöglich machen.

Kompliziert wird das Thema Blendung, da sich hier pysiologische und psychologische Erscheinungen vermischen. Allerdings stellt auch eine "nur" psychische Blendung eine reale Gefahr dar. Immer wieder gibt es (auch tödliche) Unfälle weil Verkehrsteilnehmer geblendet werden. Blendung kann wie Lärm zu einer erheblichen Belastung von Körper und Psyche führen, und wird oder wurde bekanntlich auch als Folter oder Verhörmethode eingesetzt.

Die physiologische Blendung wird durch das im Augapfel physikalisch gestreute Licht hervorgerufen. Diese "Absolutblendung" liegt vor, wenn sich das Auge aufgrund einer Störlichtquelle nicht ausreichend an die niedrigere Leuchtdichte des übrigen Gesichtsfeldes anpassen kann. Die psychologische Blendung hingegen ist nicht in absoluten Werten ausdrückbar. Sie ist teilweise von individuellen Faktoren wie z.B. dem Alter abhängig. Psychologische Blendung kann aber mittels einer Näherungsgleichung als Blendungsbewertung UGR (Unified Glare Rating) einer Beleuchtungsanlage berechnet werden.

Oftmals ist nicht die Störlichtquelle selbst das Problem, sondern Lichtreflexe führen durch Überlagerung mit dem Sehobjekt zu Kontrastverflachung. Generell ist die Kontrastverflachung ein Resulat einer sogenannten Schleierleuchtdichte, die sich den Leuchtdichten von Umfeld und Objekt überlagert. Blendung lässt sich am deutlichsten durch die sogenannte Schwellenwerterhöhung beschreiben. Mit Schwellenwert ist hier die Unterschiedsschwelle gemeint, bei der ein Gegenstand gerade noch wahrgenommen werden kann. Ist in einem Gesichtsfeld eine Blendquelle vorhanden, verschlechtert sich die Fähigkeit des Auges, Leuchtdichteunterschiede und damit Gegenstände wahrzunehmen. Der Schwellenwert erhöht sich dementsprechend.

Obwohl unstrittig ist, daß es einen Zusammenhang von Schwellenwerterhöhung (TI = Threshold Increment) und Verkehrsunfallgeschehen gibt, sind in der DIN/EN 13201 keine eindeutigen Blendungsbegrenzungswerte festgelegt. Neben der "offiziellen" Blendung durch schlechte Strassenleuchten ist aber vor allem die Blendung durch private Sicherheitsleuchten, durch Werbemaßnahmen und dergleichen problematisch. Wie alle Aspekte der Lichtverschmutzung ist auch Blendung im öffentlichen Bewußtsein sowie auch in der Gesetzgebung noch nicht als ernstes Problem erkannt. Wer aber die Dunkelheit als seltene Schönheit für sich entdeckt hat, und sich in Deutschland auf die Suche nach einem nächtlichen Horizont gemacht hat, der nicht von Lichtpunkten durchsetzt ist, weiß wie groß das Problem tatsächlich ist.

• Lichtübertritt

Die dritte Art der Lichtverschmutzung tritt auf, wenn Licht unerwünscht in fremdes Territorium eindringt. Der häufigste Fall und leider auch derjenige, gegen den man praktisch nichts unternehmen kann, ist in Deutschland wahrscheinlich das unbefugte Eindringen vom Licht von Strassenleuchten in Wohnungen und Gärten. Da es für Städte und Gemeinden zwar eine Pflicht zur Beleuchtung gibt, aber keine Pflicht zur Beschränkung dieses Lichts auf den öffentlichen Bereich, geschieht es oft, daß schlechte Straßenleuchten in krasser Weise in Wohn- und Schlafräume leuchten und damit nicht nur die Nachtruhe, sondern auch die Gesundheit gefährden.

Lichtübertritt durch (neu installierte) Strassenleuchten in Biesenthal. Das unerwünschte Licht reicht aus, um in der Küche zu lesen. Fotos: Jan-Herbert Damm

Es gibt in Deutschland einen halbherzigen Versuch zur Eindämmung des Lichtübertritts, der aber immerhin als eine Anerkennung des Problems gewertet werden kann. In einer "Richtlinie zur Messung und Beurteilung von Lichtemissionen" (siehe Gesetze wird ein Wert von einem Lux als maximale Beleuchtungsstärke auf ein Fenster vorgeschlagen. Allerdings ist die Strassenbeleuchtung sogar explizit ausgenommen.

Neben dem öffentlichen Licht ist auch das Licht von Privatinvestoren, sei es für Werbezwecke oder für Objekt- oder Parkplatzbeleuchtung ein üblicher Verdächtiger in Sachen Lichtübertritt.

In Ländern, in denen private lichtstarke Sicherheitsbeleuchtung an der Tagesordnung ist, ist auch der Lichtübertritt von Nachbarn ein Problem, das zu ernstem Streit führen kann. In Großbritanien gibt es inzwischen sogar die Möglichkeit, sich gerichtlich gegen Lichtbelästigung zu wehren. In den USA hat es Fälle gegeben, in denen Leute umgezogen sind, weil sie die allnächtliche massive Bestrahlung durch ihre Nachbarn nicht mehr ertragen haben.

Mentalität

Licht ist unserer Gesellschaft positiv besetzt. Es steht bei Dualismen stehts für das Gute, während Dunkelheit stets das böse ist. Es ließen sich zahllose Redewendungen finden, die die positve Besetzung von Licht illustrieren. Jemand, der schlau ist, ist "helle" und ein Dummer ist "umnachtet"; bei einer Idee "geht ein Licht auf"; um etwas zu verstehen, wird man es "erhellen", oder "Licht ins Dunkle bringen"; umgekehrt gibt es "Verdunklungsgefahr" denn "im Dunkeln ist gut munkeln" und so weiter. Auch in weniger bewußten Denkfiguren stehen Licht und Dunkelheit in symbolischen Deutungsmustern. "Licht" wird mit "Leben" und "Dunkelheit" mit "Tod" in Verbindung gebracht. Die meisten Menschen wünschen sich "lichtdurchflutete" Wohnungen, man fühlt sich im Dunkeln verstärkt durch Kriminalität bedroht, obwohl sich das nicht statistisch belegen läßt und vieles mehr.

Angesichts solcher uralter mythologischer Zusammenhänge, ist es müßig zu widersprechen. Allerdings kann man vielleicht den Nischen, in denen eine positive Bewertung der Dunkelheit existiert, einen größeren Wert beimessen. Es gibt nämlich auch die Nacht als romantischen Ort, das sternenübersähte Himmelszelt als Projektionsfläche für Visionen und Träume und die Ruhe und Dunkelheit der Nacht als Quelle für Regeneration und Inspiration. Wenn man es schaffen könnte, den Menschen klarzumachen, daß diese Resource menschlicher Inspiration zu versiegen droht, und daß die nächtliche Dunkelheit ein hehres Gut ist das sorgfältig geschützt werden muß, erst dann kann der Kampf gegen Lichtverschmutzung erfolgreicher werden.

Es besteht dazu durchaus Hoffnung. Ein verwandtes Problem, das der Lärmverschmutzung ist auch erst seit vielleicht 30 Jahren ins öffentliche Bewußtsein vorgedrungen. So wie heute der Begriff "Lichtverschmutzung" für viele Menschen noch gänzlich neu ist, so erging es auch dem Begriff Lärmverschmutzung, den jetzt jedes Kind schon mal gehört hat. Daß Licht wie auch Lärm (oder radioaktive Strahlung) ein schlecht faßbarer Verschmutzungswirkstoff ist, muss ersteinmal bekannt gemacht werden. Aus meiner Sicht wäre es wünschenswert, wenn Lärm und Licht mit der gleichen Sensibilität bewertet würden. Denn sie gehören durchaus zusammen. Eine erholsame ruhige Nacht ist automatisch auch eine dunkle Nacht.

Lichtverschmutzung wird vermutlich noch etliche Jahre zunehmen. Die gegenwärtig noch bestehende Begeisterung am künslichen Licht zur Nacht, ist vielleicht mit der Begeisterung mit rauchenden Schloten in den 1950er und 1960er Jahreh vergleichbar. Rauchende Schlote symbolisierten Fortschritt, Wirtschaftswachstum, Wohlstand und gute Technologie. Als in den 1970er Jahren langsam deutlich wurde, daß diese Emissionen auch schwerwiegende Nebenwirkungen haben, dauerte es noch rund zwei Jahrzehnte bis sich eine neue Bewertung von rauchenden Schloten durchgesetzt hatte. Heute haben die rauchenden Schlote eine höchst abschreckende Wirkung und werden eher mit der Hölle als mit dem Fortschritt in Verbindung gebracht. Ein grünes Image ist für jeden Konzern unabdingbar. Mittlerweile sind in Deutschland rauchende Schlote kaum noch vorhanden. Daß anderswo in der Welt die Schwerindustrie weiterhin Schadstoffe emittiert, damit wir hier unseren hochindustrialisierten Lebensstil pflegen können, ist ein anderes Thema. Weltweit rauchen vermutlich heute mehr Schlote als in den 1960ern, aber die Mentalität hat sich nachhaltig gewandelt. Das hat zumindest hier zu einer besseren Luftqualität geführt. Ein ähnlicher Mentalitätswandel ist auch beim Thema Lichtverschmutzung zu erwarten.

Eine Verankerung von Licht als gefährlicher Stoff im Bewußtsein ist viel wirkungsvoller als Verordnungen oder Gesetze. Daß man in Analogie zum Beispiel Motoröl beim Ölwechsel nicht ins Erdreich abläßt, leuchtet jedem ein, auch ohne, daß man dazu das Gesetz hervorziehen muß. Anders beim Thema Licht: Es kommt kaum jemandem in den Sinn, daß nicht jeder nach Gutdünken sein Gebäude anstrahlen oder überhaupt mit Licht zur Nachtzeit im Aussenbereich nicht alles anstellen dürfen soll.

Tatsächlich gibt es in Deutschland bislang keine gesetzliche Beschränkung für Gebäudeanstrahlungen. Das hat schon mehrfach zu grotesken Beleuchtungsauswüchsen geführt. So beleuchtet beispielsweise ein Unternehmen sein Gebäude in Bruchsal mit gut 15.000 Watt in blauem LED-Licht. Diese Maßnahme allein verunmöglicht jegliche astronomische Beobachtung in der gesamten Umgebung. Selbst aus 40km Entfernung ist der "Bruchsaler Bunsenbrenner" noch sichtbar.

Der "Bruchsaler Bunsenbrenner" von der Privatsternwarte Kaiser in Obergrombach aus gesehen. (Foto: Rolf Kaiser)

Bei dieser Installation war keine Böswilligkeit im Spiel. Es hat im Vorfeld nur niemand an Lichtverschmutzung gedacht. Nachdem Beschwerden kamen, hat die Firma eingewilligt, zur Vogelzugzeit und per Hotline sogar für Astronomen abzuschalten. Wäre Lichtverschmutzung stärker im öffentlichen Bewußtsein verankert, wäre die LED Lichtleiste vielleicht an der Traufe des Gebäudes angebracht worden, so daß sie nach unten leuchtend weniger geschadet hätte.

In Jan Hattenbachs Blog findet sich bezüglich dieser Art der Werbung die zentrale Problematik aus rechtlicher Sicht sehr gut auf den Punkt gebracht.

Zitat: Es geht darum, welches Bedürfnis schwerer wiegt: Das des Unternehmens, für seinen wirtschaftlichen Erfolg einen möglichst großen Werbeerfolg zu erziehlen - oder das der Allgemeinheit auf eine ruhige und dunkle Nacht?

Ein anderes Beispiel ist der Post Tower in Bonn, der eine variable farbige Anstrahlung hat, die zahllosen Vögeln zur Todesfalle wurde. Auch hier hat kein Gesetz Abhilfe geschaffen, sondern erst die veröffentlichte Sammlung toter Vögel durch einen Bonner Biologen hat die Betreiber dazu bewogen, die Beleuchtung zu begrenzen. Näheres dazu im Bericht "Post-Tower und Vogelwelt" (pdf 1.5 MB) von Heiko Haupt.

In beiden Fällen wird der eigentliche Skandal, daß private Unternehmen auf Kosten der Allgemeinheit den gesamten Himmel besetzen dürfen und ihn als kostenlose Werbefläche misbrauchen dürfen, kaum wahrgenommen. Gebäudeanstrahlung wird bisher noch mit hoher Akzeptanz begegnet. Daß unkontrolliertes Werbelicht aber dennoch nicht mehr in allen Fällen selbstverständlich ist, zeigt das Beispiel der Skybeamer.

Diese direkt himmelwärts gerichteten Suchlicher werden deutlich kritischer betrachtet. in Einzelfällen ist der Betrieb schon gerichtlich untersagt worden. Bei den Skybeamern ist die Gefährdung (u.a. für den Flugverkehr) allerdings auch viel offenkundiger, und es hat schon etliche Verkehrsunfälle gegeben. Zudem gehen wegen Skybeamern aus der Bevölkerung immer wieder beunruhigte Ufomeldungen ein. In einigen Bundesländern ist der Betrieb von Skybeamern generell nicht genehmigungsfähig, da die Ausdehnung von Werbemaßnahmen im Aussenbereich begrenzt wird. Bei Skybeamern wird der aggressive und mit fraglicher Nützlichkeit ausgestattete Charakter manchen nächtlichen Lichts schon heute deutlich wahrgenommen. Es ist meine große Hoffnung, daß sich diese Empfänglichkeit für die Zerstörerischen Aspekte schlechten Lichts auch auf andere Bereiche ausweiten wird.

Vielleicht werden immer mehr Menschen die Schönheit der sternklaren Nacht wiederentdecken und die Dunkelheit als als knappes, schützenswertes Gut erkennen. Die vielleicht wichtigste Erkenntnis die der Leser dieser Seiten mitnehmen sollte ist diese: Sichtbares Licht gehört zum gleichen elektromagnetischen Strahlungsspektrum wie Radioaktivität. Es ist ein Glück, daß die Atmosphäre unserer Erde die tödlichen Strahlungen dieses Spektrums herausfiltert, aber auch Licht ist Strahlung und kann schädlich sein. Deshalb müssen wir achtsam damit umgehen.

Geschichte

Die Geschichte der Lichtflut beginnt mit der Elektrifizierung. Jahrhunderte lang hatte es eine "Beleuchtung" nur durch brennende Kienspane gegeben. Auch Öl-, Wachs- und Gasbeleuchtung erhellten die Nacht im Vergleich zu heute nur äußerst spärlich. Aber das änderte sich mit der Nutzung der Elektrizität, und diese Änderung erfuhr eine immense Beschleunigung. Die künstliche Aufhellung der Nacht nimmt bis heute weltweit rasant zu. Inzwischen sieht man in New York kaum mehr 20 Sterne und Belgien ist an seinen beleuchteten Autobahnen aus dem Orbit wie ein Spinnennetz zu erkennen.

Experimente mit Lampen, in denen ein Kohlefaden durch elektrischen Strom zum Glühen und damit zum Leuchten gebracht wird, gibt es seit der Mitte des 19. Jahrhunderts. Neben dem Namen Edison, sind auch viele andere Erfinder daran beteiligt, vor allem auch der Deutsche Heinrich Göbel. Licht wurde nun schnell wesentlich preiswerter und verfügbarer als zuvor.

Das erste Opfer der Lichtflut soll der Astronom Henry Parkhurst gewesen sein. (DeutschlandFunk). Er lebte in New York und beobachtete dort helligkeitsveränderliche Sterne. Solche Veränderungen der Helligkeit haben manchmal nach irdischen Maßstäben sehr lange Perioden. Parkhurst hatte 1882 gerade ein 10 Jähriges Beobachtungsprogramm aufgelegt, als die Brooklynbridge gebaut und ihre Bögen elektrisch beleuchtet wurden. Er konnte das Projekt nie mehr abschließen, weil er die Sterne kaum noch erkennen konnte, geschweige denn ihre subtilen Helligkeitsveränderungen.

Viele Menschen, die die Vorstellung dunkler Nächte in den Städten abwegig finden, vergessen, daß noch vor knapp 70 Jahren ganz Europa nachts annähernd vollkommen dunkel war. Schrecklicher Anlass dafür war die Bedrohung durch Fliegerbomben im zweiten Weltkrieg. Einige Jahre war komplette Dunkelheit auf den Straßen selbstverständlich. Über negative Auswirkungen konnte ich keine Berichte finden. Auch scheint es keinen Aufschrei der Entrüstung ob der Dunkelheit gegeben zu haben. Hingegen erinnern sich alte Menschen, daß man damals schnell wieder Mond und Sterne als Orientierungshilfe zu nutzen wußte.

Davon sind viele Menschen der westlichen Zivilisationen heute weit entfernt. Wir benötigen die Sterne für die Orientierung einfach nicht mehr. Sie sind höchstens noch als romantisches Hintergrundbild nötig. Allerdings führt dies auch zu absurden Andekdoten wie folgender:

Während des Stromausfalls nach dem Erdbeben in Los Angeles 1994 riefen zahlreiche besorgte Bürger die Polizei und sogar das Griffith-Observatorium an, weil sie eine gigantische silbrige Wolke am Himmel sahen. Es war die Milchstrasse, die die Menschen einst kannten, bis das elektrische Licht sie ausradierte.

Interessenkonflikte

Bei vielen Umweltschutzthemen stehen sind die Fronten deutlich erkennbar. Meist steht auf der einen Seite der Naturschutz der vor allem an den nachhaltigen Verbrauch natürlicher Ressourcen appeliert, und auf der anderen Seite steht die Industrie, die an die Erhaltung von Arbeitsplätzen appeliert.

Beim Thema Lichtverschmutzung ist es etwas anders. Auf den ersten Blick scheint nachtfreundliches Licht einen Gewinn für alle Parteien darzustellen. Die Natur profitiert davon, weil nachtaktive Lebewesen mehr Überlebenschancen erhalten, der Klimaschutz profitiert, weil durch die Begrenzung des Lichts auf die Nutzflächen weniger Energie verbraucht und somit weniger Kohlenstoff emittiert werden muß. Die Leuchtenindustrie profitiert, weil sie große Teile des Leuchtenbestandes ersetzen müsste. Die Astronomen profitieren durch bessere Sternensichtbarkeit. Steuerzahler profitieren von Einsparungen im öffentlichen Haushalt. Alle Menschen profitieren durch ein geringeres gesundheitliches Risiko, durch besseres Licht, weniger Blendung, weniger Lichtübertritt und durch die Möglichkeit, wieder den Kosmos zu erkennen.

Warum also ist nicht längst viel mehr gutes Licht installiert? Zum einen liegt dies an der vorherrschenden Mentalität, derzufolge Licht prinzipiell etwas Gutes ist und viel Licht viel hilft und schön aussieht. Zum anderen gibt es aber doch einen gewichtigen Gegner, der kein Interesse an weniger Licht hat. Dies sind die Energiekonzerne, die vom ständig steigendem Energiebedarf profitieren. Allein in Deutschland beträgt das Einsparpotential durch den Verzicht auf sämtliches nach oben verschwendete Licht geschätzte 100 Millionen Euro pro Jahr (siehe Helle Not, Folie 47 pdf 5,5MB). Auf dieses Kuchenstück möchten die Energiekonzerne vermutlich nicht verzichten, wenngleich es gemessen am Gesamtkuchen sehr klein sein mag.

Die global aufgestellten Energiekonzerne haben in der heutigen industrialisierten Gesellschaft sehr viel Macht. Durch den bisher alternativlos vorangetriebenen Ausbau einer zentralisierten Energieversorgung ist die Abhängigkeit von den Energiekonzernen entsprechend hoch und die reale Macht dieser Konzerne gewaltig. Bisher ist es aber noch nicht nötig, diese reale Macht auszuspielen. Es reicht, in Deutungsmacht zu investieren und weiterhin die Meinung zu unterstützen, daß viel Licht immer gut sei, daß helle Städte sichere Städte seien und so weiter. Solange keiner auf die Idee kommt, daß eine sparsame und dezente Beleuchtung besser ist als ein unterschiedsloses "verstrahlen" der Nacht, braucht sich die Energiewirtschaft nicht aus der Deckung zu wagen.

Man kann sich aber vorstellen, daß hinter den Kulissen dennoch Lobbyarbeit stattfindet. Es sind immer irgendwelche Gremien, die Richtlinien wie zum Beispiel die DIN/EN 13201 erarbeiten. Zwar ist diese Norm sorgfältig von wissenschaftlichen Studien unterlegt, dennoch ist es bemerkenswert, daß die konsequente Anwendung dieser Norm praktisch überall in Europa zu wesentlich höheren Beleuchtungsniveaus führen würde. Ob das sich auch in einem messbaren Zuwachs an Verkehrssicherheit niederschlagen würde kann bezweifelt werden. Die belgischen beleuchteten Autobahnen sind jedenfalls nicht sicherer als die unbeleuchteten in anderen Ländern.

Am Beispiel der DIN/EN 13201 wird auch deutlich, daß die Leuchtenindustrie nicht eindeutig pro-Darksky sein dürfte. Denn der Zuwachs an Beleuchtung ist der Profit der Hersteller. Sie haben somit nichts gegen die Produktion besserer Leuchten, aber sie haben kein Interesse, den exponentiellen weltweiten Anstieg der Beleuchtung zu stoppen. Letzteres ist aber eine entscheidende Forderung der Darksky-Bewegung. Folglich könnte man die Fronten bei dieser Debatte auch so sehen, daß die wenigen, denen das Thema wirklich auf den Nägeln brennt, eine handvoll Astronomen und Naturschützer, dem mächtigen Lobbyapparat der Energie- und Lichtindustrie entgegen stehen.

Die größte Organisation der Kritiker der Lichtflut ist die International Darksky Organisation (IDA), die ihre Ursprünge in Tuscon Arizona hat, wo sich in den 1980er Jahren Astronomen der in den nahe gelegenen Bergen Observatorien darum bemühten, ihre Standorte vor dem zunehmenden Licht zu retten. Inzwischen ist die IDA weltweit aufgestellt und versucht neben Öffentlichkeitsarbeit auch auf Hersteller und Gemeinden Einfluß zu nehmen. So hat die IDA ein Siegel (nur für die USA) entwickelt, mit dem Hersteller ihre Produkte als darkskytauglich zertifizieren lassen können. Sie entwickelt zur Zeit eine modellhafte Lichtverordnung, die Gemeinden verwenden können sollen, um die Beleuchtungsanlagen in ihren Gebieten zu reglementieren.

Die IDA hat auch in Europa zahlreiche Sektionen und hilft z.B. bei der Organisation eines jährlich stattfindenden Darksky-Symposions. Dennoch liegt der Schwerpunkt der IDA weiterhin in den USA und Europäische Interessenverbände zu diesem Thema sind eher national organisiert. In Deutschland hat sich vor allem die Vereinigung der Sternenfreunde des Themas angenommen. Sie betreibt auch die Seite lichtverschmutzung.de

Die Arbeit vor allem der IDA ist von Ziviliät und Sachlichkeit geprägt. Man ist offenbar bemüht, eine positive, gestaltende Haltung einzunehmen, und die Menschen nicht vor den Kopf zu stoßen. Angesichts der Tatsache, daß auch in den USA die Lichtflut weiterhin zunimmt, ist die Frage, ob diese ausdrückliche Konsenshaltung Erfolg verspricht, berechtigt. Die Dark Sky Initiative ruft dazu auf, sein Recht auf dunkle Himmel lautstark einzufordern, scheint aber damit bisher noch allein auf weiter Flur zu stehen.

Verursacher

Um effektiv etwas gegen Lichtverschmutzung zu tun, muss man zunächst wissen, wer die stärksten Lichtverschmutzer eigentlich sind. Zu dieser Frage habe ich bisher nur sehr wenig Material gefunden. Schätzungen gehen davon aus, daß der größte Einzelverschmutzer die Strassenleuchten sind, die für bis zu 50 Prozent der Lichtverschmutzung zuständig sein könnten.

Die offensichtlichsten, weitreichendsten und von der astronomischen Gemeinde in Foren auch am häufigsten beklagten Einzelverschmutzer sind die Skybeamer. Sie erhellen den Himmel nicht selten noch in 50 Kilometer Entfernung. Ihre Verwendung stellt ausserdem die größte Provokation dar, da sie für die Werbezwecke einzelner Unternehmungen eingesetzt werden, aber das Anrecht tausender Anwohner auf einen unverschmutzten Nachthimmel missachten.

Weitere heftige Einzelverschmutzer sind herausragend beleuchtete Bürohochhäuser wie der Posttower oder der Business-Turm in Nürnberg , aber auch große Stadien oder überhaupt Sportplätze und andere Flutlichtanlagen.

Dazu kommen die zahllosen Kirchen und Rathäuser und sonstige beleuchtete Gemäuer. Sehr oft hat man es hier mit einer gänzlich unkritischen flächenhaften Bestrahlung von bodennah angebrachten Flutern zu tun, die stets einen großen Teil des Lichts am Objekt vorbei in den Himmel schicken. Die Motivation für die Beleuchtung ist fragwürdig. Oftmals ist keine architektonische Besonderheit zu erkennen und oft sind es auch gänzlich ordinäre Neubauten, mit denen sich einzelne Firmen in Szene setzen wollen. Es gibt kein Gremium, das hier eine Kontrolle vornimmt. Ja, es wird nicht einmal eine Liste der beleuchteten Objekte geführt. Sogar Privathäuser sind manchmal massiv illuminiert. Gänzlich unverständlich ist mir, warum die meisten dieser Beleuchtungsprojekte uns die ganze Nacht beglücken müssen. Warum wird in Kleinstädten, die schon um 20 Uhr gottverlassen sind, die ganze Nacht die Kirche angestrahlt?

Es ist mittlerweile offenkundig, daß Licht zur Nacht für viele Lebewesen schädlich ist (darunter auch der Mensch). Diese Beeinträchtigung vieler Lebewesen geschieht mit einer Gedankenlosigkeit, deren Folgen uns gar nicht klar sind. Wir sollten uns ernsthaft fragen, ob die tägliche Verwendung großer Lichtmengen zur Werbung und zu vermeintlich ästhetischem Vergnügen gerechtfertigt ist. Ist es nicht im Gegenteil eine anmaßende Ignoranz, wenn Einzelne ihre Vorstellung von attraktivem Licht der Gemeinschaft aufbürden? Man bedenke, daß man zwar die Augen davor verschließen kann, aber damit leider nicht vor den gesundheitlichen Schädigungen geschützt ist. Und man bedenke, wie erbost wir reagieren würden, wenn diese Zwangsbeglückung nicht mit Licht, sondern akustisch erfolgen würde.

In diese Kategorie der fragwürdigen Beleuchtungen gehören auch die zahllosen Werbeschilder, die wie die Gebäude oft von unten und verschwenderisch beleuchtet werden, Vielen schaden aber nur Wenigen nutzen.

Starke Verschmutzer, die zwar im öffentlichen Bewusstsein kaum vorkommen, aber durch Satellitenaufnahmen deutlich werden, sind die Gasabfackelungen der Ölindustrie und Fischerboote. Letztere verwenden starke Scheinwerfer, um Fische an die Oberfläche zu locken.

Die Rolle des privaten Lichtes ist in verschiedenen Ländern unterschiedlich. Das hängt u.a. vom Sicherheitsbedürfnis der Menschen und auch von den Strompreisen ab. In den USA, wo ein hohes Sicherheitsbedürfnis und ein niedriger Strompreis zusammentreffen, stellen die vielen privat montierten "Security-Lights" eine erhebliche Quelle der Lichtverschmutzung dar. Hier kommt es durch schlecht eingestellte Leuchten auch immer wieder zu Blendungen, die mitunter tödliche Unfälle zur Folge haben. Industrie und Handel verschlimmern das Problem oftmals, indem sie vor allem die weißen, ineffektiven und maßlos hellen Halogenfluter zu Dumpingpreisen anbieten. In Deutschland stellen die privaten Sicherheitsbeleuchtungen vermutlich einen geringeren Anteil an der Lichtverschmutzung dar. Hier wird bei relativ hohen Strompreisen an Aussenbeleuchtung gespart. Auch Bewegungsmelder werden zur Reduktion der Betriebszeiten bereitwillig eingesetzt.

Gar keine Informationen konnte ich über den Anteil der Innenbeleuchtung an der Lichtverschmutzung finden. Dabei ist offensichtlich, daß durch die Fenster von Gebäuden auch Licht nach draußen dringt, das über Horizontniveau abgestrahlt wird. Wenn dem nicht so wäre, hätte es im zweiten Weltkrieg nicht die strengen Verdunkelungs-Verordnungen geben müssen. Es würde mich sehr interessieren, wie groß dieser Anteil tatsächlich ist. Die Verwendung von Fensterläden wäre bestimmt sinnvoll, und das nicht nur wegen der Lichtverschmutzung, sondern vielleicht auch aus ästhetischen Gründen und für die Wärmeisolation in Sommer und Winter.

Kirchen

Die fundamentale Bedeutung des Unterschieds von Tag und Nacht steht ganz am Anfang der Bibel: Genesis 1:

Nachdem Gott Erde, Himmel und Licht geschaffen hatte, schied er das Licht von der Dunkelheit. Das Licht nannte er Tag und die Dunkelheit Nacht.

Wir Menschen sind auf dem besten Weg, diese Trennung wieder aufzuheben, indem wir die Nacht weltweit durch künstliches Licht erhellen. Die Kirchen tragen in entscheidender Weise dazu bei, indem sie ihre Gebäude fast ausnahmlos massiv beleuchten und damit auch ein schlechtes Vorbild für nicht-kirchliche Gebäudebeleuchtungen abgeben.

Ich frage mich, wie die Kirchen diesen Eingriff in Gottes Schöpfungshoheit rechtfertigen. Mit welchem Recht schaffen wir Menschen wieder ab, was Gott sehr sinnvoll eingerichtet hat? Preist die Kirche mit ihrer Beleuchtungsorgie Gott, oder doch nur sich selbst?

Traditionell sind Kirchen auch Tempel des Lichts. Das durch die bunten Fenster einfallende Tageslicht hatte im Mittelalter, als die meisten Behausungen keine, oder winzige Fenster hatten, eine magische Wirkung. Die dezent von Kerzen beleuchteten, riesigen Innenräume hatten dies ebenfalls. Möglicherweise sahen die bunten Fenster dann von außen auch zauberhaft aus. Aber die Beleuchtung der Kirche von außen wurde Gott mit seinem Tageslicht überlassen. Dass die Kirche von diesem Prinzip abweicht und selbst Nachts die Gebäude und leider auch die Umgebung in gleißendes Licht taucht, ist meiner Meinung nach hoffärtig und mit der religiösen Lehre nicht zu rechtfertigen.

Die Verschwendung von Ressourcen für eine Beleuchtung der Kirchen, die wohl kaum einen Heiden bekehrt, aber in der Umwelt einen großen Schaden an Gottes Schöpfung verursacht, stellt eine ultimative und gefährliche Eitelkeit dar, die der Kirche nicht würdig ist!

Zersiedelung

Lichtverschmutzung und Zersiedelung sind zwei Seiten derselben unheilvollen Medaille. "Zersiediedelung ist ein unkontrolliertes Wachstum von Siedlungsbereichen in die Landschaft hinein." (Wikipedia) Und die Vergrößerung der Siedlungsfläche hat eine ebensolche Ausdehnung der Beleuchtung zur Folge.

Während die Städte bis ins 19. Jahrhundert meist noch durch eine Mauer klar begrenzt waren, hat insbesondere die industrielle Revolution dazu geführt, daß sie immmer mehr Fläche eingenommen haben. Diese Ausdehnung der Städte hat aber nochmals eine andere Qualität angenommen, als es mit zunehmendem Wohlstand in den westlichen Industrienationen nach dem zweiten Weltkrieg populär wurde, im sogenannten Speckgürtel zu wohnen. Da das Leben in den Innenstädten als beengt, schmutzig und ungesund galt, zogen diejenigen, die es sich leisten konnten, in Einfamilienhäuser in der näheren Umgebung der Städte. Am deutlichsten ist dieser bis heute anhaltende Trend in den USA zu sehen, deren Städte oftmals einen verödeten Kern haben, um den sich eine gigantische suburbane Siedlungsfläche erstreckt. Dazu kommen weitere Flächen für Industrie und Gewerbe, symptomatisch dafür sind die Einkaufszentren ("Malls"), die hier und da in der "urbanen Wucherung" ("urban sprawl") auftauchen.

Während die USA die unbestrittenen Weltmeister der Zersiedelung sind, ist diese "Verscheußlichung" auch in Europa oder speziell Deutschland seit geraumer Zeit eine Realität. Die Dominanz von Industrieparks und Einkaufszentren ist in bestimmten Regionen nicht mehr zu übersehen. Die Statistik wartet mit erschreckenden Zahlen über die unausgesetzte Zersiedelung auf. In Deutschland werden in jeder Sekunde 13,19 m2 Siedlungs und Verkehrsfläche neu erschlossen. vgl. Bodenzähler Technische Voraussetzung der Zersiedelung ist der PKW. Das Auto befindet sich im Epizentrum der Industriegesellschaft: Es ist zugleich Ausdruck des billigen Öls, das den hohen Lebensstil ermöglicht, und auch zentrales Statussymbol dieses Lebensstils. Ohne Auto sind die ausufernden Einfamilienhauswüsten von den Arbeits- und Einkaufsmöglichkeiten aus nicht zu erreichen. Gleichzeitig hat diese autogerechte Organisation der Umwelt die vitalen Zentren der Dörfer und ihrer früher dorfnah gelegenen produktivsten Böden weitgehend zerstört.

Zersiedelung wird in Deutschland durch Subventionen (Eigenheimzulage, Pendlerpauschale) gefördert und durch die kommunale Bauleitplanung und den Ausbau von Strassen und Autobahnen begünstigt. Die Lichtverschmutzung ist aber nicht nur eine direkte Folge der Zersiedelung, sondern sie speist sich letzlich aus der selben Quelle, nämlich der billigen Energie. Der Preis des Lichts ist durch die billige elektrische Energie und immer bessere Vertreilungsnetze immer günstiger geworden. Aus Sicht der Lichtverschmutzung führt dies in die paradoxe Situation, dass wir immer heller beleuchtete Gegenden haben, die immer weniger belebt sind. Es entsteht die apokalyptische Vision einer zersiedelten postindustriellen menschenleeren nächtlichen Landschaft, die gespenstisch beleuchtet wird und über der keine Sterne mehr zu sehen sind. Wohlhabende Menschen befinden sich in ihren vollautomatisierten Häusern oder bewegen sich in abgeschlossen in Autos durch die undefinierbare "Landschaft".

Heutige Industriegesellschaften hängen massgeblich von billigem Öl und Gas ab. Das Bewusstsein für die Begrenztheit dieser Ressourcen bildet sich langsam aus, aber die Tatsache, dass es wohl in absehbarer Zeit nicht möglich ist, zum gleichen Tarif Alternativen zu finden, und die westliche Welt Abschläge an Mobilität und Verfügbarkeit billiger Industrieprodukte wird hinnehmen müssen, wird ausgeblendet. (vgl. dazu die Diskussion um die These des Endes billigen Öls: Peak Oil)

Was das für die Zukunft der Aussenbeleuchtung bedeutet, ist schwer einzuschätzen. Auf jeden Fall dürfte die Produktion von Leuchten und die Unterhaltung der Beleuchtungsnetze immer teuerer werden. Das könnte den Zuwachs an Beleuchtung bremsen oder sogar umkehren. Einstweilen ist davon aber noch nichts zu spüren, zumal die Effizienz der Leuchtmittel ständig verbessert wird (vor allem bei Leuchtdioden).

Gesetze

Grundsätzlich gilt weltweit eine unausgesprochene Beleuchtungsfreiheit. Prinzipiell darf jeder Beleuchten was und wie er will. In einigen Ländern gibt es zwar gesetzliche Regelungen, die diese Freiheit einschränken, sie stellen aber das Prinzip der Freizügigkeit im Umgang mit Licht nicht in Frage. Dieser Grundsatz gilt für andere verschmutzende Substanzen nicht unbedingt. Bei vielen Chemikalien ist es z.B. genau umgekehrt. Prinzipiell ist der Umgang damit verboten und gesetzlich geregelt sind die Ausnahmen.

Dass Licht überhaupt eine umweltschädliche Wirkung hat, ist im kollektiven Bewußstsein bisher nur wenig verankert. Dieses Mentalitätsproblem anzugehen, ist wichtiger als die Forderung nach einem Gesetz, da Dinge, die den Menschen einleuchten, durch ihre Selbstverständlichkeit besser geregelt sind, als durch Gesetze. So ist jedem auch ohne ein Gesetz klar, daß man Altöl nicht einfach irgendwo ausgiessen darf.

Während es in vielen Ländern regionale oder sogar nationale Gesetze zur Lichtverschmutzung gibt, sind die Emissionen von Licht in Deutschland bisher weitgehend unreglementiert.

Auf welchen Ebenen bietet sich überhaupt die Möglichkeit, die Emission von künstlichem Licht zur Nachtzeit zu regeln?

• Auf kommunaler Ebene

Es gibt nur einen Sonderfall der Lichtemissionen im Aussenbereich, der per Gesetz geregelt ist: Laserlicht ist durch das Bundesimmissionsschutz-Gesetz (BimschG) im Außenbereich nur Ausnahmsweise erlaubt. Die Bundesgesetze schaffen aber auch ohne die explizite Regelung von "normalem" Licht einen soliden Rahmen, mit dem Städte und Kommunen Lichtemissionen begrenzen könnten. Laut Baugesetzbuch (BauGB) sollen Bauleitpläne unter anderem dazu beitragen, eine menschenwürdige Umwelt zu sichern. Dabei sind unter anderem die Gesundheit der Bevölkerung und die Anliegen des Umweltschutzes zu berücksichtigen. Außerdem sollen dem Bundesimmissionsschutzgesetz (BImschG) folgend Maßnahmen zur Vermeidung solcher Einwirkungen festgelegt werden. Und nach der Baunutzungsverordnung (BauNVO) sind Anlagen unzulässig, wenn von ihnen Belästigungen oder Störungen ausgehen können. (vgl. dazu Information von sachsen.de)

Darüberhinaus böte auch das Umweltschutzgesetz den Kommunen Handhabe gegen die Lichtflut, da dort ja die Erhaltung einer natürlichen Umwelt und der Artenvielfalt festgeschrieben ist. Nachtaktive Insekten, die oft schon vom Aussterben bedroht sind, werden durch nächtliches Kunstlicht weiter dezimiert. Ähnliches ließe sich über einige Volgelarten und weitere Tierarten sagen (vgl. Auswirkungen).

Mir ist bislang nur eine Kommune bekannt, die sich ausdrücklich zu Maßnahmen gegen Lichtverschmutzung bekannt hat. Augsburg gilt als Modellstadt in Sachen Darkskyfreundlichkeit. Die Stadt hat einen Umweltschutzrahmen zum Natur- und Artenschutz in der Stadt beschlossen, der auch eindeutige Aussagen zur Lichtverschmutzung macht. Das ist zwar keine zwingende Regelung per Verordnung, aber immerhin wird die Stadtverwaltung "beauftragt, jede Art der Außenbeleuchtung ... zu überprüfen und sie ggf. umzustellen..." (Drucksache 97/00175)

• Auf Bundesländerebene

Auf der Ebene der Bundesländer wird zumindest anerkannt, daß Licht zu den Immissionen gehört, die schädlich wirken können und einer Regelung unterliegen sollten. Dies wird in der Richtlinie zur Messung und Beurteilung von Lichtimmissionen (pdf 0.17MB) festgehalten. Diese Richtlinie wird von der Umweltministerkonferenz der Länder herausgegeben. Darin wird zum Beispiel auch ein Grenzwert für Lichtübertritt angegeben. Die maximal zulässige Beleuchtungsstärke auf einem Schlafzimmerfenster wird mit 1 Lux angegeben. Dies gilt jedoch nicht, wenn es sich beim Verursacher um die öffentliche Strassenbeleuchtung handelt. Mit dieser Einschränkung wird der Passus weitgehend wirkungslos, da damit eine Handhabe zur Verbesserung der vielfach hahnebüchenen Strassenbeleuchtungen verhindert wird. Ohnehin handelt es sich bei dieser Richtlinie nicht um einen rechtsverbindlichen Text. Es wird lediglich eine unverbindliche Anregung gegeben.

• Auf nationaler Ebene

Nationale Gesetze zur Begrenzung der Lichtverschmutzung gibt es zum Beispiel in der Tschechischen Republik, die mit ihrem "Gesetz zum Schutz der Atmosphäre" im Juni 2002 der erste Staat waren, der der Lichtflut im Rahmen eines Gesetzes entgegengetreten ist. Slowenien hat seit 2008 ein hervorragendes nationales Gesetz gegen Lichtverschmutzung. Darüberhinaus gibt es etliche Staaten, in denen auf örtlicher oder regionaler Ebene gesetzliche Regelungen zur nächtlichen Lichtemission existieren. Auf der Liste sind die USA, Italien, Spanien, Irland, Großbritannien, die Schweiz und viele andere zu finden. Herausragend durch die Rolle als Vorreiter und als Maßstab, an dem sich andere messen können, ist hier die Region Lombardei in Italien zu sehen. Dort wurde schon im Jahr 2000 ein Gesetz erlassen, das alle wichtigen Bereiche abdeckt: Aussenleuchten dürfen kein Licht über Horizontniveau abgeben. Das Beleuchtungsniveau soll sich am Minimum dessen orientieren, was in den betreffenden EU-Normen genannt wird. Effiziente Lampen und Effizienz der Leuchtenanordnung bei Neuinstallationen sind vorgeschrieben. Mehr zur Qualität von Lichtverschmutzungsgesetzen

• Auf EU-Ebene

Auch auf EU-Ebene beginnt das Thema Lichtverschmutzung eine Rolle zu spielen, da es von mindestens einer EU-Richtlinie berührt wird. EU-Richtlinien werden die Rechtssetzungen der Europäischen Gemeinschaft genannt, die von den einzelnen Nationalstaaten in natinales Recht umgesetzt werden müssen. Die "EuP-Richtlinie" (Energy using Products) benennt Richtlinien, denen alle Produkte unterliegen werden, die Energie verbrauchen. Ziel der Richtlinie ist es, durch Harmonisierung der rechtlichen Rahmenbedingungen Wettbewerbsverzerrungen innerhalb der EU zu vermeiden und ein Ressourcen schondendes und energieeffizientes Design energieverbrauchender Produkte zu fördern. Zu diesen gehören neben Kühlschränken, Fernsehern und dergleichen natürlich auch Lampen und Leuchten.

Die Implementierung der "EU-Stromspar-Verordnung" ist in Bezug auf die Beleuchtungsprodukte noch nicht abgeschlossen und wird nach dem Abschluss auch alle 4 Jahre überprüft. Im Entwurf dieser Implementierung (pdf 0.15MB) finden sich nur sehr spärliche Aussagen über darkskyfreundlichkeit von Aussenleuchten. Die Prozentzahlen von erlaubtem Licht über Horizont, die abgestuft nach Anwendung (bei Strassenleuchen) gegeben werden, liegen zwischen 3% und 20%, was für Länder wie Sloweninen eine drastische Verschlechterung der geltenden Gesetze bedeuten würde. Es wäre auch aus Sicht der Lichtverschmutzungsgegner eine Katastrophe. Allerdings ist hier auch noch nicht das letzte Wort gesprochen. Langfristig ist es wahrscheinlich, daß per EU-Richtlinie ein Verbot von Aussenleuchten geben wird, die ihr Licht nach oben verschwenden.

Auf der europäischen Ebene angesiedelt ist auch die für Beleuchtungsplanung im Öffentlichen Raum maßgebliche Norm DIN EN 13201. Diese europäische Norm beteht aus der EU weit geltenden EN 13201 und Resten der alten deutschen DIN 5044, die Teile regelt, die von der EN nicht genormt werden. Die Normen sollen für Einheitlichkeit der Beleuchtung sorgen. Verschiedene Beleuchtungssituationen des Strassenverkehrs sind ebenso wie die Gütemerkmale der Beleuchtung in Klassen eingeteilt. Genormt werden lichttechnische Anforderungen, vor allem Leuchtdichte bzw. Beleuchtungsstärke, und deren Gleichmäßigkeit, Blendungsbegrenzung und Farbwiedergabe.

Zwar macht die EN 13201 keine direkte Aussage zur Lichtverschmutzung, sie kennt aber die Leuchtenklasse G6, die keine Lichtemissionen über Horizontniveau vorsieht. Für Darksky-Advokaten stellen die in dieser Norm festgehaltenen Sicherheitsstandards das Maximum dar, dass Beleuchtungsanlagen keinesfalls überbieten sollten. Sie bieten mit der Leuchtenklasse G6 auch einen Begriff, der von Beleuchtungsplanern verstanden wird.

Qualität der Gesetze

Es ist wichtig zu betonen, daß die bloße Existenz eines Gesetzes zur Lichtverschmutzung nicht automatisch eine Verringerung der Lichtflut bewirkt. Die Wirksamkeit der der Regelungen kann sehr unterschiedlich sein. Eine Bewertung verschiedener Gesetze (pdf 3.3MB) hat Andrej Mohar vorgenommen. Auch Pierantonio Cinzano, der auch den Atlas zur Lichtverschmutzung herausgegeben hat, macht in einem grundlegenden Aufsatz (pdf 1.1MB) auf entscheidende Eckdaten bei der Bewertung aufmerksam.

Entscheidend ist darüber hinaus, dass die Regeln überhaupt umgesetzt werden. Das nationale tschechische Gesetz, das 2002 das erste nationale Lichtverschmutzungsgesetz war, hatte eher symbolischen Charakter. Kaum jemand wusste überhaupt, dass es existierte. Kontrolle und Strafen sind in allen Gesetzen moderat gehalten. Aber selbst wenn Gesetze tatsächlich durchgesetzt werden, ist ihre Wirksamkeit durch die Geschwindigkeit begrenzt, die sie vorgeben. Entscheidend ist, ob alte nicht konforme Beleuchtungsanlagen sofort ersetzt werden müssen (wie in Slowenien), oder ob sie erst am Ende ihrer Lebensdauer ersetzt werden. Ein weiterer begrenzender Faktor kann es sein, wenn viele Ausnahmen zugelassen werden. In England, wo Lichtverschmutzung als öffentliches Ärgernis gesetzlich benannt ist, sollen gerade für große Einzelverschmutzer, wie z.B. Veranstaltungsarenen Ausnahmen gelten.

Im folgenden sollen verschiedene gesetzlichen Möglichkeiten vorgestellt werden: Nach welchen Kriterien läßt sich die Lichtflut eingrenzen und wie sind diese Regeln zu bewerten?

Die bisherigen Gesetze lassen allesamt den Grundsatz der Beleuchtungsfreiheit unangetastet. Sie schränken diese Freiheit lediglich ein. Denkbar ist aber auch das umgekehrte Verfahren: Es könnte grundsätzlich verboten sein, Licht im Aussenbereich zu emittieren und die Gesetze könnten bestimmte Szenarien von diesem Verbot befreien. Prinzipiell kann man die Aussenbeleuchtung über unterschiedliche Herangehensweisen regeln. Man kann die Lichtmenge beschränken. Es lassen sich Vorschriften zur Richtung des Abgestrahlten Lichts machen. Reglementiert werden kann auch die Lichtquelle. Darüberhinaus kann man Regeln über die zu beleuchtenden Objekte aufstellen und auch eine Regulierung der Produktion oder Verkauf von Lampen und Leuchten ist denkbar. Nicht zuletzt kann man der Lichtflut mit besonderen Genehmigungsverfahren begegnen.

• Gesetzliche Aussagen zur Lichtmenge

Die Lichtflut ist ein Problem, das entscheidend von der Menge des installierten Lichts abhängt. Grundsätzlich stellt jedes nächtliche Kunstlicht eine Beschädigung der natürlichen Nacht dar. Mit ausschließlich gutem "darkskyfreundlichem" Licht kann Lichtverschmutzung nicht vollständig beseitigt werden. Denn es ist letzlich die Summe allen Lichts, das die Nacht aufhellt. Diese Summe wächst exponentiel, weil in ungeheurem Ausmaß weltweit neue Beleuchtungsanlagen installiert werden. Die rasante Zunahme der Aufhellung des Nachthimmels ist inzwischen nicht nur für Hobbyastronomen erschreckend.

jpg-Bild der Zunahme der Lichtverschmutzung. Wenn man von den gegenwärtigen Zuwachsraten der Beleuchtung ausgeht, sieht es in den USA bald so aus.

Bis in die späten 1980er Jahre war massive Lichtverschmutzung noch auf Ballungsräume begrenzt und man konnte ohne allzugroßen Aufwand Gegenden mit einigermaßen dunklen Himmeln erreichen. Heute ist es in Mitteleuropa nirgendwo mehr möglich, natürlich dunkle Nächte zu finden. Nur eine Minderheit der Europäer kann überhaupt noch die Milchstraße sehen. Ganz wichtig wäre also die Begrenzung der jährlichen Zuwachsraten an Beleuchtungsanlagen. Eine solche Begrenzung wird leider bisher von keinem Gesetz explizit vorgenommen. Aber einige Gesetze versuchen auf indirektem Wege die Lichtmenge zu begrenzen.

Das slowenische Gesetz sieht eine Begrenzung der installierten Lichtleistung (bei öffentlichen Leuchten) von 50kWh pro Einwohner vor. Das Gesetz der Lombardei begrenzt den Zuwachs des Energieverbrauchs durch Licht auf jährlich 1%. Das ist allerdings noch immer ein exponentielles Wachstum und wird durch die zunehmende Effizienz von Lampen und Leuchten überholt. Immerhin kennt das Gesetz der Lombardei eine Sperrstunde vor und schreibt vor, daß die Beleuchtungsstärke die von der EU vorgeschriebenen Sicherheits-Mindeststandards nicht überschreiten soll. Zusätzlich wird bei Strassenleuchten eine Maximalgrenze für das Verhältnis von Lichtpunkthöhe und Abstand der Lichtmasten vorgeschrieben, was ebenfalls die Lichtmenge einzugrenzen versucht.

• Gesetzliche Aussagen zur Richtung des Lichts

Ebenso wichtig wie der Versuch die exzessive Zunahme der nächtlichen Beleuchtung zu stoppen, ist es, das Licht im Aussenbereich nach unten zu richten. Es sollten also nur sogenannte voll abgeschirmte Leuchten verwendet werden. Solange Licht nutzlos aber sehr schädlich nach oben gestrahlt wird, ist keine sinnvolle Eindämmung der Lichtflut denkbar. Entscheidend ist hierbei, daß über Horizontniveau keine Lichtemissionen geduldet werden, da das in flachen Winkeln über Horizont abgegebene Licht überproportional zur Lichtverschmutzung beiträgt. ([[Problemfeld Lichtverschmutzung#Theorie|Mehr zur Entstehung von Lichtverschmutzung...)

Besonders problematisch ist daher die Paarung von uneingeschränkter Beleuchtungsfreiheit mit einem Lichtverschmutzungsgesetz, das die Richtung des abgegebenen Lichts nicht strikt auf den unteren Halbraum beschränkt. In diesem Fall ist es besser, gar kein Gesetz zu haben, als eines, das die Lichtverschmutzung gesetzlich erlaubt.

• Gesetzliche Aussagen zur Lichtquelle

Über Vorschriften zur Lichtquelle können weitere sinnvolle Maßnahmen getroffen werden, da es effiziente und weniger effiziente, sowie schädliche und weniger schädliche Lichtquellen gibt. So sind insbesonders Lampen mit hohem Blauanteil, was für die meisten weißen Lichteindrücke gilt, übermäßig schädlich für Insekten, für die menschliche Gesundheit, und für astronomische Beobachtungen. Gelbliche und rötliche Lichtquellen hingegen tragen deutlich weniger zur Lichtverschmutzung bei. Insekten reagieren stark auf blauweißes Licht, hingegen kaum auf die orangenen Farbspektren (siehe Auswirkung auf die Fauna). Ähnliches gilt für die circadianen Rhythmen der Menschen (siehe Auswirkung auf Menschen). Bei Astronomischen Beobachtungen ist es möglich, einzelne Farbspektren herauszufiltern. Besonders gut funktioniert das für das Licht von Natriumdampf-Niederdruck-Lampen, die Licht von praktisch nur einer Wellenlänge abgeben, während weißes Licht stets viele Farblinien enthält.

Zum einen können also bestimmte Effizienzklassen vorgeschrieben werden. In der Lombardei müssen die Lampen von Strassenleuchten mindestens die Effizienz von 89 Lumen pro Watt erreichen und sie müssen ausserdem um mindestens 30% dimmbar sein.

Zum anderen könnten einige Lampentypen vorgeschrieben oder verboten werden. Das Beleuchtungsgesetz der Canaren, wo es mehrere große internationale Observatorien gibt, gebietet die Verwendung von SOX Leuchtmitteln. Ein Anwendungsverbot wird auf europäischer Ebene bald für die Quecksilberdampflampen ausgesprochen. Dieses weiße Licht mit sehr hohem Blauanteil wird aber nicht wegen seiner Schädlichkeit abgeschafft, sondern weil die Energieeffizienz überaus schlecht ist. Auch das Verbot der klassischen Glühbirne (Kuba 1995, Australien 2008) aus ähnlichen Gründen, kann als eine gesetzliche Regulierung der Lichtquelle angesehen werden.

Neben den Lampen können aber auch die Leuchten gesetzlich gefordert oder verboten werden. So sind zum Beispiel Skybeamer in fast allen Lichtverschmutzungsgesetzen verboten. Aber auch Länder ohne solche Gesetze verbieten sie: So in der Schweiz generell und sogar in Deutschland in einzelnen Fällen. Eine weitere Leuchtengruppe, die aus Sicht des Umweltschutzes verboten werden sollte, ist die Kugelleuchte. Ein Gebot, bestimmte Leuchten zu verwenden, ist auf kommunaler Ebene etwas ganz normales, da die Städte (aus gestalterischen Gründen) meist eine Liste der erlaubten Strassenleuchten führen.

• Gesetzliche Aussagen zu Beleuchtungsobjekten

Viele Gesetze versuchen Lichtemissionen (zusätzlich) über Spezifizierungen bei den beleuchteten Objekten zu begrenzen. So werden Aussagen zu Beleuchtungsstärken oder Energieauffwand für die Beleuchtung von Parkplätzen, Werbeschildern, Fassaden, Sportstätten, Tankstellen, Handelszentren, Schulen, Krankenhäusern, Kirchen etc. gemacht. Aus Sicht eines effizienten Schutzes eines dunklen Himmels stellen alle diese Regeln aber letztlich Ausnahmen von den Prinzipien der Begrenzung der Lichtmenge, und der vollständigen Abschirmung dar. Es ist allerdings schwer, eine Grenze für Ausnahmen festzulegen. Schlussendlich wird es soviele Ausnahmen geben, wie es besondere Beleuchtungswünsche gibt.

Besonders zu erwähnen ist hier die Beleuchtung von Bauwerken. Zur Zeit gibt es weder eine ästhetische, noch eine technische Kontrolle der beleuchteten Bauwerke. Das hat zu einer Flut von wahllos beleuchteten Objekten und einer Art Wettbewerb um die hellsten Kirchen geführt. Dringend nötig ist hier eine Abwägung von Schaden für die Umwelt und Nutzen für die Menschen. Ist es wirklich gerechtfertigt, alles bunt zu beleuchten, nur weil einige Menschen es schön finden, wenn man die aussterbenden nachtaktiven Insekten und den Verlust der Nacht dagegen hält? Muß diese Beleuchtung wirklich die ganze Nacht eingeschaltet bleiben? Ein Gesetz, das die Objekte der Beleuchtung reglementiert müsste zunächst eine Erfassung und kritische Überprüfung aller Illuminationen vornehmen. Eine technische Regelung der Anstrahlungen könnte vorschreiben, daß wo möglich eine Beleuchtung von Oben stattfindet, oder nur die Alleinstellungsmerkmale eines Gebäudes angestrahlt werden.

• Gesetzliche Aussagen zu Produktion oder Verkauf

Die Möglichkeit an der Stelle der Produktion oder des Verkaufs der Verschmutzungsagenten einzuwirken, wie dies ja zum Beispiel bei Chemikalien selbstverständlich ist, wurde noch von keiner Lichtverchmutzungsgesetzgebung in Betracht gezogen. Allerdings kann man den Verbot von Glühlampen, so es denn wahr werden sollte, durchaus in diese Kategorie einsortieren.

• Gesetzliche Aussagen, die Genehmigungsverfahren vorschreiben

Die gesetzlichen Bestimmungen in der Lombardei, aber auch in Flandern und Großbritanien sehen vor, daß Lichtplanungen (im öffentlichen Raum) nur von Ingenieuren vorgenommen werden darf, die Kenntnisse über das Problem der Lichtverschmutzung nachweisen können. Slowenien und Katalonien bestimmen, daß Aussenbeleuchtungen eine umweltrechtliche Genehmigung erhalten müssen. Eine sinnvolle Flankierung gesetzlicher Maßnahmen mit Finanzen für die Information der Öffentlichkeit über Risiken und Gegenmaßnahmen der Lichtverschmutzung sind leider bisher nirgendwo vorgesehen.

Sicherheit

Ein Argument das reflexartig hervorgezogen wird, wenn nächtliche Beleuchtung besprochen wird, ist die Sicherheit. Gemeint ist meist nächtliche Beleuchtung zur Kriminalitätsabwehr. Daneben gibt es noch den Aspekt des Unfallschutzes.

Beleuchtung und Kriminalität

Dieses Thema ist sehr von Emotionen und Mythen bestimmt. Angst vor nächtlicher Kriminalität kann nicht wegdiskutiert werden, und Menschen, die nachts bedrohliche Situationen haben, werden sich zu Recht nicht von Statistiken belehren lassen wollen. Dennoch sollte versucht werden, Mythen bzw. Ängste und Fakten zu trennen. Zu den Mythen gehört die Zuordnung von "dunkel" zu "Böse" und von "hell" zu "Gut". Die Angst vor dem Dunklen sitzt unausrottbar tief in den Menschen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Beleuchtung das Gefühl von Sicherheit erhöht. Aber begünstigt die Dunkelheit wirklich Kriminalität?

Es ist wohl unstrittig das Kriminalität kein belechtungstechnisches, sondern ein soziales Problem ist. Allerdings ist eine rationale Debatte wegen der eingebetteten Mythen und Glaubenssätze kaum möglich. Gegner und Befürworter von Sicherheitsbeleuchtung scheinen für ihre Positionen passende Studien zu finden oder sie stellen unbelegte Behauptungen auf. Insgesamt habe ich mehr belegte Behauptungen gefunden, die die These "mehr Licht = weniger Kriminalität" bezweifeln. Eine ausführliche Arbeit, die auch einen Überblick über einzelne Studien gibt, stammt von Dr. Barry Clark. Die befürwortende Position, wie sie z.B. auf der wichtigen Seite strassenlicht.de dargestellt wird, bleibt nach meinem Eindruck meist unbelegt. Aber meine Einschätzung ist natürlich auch nicht objektiv. Ich bin der Auffassung, daß schon aus logischen Gründen die Gleichsetzung von viel Licht und wenig Kriminaliät nicht aufgehen kann.

Gegen diese These spricht zum einen die von niemandem in Frage gestellte Statistik, dass die meisten Einbrüche am Tage stattfinden und dass Kriminalität auf dem eher dunklen Land viel seltener ist, als in der hellen Stadt. Beleuchtete Objekte machen Einbrecher neugierig, da ja offenbar etwas schützenswertes vorhanden ist. Auch Einbrecher brauchen Licht für ihre Arbeit. Sie sind sogar besonders auf optische Orientierung angewiesen, da sie sich in einer fremden Umgebung zurecht finden müssen. Folglich brauchen sie auch nachts Beleuchtung, wobei sie an einem beleuchteten Objekt weniger auffällig sein dürften, als mit einer Taschenlampe in kompletter Dunkelheit. Oftmals wird Sicherheitsbeleuchtung in Hinterhöfen eingesetzt, also gerade dort, wo Abgeschiedenheit herrscht. Hier scheint Beleuchtung eher als Arbeitschutzmaßnahme für Kriminelle, denn als Abschreckung gegen sie zu funktionieren.

Ich möchte eine Reihe von Anekdoten und Beispiele für meine Sicht der Dinge auflisten:

In den USA konnte durch schlichtes Abschalten der nächtlichen Beleuchtung auf einigen Universitätsgeländen nicht nur Strom gespart, sondern auch Vanalismus eingedämmt werden. (vgl. Dark Campus Program) Das entspricht meinem subjektiven Eindruck, dass sich delinquente Jugendliche eher an beleuchteten Orten treffen, wo sie eine Bühne haben, als im dunklen. Andersherum war ein hell erleuchteter Supermarktparkplatz 1995 der virulenteste Kriminalitäts-Hotspot von Conneticut, USA (siehe das empfehlenswerte Buch: Light Pollution von Bob Mizon 2002, S.61).

Die Polizei von Auckland, Neuseeland, stellte fest, dass während eines mehrere Wochen andauernden Stromausfalls die Kriminalitätsrate sank (Mizon 2002). Als Gegenprobe mag Augsburg herhalten, eine Stadt, die in sparsamer (und darkskyfreundlicher) Beleuchtung Modellcharakter für Deutschland hat. Dort werden in der zweiten Nachthälfte Beleuchtungen teilweise abgeschaltet, aber die Kriminalitätsrate hat sich nicht erhöht.

Interviews mit professionellen Einbrechern haben ergeben, dass Sicherheitsbeleuchtung bei der Entscheidung für oder gegen die Tat praktisch nicht berücksichtigt wird. Das einzige was wirklich abschreckt, ist die Tatsache, dass sich jemand im Objekt befindet. (Mizon 2002) Die britische Darksky-Seite stellt einen ganzen Katalog von Belegen zur Verfügung, die zeigen, dass mehr Beleuchtung auch zu mehr Kriminaliät führen kann.

Obwohl das Thema Beleuchtung und Kriminalität ein Lieblingsthema des besorgten Bürgers ist, scheint die Faktenbasis dafür so schmal zu sein, daß man nicht zu eindeutigen Aussagen kommen kann. Dennoch kann man vielleicht Feststellungen machen, die unstrittig sind: Ungeeignete Sicherheitsbeleuchtung ist kontraproduktiv, und geeignete Beleuchtung kann Sicherheit eventuell verbessern.

Die Idee der Sicherheitsbeleuchtung geht davon aus, dass Nachbarn oder Passanten, die etwas verdächtiges sehen, die Polizei rufen. Ob diese Annahme in der Realität zutrifft, oder eher nicht, sei dahingestellt. Sie kann aber nur funktionieren, wenn die Nachbarn auch wirklich etwas erkennen können. Die typische Sicherheitsbeleuchtung (150W - 500W Baumarkt-Halogenfluter, die sogenannte Rottweilerleuchte) ist oft so angebracht, daß sie einem möglichen Zeugen entgegenstrahlt. Wenn sie nicht dadurch schon so massiv blendet, dass man gar nichts mehr sieht, so lassen sie in jedem Fall starke Schlagschatten entstehen, in denen sich jemand, der nicht entdeckt werden will, sehr gut verstecken kann.

Diese ungünstige Montage wird noch durch die Bewegungsmelder begünstigt, die fast immer direkt unter dem Lampengehäuse angebracht sind, so dass die Leuchte nach vertikal ausgerichtet werden muss, um den Bewegungsmelder nicht zu verdecken. Problematisch sind auch die auf Schulhöfen, auf Parkwegen etc. aufgestellten Kugelleuchten. Sie sollen die Sicherheit erhöhen, aber da sie gerade nach unten, wo der Mast ansetzt, am wenigsten Licht emittieren, kann sich direkt unter der Leuchte ein Mensch wunderbar verstecken.

Wenn man also schon Beleuchtung aus Sicherheitsgründen installieren will, so sollte man darauf achten, das Licht wirklich auf das zu sichernde Objetkt zu begrenzen, und nur eine geringe Beleuchtungsstärke zu wälen um keine Schlagschatten entstehen zu lassen. Bewegungsmelder sollten am besten separat von der Leuchte aufgehängt werden.

Verkehrssicherheit durch Beleuchtung

Wenn schon das Thema Kriminalität emotional belastet ist, so gilt dies erst recht für das Thema Verkehrssicherheit und Beleuchtung. Hier gilt die Überzeugung, dass viel Licht auch viel Verkehrssicherheit bedeutet. Wer hier auch nur leise Zweifel anmeldet, bricht ein Tabu.

Natürlich gibt es zahllose wissenschaftlich durchgeführte Experimente, die genau Zeigen, bei welchen Beleuchtungsverhältnissen ein Autofahrer verschiedene Hindernisse mit welcher Verzögerung erkennt. Tausende derartiger Versuche sind in die Verfassung von deutschen DIN- oder europäischen EN-Vorschriften eingegangen. In der DIN-EN 13201 wird die Beleuchtung für den öffentlichen Raum penibel unterteilt in Haupt-, Zubringer- und Anliegerstrassen sowie weitere Kategorien.

Dennoch sind die Normen keine ewig gültigen Gebote. Historisch und Geografisch gibt es gewaltige Unterschiede, und nicht überall wo geringere Beleuchtungsstärken herrschen, sind automatisch mehr Unfälle. Das klassische Beispiel sind die belgischen Autobahnen, die komplett mit Leuchten ausgestattet sind. In Zeiten der steigenden Strompreise ist man dazu übergegangen, die Beleuchtung zu später Stunde abzuschalten, und zwar ohne, dass der Befürchtete Anstieg der Unfallzahlen beobachtet werden konnte. Wien hat vor einiger Zeit angefangen, jeweils eine der zwei Lampen in ihren Strassenleuchten um 23 Uhr auszuschalten. Die Presse wurde zunächst nicht informiert. Es hat drei Monate gedauert, bevor die Veränderte Beleuchtungsstärke überhaupt bemerkt wurde.

Es steht ausser Frage, daß die Verkehrsicherheit im städtischen Umfeld durch geeignete Beleuchtung entscheidend verbessert wird. Die Forschung zu dieser Fragestellung kann und soll hier nicht hinterfragt werden. Ich möchte lediglich einige logische Anmerkungen zu machen, die zeigen sollen, daß viel Licht nicht automatisch viel Verkehrssichheit bedeutet.

• Unfälle haben viele Ursachen. Fehlendes Licht kann eine davon sein. Aber es ist bestimmt nicht die einzige, wahrscheinlich nicht mal die häufigste. Überhöhte Geschwindigkeit ist dafür schon eher ein Kanditat.
• Auch im Strassenverkehr gilt, dass mehr Licht mehr Sicherheitsgefühl vermittelt. Ein Autofahrer, der sich sicher fühlt wird unter Umständen auch schneller fahren und dadurch ein erhöhtes Unfallrisiko herstellen.
• Eine Stadt ohne Beleuchtung ist aus praktischen Gründen nicht wünschenswert. Aber warum sollte die städtische Beleuchtung die ganze Nacht mit der gleichen Intensität brennen?
• Zuviel Licht oder schlecht angebrachtes Licht kann so verwirrend oder blendend wirken, dass die Verkehrssicherheit betroffen ist. Eine solche Gefahr kann selten von sehr schlechten Strassenleuchten ausgehen. Schon viele Unfälle sind hingegen von privaten Sicherheitsleuchten verursacht worden, insofern diese den Verkehrsteilnehmern ins Gesicht strahlen. Die Summe von Ampeln, Werbelichtanlagen, und weiterem Licht kann ebenfalls so verwirrend sein, daß die Verkehrssicherheit beeinträchtigt ist.

Auswirkung

Die Auswirkung des künstlichen Lichts auf die Ökologie sind ausführlicher im Text zum Postitionspapier dieses Wikis behandelt.

Fauna und Flora

Nächtliches Kunstlicht bedeutet für viele Tierarten den Tod. Leider muß man Problem inzwischen wirklich so drastisch formulieren. Gleichwohl muss man differenzieren. Das Aussterben von Tierarten ist meist nicht auf eine einzelne Ursache zurückzuführen, dennoch spielt schädliches Licht dabei mitunter eine entscheidende Rolle. Im folgenden soll eine (unvollständige) Liste von Tieren aufgeführt werden, die durch die Lichtflut gefährdet sind.

• Insekten

Die am stärksten gefährdete und zahlenmäßig größte Gruppe gefährdeter Tierarten sind die nachtaktiven Insekten. Einen guten Überblick bietet dieser Aufsatz von Höttinger und Graf(pdf 0.3MB).

Warum Insekten überhaupt zum Licht fliegen, ist noch nicht geklärt. Verschiedene Theorien legen nahe, daß es mit der Navigation beim Flug einerseits und mit der Empfindlichkeit ihrer Augen andererseits zu tun hat. Fest steht hingegen, daß Insekten eine andere spektrale Empfindlichkeit haben als der Mensch. Während letztere Licht am stärksten im orangenen Bereich bei einer Wellenlänge von 555 Nanometern warhnehmen, können Insekten auch UV-Licht sehen und haben ihre größte Empfindlichkeit sehr oft in diesem und im blauen Bereich. Daher ist vor allem Licht mit hohem Blauanteil also weiß erscheindendes Licht eine Gefahr für Insekten. Sie Sterben dann unter anderem durch Kollision, durch Verbrennen, weil sie im Licht leichte Beute sind, durch Überfahren, weil sie aus ihren Lebensräumen weggelockt werden, weil sie durch das ständige fliegen zu viel Energie verlieren, weil sie sich durch die Ablenkung nicht paaren können aber u.U. nur diese eine Nacht dafür zur Verfügung haben. Stassenleuchten haben also eine massive "Staubsaugerwirkung" auf die Insekten der Umgebung.

Andersherum gibt es auch Insekten, die zwar nicht zum Licht fliegen aber selber leuchten, zum Beispiel Glühwürmchen. Sie sind auf absolute Dunkelheit angewiesen um ihre Paarungspartner zu finden. Deswegen gibt es in beleuchtetem Ambiente keine Glühwürmchen mehr. An ihrem Verschwinden aus unserer Umwelt kann man die zunehmende Lichtflut in Deutschland sehr deutlich ablesen.

Über das Ausmaß der Reduktion oder sogar Auslöschung von Insektenpopulationen lassen sich bisher kaum gesicherte Erkenntnisse gewinnen. Es wird geschätzt, daß im Sommer durch eine Strassenleuchte 150 Insekten getötet werden, was allein in Deutschland ein allnächtliches Gemetzel von über eine Milliarde Insekten ergibt. Für Prof. Eisenbeis, einer der Protagonisten der Forschung in diesem Bereich, ist die Entwicklung verheerend. Hatte man in den 1950er Jahren noch 50.000 Individuen in einer Lichtfalle pro Nacht gefangen, so konnten in einem seiner Projekte in letzter Zeit unter vergleichbaren Bedingungen nur noch 22 Exemplare gefangen werden. Auch innerhalb seines Projektes mit den gleichen kontrollierten Bedingungen, wurde ein Rückgang von 1700 auf besagte 22 Fänge pro Nacht festgestellt. Allerdings sind dies aber keine objektivierbaren Erkenntnisse und es gibt neben dem Staubsaugereffekt von Licht weitere Ursachen, die auf die Insekten ähnlich zerstörerisch wirken: vor allem Zersiedelung, Trockenlegung und Belastung mit chemischen Substanzen.

• Vögel

Vögel orientieren sich wie auch Insekten an den Gestirnen, die über Jahrmillionen die einzige Lichtquelle in der Nacht waren. Seit 150 Jahren verändert sich dies rasant durch die Verwendung elektrischen Lichts. Es ist somit kein Wunder, daß Vögel durch künstliche Lichtquellen verwirrt werden. Vor allem die Zugvögel leiden darunter, weil die meisten von ihnen nachts ziehen und dabei von Skybeamern verschreckt, von beleuchteten Hochhäusern angezogen, oder sonstwie durch das Licht vom Kurs abgebracht werden. Es kommt zu zahllosen tödlichen Kollisionen mit Gebäuden. Wissenschaftler gehen allein für Nordamerika von jährlich zwischen 100 Millionen und einer Milliarde Todesfällen unter den Zugvögeln an beleuchteten Bürogebäuden aus. (vgl. dazu diese Publikation des schweizerischen Bundesamtes für Umwelt)

Herausragend sind einzelne Ereignisse wie der Tod von 4000 Vögeln am Leuchturm von Sulina 1910 oder die 50.000 toten Vögel an einem Tag durch einen Ceilometer (Gerät zum messen der Wolkenhöhe mit Licht) auf einer Militärbasis in Johnston 1957. (Quelle Gerald Pfiffinger von "Birdlife Österreich" Vortrag (pdf 1.9MB)

Auch in Deutschland wurden hunderte tote Vögel zum Beispiel am Posttower in Bonn gezählt. (vgl. Bericht von Heiko Haupt pdf 1.5MB.) Die Orientierungsprobleme durch Licht gelten nicht nur für Zugvögel, sondern belasten Vogelpopulationen generell.

• Reptilien und Amphibien

Eines der bekanntesten Opfer der Lichtflut ist die Meeresschildkröte. Diese uralte Art hat die Dinosaurier überlebt und droht jetzt durch den von Menschen aufgehellten Himmel an den Stränden auszusterben. Meeresschildkröten legen ihre Eier in den Sand von z.B. Stränden in Florida. Die Babies schlüpfen nachts und krabbeln dann dem hellsten Horizont entgegen, was normalerweise die Wasserlinie sein sollte. Durch die strandnahe Bebauung und Beleuchtung ist aber inzwischen der Himmel über dem Land heller, so daß die kleinen Kröten sich verirren und verenden. Noch schlimmer ist es, wenn bereits die Mutterschildkröten sich bei der Eiablage verirren und z.b. von Autos erfasst werden, bevor sie Eier legen können.

Man muß dazu wissen, daß Meeresschildkröten sehr alt werden und nach mehr als 20 Jahren zum ersten Mal an den Strand zurückkehren, an dem sie geschlüpft sind, um dort wiederum Eier zu legen. Die Brut die jetzt schlüpft wurde also von Schildkröten gelegt, die in den 1970er Jahren dort geschlüpft sind. Seitdem hat sich der Strand bis zur Unkenntlichkeit durch strandnahe Bebauung gewandelt. Die Meeresschildkröten haben fast keine Chance. An manchen Stränden in Florida werden 95% der Jungtiere fehlgeleitet.

Weniger Lobby als diese archaischen Tiere haben eine Vielzahl Fröschen, Kröten und anderen Amphibien, die fast alle nachtaktiv sind und von nächtlichem Kunstlicht angezogen oder mindestens gestört werden. Für sie kann Licht zur Falle, oder eine beleuchtete Strasse zu einer unüberwindlichen Barriere werden. Werden ihre Lebensräume beleuchtet, fangen sie später mit der Nahrungsaufnahme oder mit der "Balz" an und haben dadurch verschlechterte Überlebenschancen.

• Säugetiere

Ähnliches gilt für Säugetiere. Zwar profitieren z.b. einige Fledermausarten davon, daß sie an Strassenleuchten verbesserte Jagdbedingungen haben, doch verdrängen diese Arten wiederum andere Arten, die diese Anpassung nicht zu leisten vermögen. Werden Fledermausquartiere hingegen direkt angestrahlt sind sie unmittelbar gestört und fliegen deutlich später aus und haben dadurch Nachteile bei Nahrungsaufnahme und Fortpflanzung. Beleuchtete Waldränder werden von Füchsen, Rehen und Dachsen zehn mal seltener aufgesucht als unbeleuchtete. Beleuchtete Strassen stellen für fast alle Säugetiere eine Zerschneidung des Lebensraumes dar. Einige Raubkatzen (z.B. Pumas) meiden beleuchtete Gegenden gänzlich und verlieren dadurch große Teile ihres Lebensraumes.

• Flora

Auswirkungen auf die Pflanzen sind noch wenig untersucht. Da Pflanzen von den Hell-Dunkel-Rhythmen maßgeblich beeinflußt werden, ist unzweifelhaft, daß das Licht zur Nacht einen Einfluß auf sie hat. Die Brochüre der schweizer Regierung S.23 (pdf 1.6MB) zeigt Bilder von Bäumen, deren Blätter in der Nähe von Strassenleuchten noch nicht abgefallen sind, während der Rest des Baums bereits Winterruhe hat.

Mensch

Vor allem praktische Bedürfnisse haben die Menschen dazu bewogen, sich die Nacht mit Licht auszustatten. Seit dem Preisverfall des Lichts im Zuge der industriellen Revolution ist es möglich, die Aktivitäten des Tages in die Nacht hinein zu verlängern. Eine Industriegesellschaft ist ohne die Möglichkeit, rund um die Uhr tätig zu sein, nicht vorstellbar. Unser hoher Lebensstandard ist somit eine positive Auswirkung des künstlichen Lichts zur Nachtzeit. Aber der jahrmillionenalte Hell-Dunkel-Rhythmus, den die Eigendrehung der Erde erzeugt, hat sich fest in unsere biologische Existenz eingeschrieben. Eine unangenehme Begegnung mit dieser inneren Uhr hat jeder gemacht, der schon einmal über mehrere Zeitzonen hinweg geflogen ist, und demzufolge tage- oder wochenlang zu unpassenden Zeiten müde oder wach war. Die sogenannte circadiane Uhr des Menschen befindet sich etwa 2cm unter der Nasenwurzel in der Zirbeldrüse.

Die Wissenschaft, die die cicadianen Rhythmen untersucht, heißt Chronobiologie. In dem Maße wie die Orientierung am natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus abnimmt, nehmen die Erkenntnisse über die gesundheitlichen Risiken dieser Missachtung der Biorhythmen zu. Das Spektrum der Krankheiten reicht von Depression durch zu wenig Licht am Tag bis zu Krebs durch zu helle Nächte. Leider trifft beides auch für Menschen zu, die gar nicht nachts arbeiten. Daß die meisten sich zu viel drinnen aufhalten, und sich nachts dem aufgehellten Himmel, oder schlimmer noch, einer direkten Beleuchtung ihrer Schlafräume nicht entziehen können, ist ein generelles und zunehmendes Problem in der Industriegesellschaft.

Am erschreckendsten sind dabei die neueren Erkenntnisse über den Zusammenhang von Krebsarten, die mit dem Hormonhaushalt zu tun haben, und Licht zur Nacht. Vor allem Brust- und Prostatakrebs fallen in diese Kategorie. Zwei aktuelle wissenschaftliche Studien zu diesem Thema sind eine Untersuchung von u.a. Itai Kloog (pdf 0.3MB) von der Universität Haifa und ein Aufsatz von Richard G. Stevens(pdf 0.15MB)

Eine Erklärung für die auffallend vielen Brustkrebsfälle bei nachtarbeitenden Krankenschwestern sucht die Wissenschaft schon seit den frühen 1990er Jahren. Daß dies etwas mit der künstlichen nächtlichen Beleuchtung zu tun hat, war bald offenkundig. Der genaue Mechanismus ist aber bis heute umstritten. Auf jeden Fall spielt das nur bei nächtlicher Dunkelheit produzierte Hormon Melatonin eine zentrale Rolle. Die Exposition zu Licht unterbindet die Melatoninproduktion, auch wenn es sich nur um einen kurzen Gang zur Toilette handelt. Unklar ist, ob Melatonin selbst krebsunterdrückend wirkt, oder ob es auf den Östrogenhaushalt einwirkt und damit Krebs verhindern hilft. Vor dem Problem können wir die Augen im wahrsten Sinn des Wortes nicht verschließen. Auch wenn Licht auf geschlossene Augen fällt, wird die Melatoninproduktion unterdrückt, da es sich bei den Empfängerzellen in der Netzhaut um Zellen handelt, die nicht mit der Form- und Farbwahrnehmung zu tun haben. Deshalb werden als Kontrollgruppe in den Studien auch blinde Frauen untersucht, deren Sehnerv tot ist. Sie haben erwartungsgemäß ein bedeutend geringeres Krebsrisiko.

Die Studie aus Haifa ist besonders beunruhigend, da sie nicht mehr nur die Nachtarbeiter als Risikogruppe betrachtet, sondern eine erschreckend deutliche Korrelation zwischen den Brustkrebsraten und der Verteilung von Lichtverschmutzung in Israel aufzeigen kann. Demzufolge hat eine Frau, die im hellsten Gebiet von Tel Aviv wohnt, ein um 73% höheres Brustkrebsrisiko, als eine Frau aus den dunkelsten Regionen Israels. Es zeichnet sich also ein generelles Brustkrebsrisiko durch nächtliches Kunstlicht ab, das eine eingehende wissenschaftliche Analyse erfordert. Zumindest, was die Nachtarbeit angeht, hat die Weltgesundheitsorganisation schon reagiert, indem sie Nachtarbeit als "wahrscheinlich krebserregend" klassifizierte.

Inzwischen ist neben Brustkrebs erwartungsgemäß auch der Prostatakrebs der Männer in den Verdacht geraten, von zu viel Licht zur Nacht begünstigt zu werden. Washington Post vom 17.02.09

Dieses Problemfeld ist allerdings vielschichtig. So wird die Melatoninproduktion zur Nacht von weiteren Faktoren beeinflußt zum Beispiel von den Essgewohnheiten und vom Alkoholkonsum. Auch sind die verschiedenen Farblinien des Spektrums unterschiedlich schädlich. So schadet rotes und orange-gelbes Licht alleine wesentlich weniger als die Wellenlängen, die in der Tageslichtmischung vorhanden sind (vor allem kurzwelligere grüne und blaue Anteile). Diese Wellenlängen signalisieren dem Auge, dass es Tag sei. Da unser Auge rotem Licht gegenüber weniger oder anders empfindlich ist, beeinträchtigt Rotlicht das skotopische Sehen (Nachtsichtigkeit) nicht. Daher wird bei astronomischen Beobachtungen Rotlicht verwendet. Das gilt übrigens auch im Fotolabor, weil die lichtempfindlichen Substanzen des Fotopapiers für rotes Licht ebenso unempfindlich sind.

Auch im Wohnumfeld kann man eventuell das Gesundheitsrisiko mindern, indem man bei nächtlichen Verrichtungen, bei denen die Farbbeurteilung unerheblich ist, orange/gelbes Licht verwendet. Ich selbst habe zuhause fast alle Leuchten auf gelbes Licht umgestellt und empfinde es als eine große Wohltat.

Das Ausmaß der Gesundheitsgefährdung durch die Lichtflut ist noch nicht ausreichend erforscht. Am Grundsatz, daß Licht zur Nacht vermieden werden sollte, besteht allerdings kein Zweifel mehr. In dieser Situation ist ein sparsamer Umgang mit nächtlichem Licht sinnvoll.

Theorie der Lichtverschmutzung

Entstehung

Wenn man das Problem der Lichtverschmutzung ernsthaft angehen will, ist es nötig die Physik hinter dem Phänomen des Nachthimmelsleuchtens zu verstehen. Insbesondere wäre es wünschenswert, die Mechanismen im einzelnen zu kennen, um in der Lage zu sein, die Auswirkung einer bestehenden oder geplanten Lichtinstallation auf die Qualität des Nachthimmels zu berechnen. Das ist leider alles andere als trivial. Man hat es mit der atmosphärischen Streuung und Reflexion von Licht zu tun, mit der Beschaffenheit der Atmosphäre und mit der Verfolgung von Strahlen über alle möglichen Winkel und Entfernungen in drei Dimensionen.

Um dies alles zu berücksichtigen wurden physikalische Modelle entwickelt. Das ausführlichste und gründlichste Modell stammt vom britischen Astrophysiker Chris Baddiley. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf seine Arbeit, die man in guter Zusammenfassung herunterladen kann: Baddiley(pdf 1MB)

• Atmosphärische Streuung

Das Leuchten des Himmels entsteht durch Streuung des Lichts. Es findet vor allem in den unteren Schichten der Atmosphäre statt, auf den ersten 10 Kilometern, weil die Atmosphäre dort die größte Masse hat und auch die höchste Zahl an Partikeln. Es gibt zwei Arten von Streuung: Die Streuung des Lichts durch Luftmoleküle (Rayleigh-Streuung) und die Streuung des Lichts durch Aerosolpartikel (Mie-Streuung).

Die Rayleigh-Streuung, benannt nach dem englischen Physiker Lord Rayleigh beschreibt die Streuung von Licht an Teilchen wie z.B. die Luftmoleküle, die wesentlich kleiner sind als die Wellenlänge des gestreuten Lichts. Das kurzwellige blaue Licht wird wesentlich stärker gestreut als die längerwelligen gelben oder roten Anteile. Aus diesem Grund erscheint uns der Himmel am Tag blau. Vom Mond aus, ohne eine Atmosphäre, ist auch der Tageshimmel schwarz. Aber die Moleküle unserer Atmosphähre streuen das blaue Licht. Die charakteristische Form der Rayleigh-Streuung an einem einzelnen Teilchen ist gleichmäßig stark nach vorne und hinten und weniger stark zur Seite.

Darstellung der Rayleigh-Streuung eines Partikels auf einer 360 Grad Scheibe. Lichteinfall "von unten". Quelle: Chris Baddiley

Die (Lorenz-)Mie-Streuung, benannt nach dem deutschen Physiker Gustav Mie und dem dänischen Physiker Ludvig Lorenz, beschreibt die Streuung von Licht an Partikeln, die in etwas so groß oder größer sind als die Wellenlänge des Lichts. Typischerweise sind dies Aerosolpartikel oder Wassertröpfchen. Hier spielt die Wellenlänge des Lichts keine Rolle. Das weiße Licht der Sonne wird weiß gestreut, weshalb z.B. Wolken (die voller Wassertröpfchen sind) uns weiß erscheinen. Charakteristische Form der Mie-Streuung ist nach vorne in die Richtung des einfallenden Lichts gerichtet. Je größer die Partikel sind, desto stäker ist die Ausrichtung nach vorne.

Darstellung der Mie-Streuung verschieden großer Partikel auf einer 360 Grad Scheibe. Quelle: Chris Baddiley

• Reflektion

Das zweite physikalische Phänomen, das bei der Entstehung von Lichtverschmutzung zum Tragen kommt, ist Reflexion. Während Streuung erklärt, warum der Himmel durch künstliches Licht aufgehellt wird, spielt Reflexion eine Rolle bei der Frage, wie das Licht überhaupt in den Himmel gelangt.

Es gibt spiegelnde und streuende Reflexion. Bei spiegelnder Reflexion gilt, daß der Einfallswinkel gleich dem Austrittswinkel ist. Die typischen Oberflächen, an denen sich das Licht im Aussenbereich spiegeln könnte sind die verschiedenen Beläge von Straßen sowie Gras oder Erde abseits der Strassen. Diese Oberflächen sind vergleichsweise schlechte Spiegel. Dennoch werden auch Stassendecken, und sogar normales Gras zu spiegelnden Oberflächen, wenn der Einfallswinkel des Lichts besonders flach wird. Je flacher der Winkel, desto größer wird der Anteil der spiegelnden Reflexion. Umgekehrt ist der Anteil der spiegelnden Reflexion bei steilen Einfallswinkeln am geringsten.

Daneben gibt es die streuende Reflexion. Die feinen Unebenheiten der Oberflächen reflektieren das einfallende Licht zu einem geringen Anteil in alle möglichen Winkel, sogar zurück in die Einfallsrichtung. Das Maximum der diffus verteilten Reflektion richtet sich (ähnlich wie bei einem Lambert-Strahler) rechtwinklig zur Oberfläche aus, unabhängig von der Einfallsrichtung des Lichts.

Darstellung der reflektiven Streuung an unebenen Oberflächen Darstellung der reflektiven Streuung an Oberflächen. Quelle Chris Baddiley

• Pfadgeometrie

Über Streuung und Reflexion als die physikalische Grundlagen der Lichtverschmutzung besteht kein Zweifel. Was die Anteile angeht, die diese Phänomene an der Lichtverschmutzung haben, gibt es hingegen unterschiedliche Auffassungen. Baddiley geht davon aus, daß das direkt in flachen Winkeln über Horizontniveau ausgestrahlte Licht den größten Anteil an der Himmelsaufhellung hat. Die Atmosphäre der Erde ist nur wenige Kilometer über dem Erdboden sehr massereich und in dieser Zone befinden sich ebenfalls die meisten Aerosolpartikel. Ein flachwinklig abgestrahlter Lichtstrahl durchläuft eine lange Strecke in dieser Schicht. Deshalb findet hier die meiste Mie-Streuung statt.

Ein Betrachter, der sich in großer Entfernung zur Lichtquelle befindet, schaut mehr oder weniger frontal in dieses flachwinklig abgestahlte Licht, das durch die Charakteristik der Mie-Streuung in diese Richtung (nach vorne) am stärksten streut. Aus diesem Grunde trägt das flachwinklig abgestrahlte Licht überproportional zur Himmelsaufhellung auch noch an von der Lichtquelle weit entfernten Orten bei.

Das Steil nach oben abgestrahlte Licht, vor allem auch das vom Boden reflektierte Licht nimmt einen kürzeren Weg durch die dünne Atmosphäre. Die Mie-Streuung ist demzufolge geringer. Ausserdem streut der Mie-Charakteristik folgend dieses Licht "nach oben" betrifft also einen Betrachter nicht so stark. Beim steilwinklig emittierten Licht kommt dafür eher die in alle Richtungen fast gleichförmige Rayleigh-Streuung an Luftmolekülen zum Tragen.

Das flachwinklig abgestrahlte Licht stört den Betrachter auch noch in großer Entfernung von der Lichtquelle. Quelle: Chris Baddiley

Dieses unterschiedliche Streuverhalten kann man gut mit einem Laserpointer veranschaulichen. Zeigt der Lichtstrahl aus der ferne knapp über den Kopf eines Betrachters hinweg, ist er für diesen sehr deutlich zu erkennen. Richtet man den Strahl jedoch senkrecht nach oben, ist er kaum noch zu sehen. Baddileys Modell führt daher ausgehend von den fotometrischen Datensätzen der Leuchten aufwändige Berechnungen sämtlicher Pfade die das Licht reflektiert oder direkt nehmen kann, um die Lichtverschmutzung einzuschätzen. Es gibt aber auch Theorien, die das für nicht notwendig erachten.

Eine konkurrierende Deutung der Ursachen von Lichtverschmutzung wurde unter anderen von Paolo Soardo und Lorenzo Fellin unternommen. Diese Theorie geht davon aus, daß das der Anteil direkt und flachwinklig abgestrahlten Lichts gering ist und daher nicht maßgeblichen Einfluß auf die Entstehung des Himmelsleuchtens hat. Stattdessen liefert bei dieser Theorie das reflektierte Licht den größten Beitrag zur Himmelsaufhellung. Eine Stadt ist demnach eher als ein diffuser Strahler zu sehen, der das meiste Licht rechtwinklig zur Oberfläche abstrahlt.

Diese scheinbar akademische Unterschied führt zu sehr unterschiedlichen Forderungen an die Leuchtenindustrie. Wenn direktes Licht die Hauptursache der Lichtverschmutzung ist, dürfte die strikte Verwendung voll abgeschirmter Leuchten einen deutlich messbaren Erfolg bringen. Die Theorie des reflektierten Lichts hingegen propagiert teil-abgeschirmte Straßenleuchten, die auch Licht nach oben abgeben dürfen. Diese sind aus Sicht der Lichtplaner effektiv, da sie breiter Strahlen können und dadurch weniger Lichtpunkte notwenig sind. Damit wird allerdings auch eine stärkere Blendung der Verkehrsteilnehmer in Kauf genommen.

Wissenschaftliche Klarheit läßt sich in dieser Streitfrage möglicherweise durch Versuche mit Luxmetern erzielen, die z.B. die Luminanz des Himmels bei geschlossener Schneedecke messen, und dann beim allmählichen Verschwinden dieser stark reflektierenden Oberfläche, den tatsächlichen Anteil der Reflexion bestimmen können.

Bis hier eine wissenschaftliche Klärung erfolgt ist befürworte ich die "voll abgeschirmte" Position aus folgenden Gründen:

• Nach meinem subjektiven Eindruck ist die Lichtverschmutzung vor allem ein Problem des direkten Lichts. Betrachtet man eine Stadt von einem etwas erhöhten Standort, schaut man in tausende von Lichtpunkten, was auf direkte Lichteinstrahlung hinweist.
• Das Himmelsleuchten ist nur ein Teil der Lichtverschmutzung. Blendung stört unter Umständen noch mehr. Viele Menschen kennen keinen wirklich dunklen Himmel mehr, ihnen bedeutet die Aufhellung des nächtlichen Himmels durch künstliches Licht möglicherweise nicht viel. Gestört fühlen sie sich aber durch Licht, das in ihre Schlafzimmer eindringt, oder durch blendende Lichtpunkte, die praktisch nirgendwo mehr einen ungetrübten Horizont übriglassen.
• Voll abgeschirmte Leuchten stellen immer eine bessere Beleuchtungsqualität her, weil sie Blendung und Lichtübertritt wesentlich besser begrenzen.

Auf fatale Weise ist das Problem der Lichtverschmutzung mit dem Problem der Luftverschmutzung verbunden. Durch Luftverschmutzung werden besonders über den Ballungsräumen viele Aerosolpartikel freigesetzt, die das ebenfalls über diesen Räumen freigesetzte Licht streuen und somit zur besonders gravierenden Situation über Ballungsräumen beitragen. Daß dieses Problem gewaltige Ausmaße annehmen kann, zeigt die sogenannte Asian Brown Cloud die sich als vermutlich menschengemachte Dunstschicht saisonal über Teile des Asiatischen Subkontinentes und den indischen Ozean legt, oder für die Erde allgemein die globale Verdunkelung.

Dazu kommen eine Reihe von Erscheinungen, die noch nicht ausreichend erforscht sind: Generell scheint es im Rahmen der rasanten Klimaveränderung mehr Bewölkung und weniger Niederschlag zu geben, so daß die Sterne (zumindest über Europa) immer weniger zu sehen sind. Desweiteren verursacht der immer noch zunehmende Flugverkehr Kondensstreifen, die leider oft nicht sofort verschwinden, nachdem sie entstanden sind, sondern sich zu einem Dunst erweitern, der sich den Flugrouten folgend netzförmig über Europa (und andere Kontinente) legt.

Satellitenfoto von Kondensstreifen über Neuschottland, auf einer vielbeflogenen Route. Quelle: Wikipedia.

Messung

Die Bemessung der Lichtverschmutzung scheint zunächst trivial zu sein. Es ist für jeden aufmerksamen Beobachter offenkundig, daß man in den Städten kaum noch Sterne sieht. Will man es aber genauer wissen, wird es sofort schwieriger.

Zum einen spielt die Zeit eine Rolle. Es mag noch alte Menschen geben, die sich daran erinnern können, daß in den Innenstädten vor dem zweiten Weltkrieg noch die Milchstrasse zu sehen war. Menschen wie ich, die ihre Kindheit in den 1970er Jahren verlebten, können sich evtl. an die sich rapide verschlechternden Bedingungen seit Ende der 1970er erinnern. Da die Lichtverschmutzung in einigen Gegenden exponentiell im zweistelligen Bereich wächst, ist eine Bestandsaufnahme innerhalb eines Jahres bereits überholt.

Ein weiteres Problem bei der Erfassung der Lichtverschmutzung ist das Wetter. Selbt wenn der Himmel nicht bedeckt ist (und der Mond nicht zu sehen ist), herrschen nicht immer die selben Bedingungen. Feuchtigkeit und Staubpartikel in der Luft verstärken die Himmelshelligket, indem sie das Licht stärker streuen. Weiterhin spielt der Horizontabstand eines Nachthimmelsausschnitts und die Höhe über dem Meeresspiegel eines Beobachtungsstandortes eine Rolle. Um die Auswirkung einzelner Lichtverschmutzer zu messen, muß man Annahmen über die Menge, Winkel und Richtung des abgestrahlten Lichts und die Reflektionseigenschaften der bestrahlten Flächen (Straße, Hauswände etc.) machen. Um Lichtverschmutzung vergleichbar angeben zu können, ist also die Einbeziehung verschiedener Daten notwendig.

Für die Art der Erfassung der Helligkeit des Nachthimmels gibt es verschiedene Methoden, die unterschiedliche Parameter erfassen und ihre Ergebnisse in unterschiedlichen Einheiten ausdrücken. Insofern sie Modellierung als Ziel haben, kommen sie zu unterschiedlichen Modellen. Weiter unten werde ich versuchen, einige Methoden zu beschreiben.

Leider hat es bisher noch keine systematische dauerhafte Erfassung des Zustands der Himmelshelligkeit gegeben. Inzwischen werden Anstrengungen in diese Richtung unternommen (siehe Lightmeter).

Erste Ergebnisse der Langzeitmessungen mit einem Luxmeter in Berlin.

So wie der Beginn der systematischen Wetteraufzeichnungen vor rund 150 Jahren heute ein unschätzbar wertvolles Datenmaterial darstellt, wäre auch die systematische Erfassung der Qualität des Nachthimmels eine wichtige wissenschaftliche Datenressource.

• Optische Kontrolle (Wieviele Sterne sehen wir noch?)

Eine seit Urzeiten benutzte Methode der Einschätzung in der Astronomie, ist schlicht die Schätzung des optischen Eindrucks. Sie hat sich als erstaunlich robust und ziemlich akkurat herausgestellt. So ist die Einteilung der Sternhelligkeiten in (sechs) Größenklassen (Magnituden) im Altertum entstanden und mit den modernen Mitteln verfeinert und erweitert worden. Der Begriff "Größenklasse" ist dabei irreführend, denn es handelt sich um die scheinbare Helligkeit, nicht um Größe (auch nicht um tatsächliche Helligkeit).

Sterne der ersten Größenklasse erscheinen etwa 100mal so hell wie Sterne der sechsten. Zwei benachbarte Klassen unterscheiden sich um den Faktor 2.512

Objekt	Magnitude
Sonne	-26,8
Mond	-12,5
Venus	-4,7
Sirius	-1,4
Wega	0,00 (def.)
Polarstern	2,0
Andromeda-Nebel (M31)	13 (Flächenhelligkeit in Mag/Quadratbogenminuten)
Pluto	14,0

Mit Hilfe dieser Magnitudenskala kann man bestimmen, welcher Klasse die mit bloßem Auge gerade noch sichtbaren Sterne angehören. Damit kann man die entsprechende Himmelsqualität einer Skala zuordnen. Seit 2001 gibt es die sehr genaue Bortle Skala]. Sie reicht von der 1. Klasse (7.6 bis 8.0 Mag), einem excellenten Himmel, bei dem die hellen Bereiche der Milchstrasse offensichtliche Schatten auf den Boden werfen, bis zur 9. Klasse (höchstens 4.0 Mag), einem Innenstadthimmel, unter dem man problemlos Zeitung lesen kann.

Die Überprüfung der visuellen Grenzgrößen wird von verschiedenen Projekten dazu genutzt, in festgelegten Sternenbildern festzustellen, welche Sterne im eigenen Himmel noch erkennbar sind, und welche Grenzgrößenqualität dieser Standort dementsprechend noch hat. Die Ergebnisse kann jeder Teilnehmer zusammen mit Daten über seine geografischen Koordinaten, dem Datum, Uhrzeit und evt. Notizen zu den Wetterbedingungen per Internet an eine Datenbank übermitteln.

Zwei Projekte, deren Ergebnisse von jedermann abgerufen werden können, sind sternhell.at und globe at night. Während die Zählung von "sternhell" ständig weitergeführt wird, ruft "globe at night" weltweit zu bestimmten Beobachtungstagen auf. Im Frühjahr 2012 vom 12.-21. Februar, 13.-22. März und 11.-20. April.

Vorteil dieser Methode der Qualiltätsbestimmung des Sternenhimmels ist, daß sie alle Menschen an ihren tatsächlichen Orten einbezieht, also ein sehr bodenständiges Ergebnis liefert. Nachteile bestehen aber in der Ungenauigkeit, da die Ergebnisse von den Subjektiven Einschätzungen der Beobachter, und auch ihrer Sehschärfe abhängen (Junge Menschen haben wesentlich besseres Augenlicht als ältere).

• Messungen mit terrestrischen Instrumenten SQM, Luxmeter, Digitalkamera

Möchte man sich nicht nur auf das menschliche Augenlicht und Urteilsvermögen verlassen, sondern objektivierbare Technik einsetzen, so kann man auf verschiedene Instrumente zurückgreifen.

In den 1970er Jahren, als Astronomen bereits deutlich die Lichtverschmutzung beklagten und systematisch darüber zu arbeiten begannen, benutzte Richard Berry einen Kasten mit Öffnung in dem der gesehene Nachthimmel mit einer schwach beleuchteten Mattscheibe verglichen wird. Die Ergebnisse sollten eine Aussage über die Oberflächenhelligkeit machen. Im Gegensatz zur scheinbaren Helligkeit von Objekten die mit zunehmender Distanz abnimmt, ist die Oberflächenhelligkeit eine Konstante. Sie wird u.a. in Magnituden pro Quadratbogensekunde angegeben. Eine Bogensekunde, ein Winkelmaß, ist 1/3600 Winkelgrad. Ein Ergebnis von 20.00 mag/arcsec2 heißt also, daß eine winzige Fläche einer Quadratbogensekunde so hell ist, wie ein 20mag lichtschwacher Stern.

Typischerweise ist dies natürlich eine Zahl, die man von einem Instrument albliest. Tatsächlich setzte Berry parallel auch ein Fotometer ein. Ein Fotometer ist ein Instrument zur Helligkeitsmessung. Vom Luxmeter (Belichtungsmesser) unterscheidet sich der Fotometer prinzipiell nur durch den Focus des Interesses. Während der Fotometer eher eine begrenzte Lichtquelle untersucht, misst der Luxmeter die Beleuchtungsstärke auf einen Ort. Deutlich wird der Unterschied am Beispiel der Fotografie. Dort hält man einen Fotometer aus der Sicht der Kamera auf das Motiv, um zu ermitteln, wieviel Licht davon ausgeht. Den Belichtungsmesser (Luxmeter) hält man hingegen umgekehrt an der Oberfäche des Motives auf die Kamera zu, um festzustellen, wieviel Licht aus der gesamten Umgebung auf das Motiv trifft.

Möglicherweise am populärsten ist heutzutage der sogenannte Sky Quality Meter, ein handtellergroßes Gerät, das man einfach am ausgestreckten Arm nach oben hält und per Knopfdruck misst. Das SQM funktioniert wie ein Fotometer und wird von Unihedron hergestellt. Unihedron bietet nun auch ein ethernetfähiges Gerät an, daß für kontinuierliche automatisierte Messungen genutzt werden kann.

Den Ansatz einer kontinuierlichen Messung der Nachthimmelhelligkeit verfolgt auch das Luxmeterprojekt, bei dem ich selber mitwirke, indem ich den ersten Luxmeter für Berlin installiert habe. Das Gerät besteht im Prinzip aus einer Solarzelle, deren Stromproduktion in Beleuchtungsstärke umgerechnet wird. Anders als der SQM wird der gesamte obere Halbraum bemessen. Diese Daten werden per USB-Schnittstelle an einen handelüblichen Rechner übertragen und aufgezeichnet. Die automatisierte Übertragung an eine Datenbank im Internet ist in Planung. Der Luxmeter liefert als Messeinheit Lux, was die übliche Maßeinheit für Beleuchtungsstärke ist.

Diese beiden Ansätze für die kontinuierliche Messung "der Lichtverschmutzung" sind Pionierprojekte für die Systematische weltweite Erfassung der Lichtverschmutzung. Erst diese Bestandsaufnahme ermöglicht eine wirklich gezielte Bekämpfung des Problems.

Eine u.U. noch preiswertere Methode, die Helligkeit des Nachthimmels zu messen, bietet sich mit klassischer und digitaler Fotografie. Eine analoge Kamera kann die Himmelsqualität wiedergeben, indem sie zum Boden schauend auf ein Stativ montiert wird, während unter dem Stativ auf dem Boden ein halbkugelförmiger Spiegel angebracht wird. Die Kamera fotografiert nun einfach das Spiegelbild.

Messung der Himmelshelligkeit mit einfachen analoger Technik. Foto: Andreic Mohar.

Auch handelsübliche Digitalkameras können gegen ihre Gebrauchsanweisung für fotometrische Zwecke benutzt werden. Möglich macht dies die CCD-Technik, bei der eine Matrix von Fotodioden auf einem Chip angeordnet werden. Jede Fotodiode produziert bei Lichteinfall ein kleines elektrisches Signal, das zur Bildgebung benutzt wird. Um eine Digitalkamera für die Himmelshelligkeitsmessung einzusetzen, braucht man im Prinzip nur eine Fischaugenoptik zu verwenden und die Rohdaten der Kamera zu erfassen. Verschiedene Lösungen diese Daten für die Helligkeitsmessung zu verwenden bieten zum Beispiel Georg Zotti (pdf 4.3MB) und Jan Hollan (1.9MB)

• Berechnung und Modellierung aufgrund von Satellitenaufnahmen

Während die bisherigen Methoden die Lichtverschmutzung von der Erde aus über die Messung der Himmelshelligkeit dokumentieren, gibt es durch die Existenz von Satellitenaufnahmen auch die Möglichkeit die Lichtverschmutzung vom Weltraum aus direkt zu erkennen.

Um aber Aussagen oder sogar Karten über die Lichtverschmutzung zu erhalten, sind aufwändige mathematische Modellierungen nötig. Für den berühmt geworden Atlas der Lichtverschmutzung von unter anderem Pierantonio Cinzano erstellt wurde.

Ausführliches Material über Methoden und Ergebnisse bietet die Seite lightpollution.it Verwendet wurde Bilder von DMSP Satelliten (Defense Meteorological Satellite Program der U.S. Air Force). Diese in tiefem Orbit (830km) fliegenden Satelliten umkreisen die Erde 14 mal in 24 Stunden und dienen eigentlich dazu, die Wokenverteilung für Navigationszwecke zu erfassen. Cinzanos Team hat diese Daten bearbeitet und auch eigene Einstellungen an den Instrumenten vornehmen können, um für ihre Zwecke geeignetes Material zu erhalten. Das führte zu Weltkarten mit unterschiedlicher Aussage:

Die einfachste Modellrechnug gibt einfach den "upward flux" also den nach oben gerichteten Lichtstrom wieder. Hierbei wird zum einen die Extinktion des Lichts herausgerechnet, und es wird die gesamte emittierte Lichtmenge aus der Menge des Lichts, das den Satelliten erreicht, hochgerechnet. Nur diese Karten geben ungefähr die Ansicht der Erde aus dem Weltraum wieder.

Die anderen Karten von Cinzanos Atlas stellen die Effekte der Lichtverschmutzung auf den Nachthimmel dar. Hier entsteht leicht ein Missverständnis. Es handelt sich bei diesen Karten nicht um Satellitenaufnahmen, sondern um eine aus solchen Aufnahmen errechnete Darstellung der Auswirkung der Lichtverschmutzung vom Boden aus gesehen. Das Interesse gilt also wie bei der terrestrischen Messung dem Nachthimmel von der Erde aus gesehen, nur werden bei Cinzano die Daten von Satelliten dafür herangezogen. Der Entscheidende unterschied ist, daß Satellitenbilder nur Aussagen welches Licht nach oben geht, während die Lichtverschmutzungskarten in Betracht ziehen, wie dieses Licht durch Aerosolpartikel in der Atmosphäre gestreut wird. Dazu sind komplizierte Berechnungen nätig, die den Winkel des abgestrahlten Lichts, die Höhe über dem Meeresspiegel, die Topografie, die Erdkrümmung, die Extinktion, die Bevökerungsdichte, und mehr berücksichtigen.

Im Einzelnen liefert Cinzanos Team folgende Karten:

• Karten der künstlichen Himmelshelligkeit im Zenith auf Meeresniveau. Diese Karten sollen Lichtverschmutzung in der atmosphäre in verschiedenen Zonen zeigen, machen aber keine direkte Aussage zur Sichtbarkeit von Sternen.
• Karten der totalen Himmelshelligkeit. Diese Karten zeigen die Qualität des Nachthimmels für die Landschaft im Zenith. In diesen Karten wird die natürliche Himmelhelligkeit, die Elevation, eventuelle Abschirmungseffekte durch Berge mitgerechnet. Besonders letzterer Effekt erfordert viel Rechenzeit, da für jeden Punkt der Karte der entsprechende Abschirmungswinkel miteinbezogen werden muß.
• Karten der Sternensichtbarkeit (der visuellen Grenzgröße) Diese Karten machen eine Aussage über die Fähigkeit der Bevölkerung, die Sterne zu sehen. Auch dies ist wieder für den Zenit berechnet. Einbezogen wurde die abnehmende Extinktion des Sternenlichts mit zunehmender Elevation und die Fähigkeit des menschlichen Auges, punktförmige Lichtquellen vor einem beleuchteten Hintergrund zu erkennen. Die ist eine wichtige Information für Hobbyastronomen, wenngleich sie schlecht objektivierbar ist. Zum einen ist das Verhältnis von Grenzgröße und Himmelshelligkeit nicht linear und desweiteren ist die visuelle Grenzgröße abhängig von der individuellen Sehfähigkeit, der Pupillengröße, von der Erfahrung und der Beobachtungsdauer. Vor allem macht aber die Grenzgrößenkarte keine klare Aussage über die tatsächliche Lichtverschmutzung eines Gebietes. Die Alpen zum Beispiel erscheinen in so einer Karte als ebenso dunkle Region, wie ein Ort im Mittelmeer fernab der Küste. Dabei wird aber ausser acht gelassen, daß die Qualität des Nachthimmels auf 2000m Höhe natürlicherweise viel besser ist als auf Meeresniveau. Daß die Alpen trotz der Elevation keine besseren Werte erreichen als das Mittelmeer zeigt, daß sie bereits sehr Lichtverschmutzt sind.
• Aus diesem Grund gibt es noch Karten, die den Verlust der visuellen Grenzgrößen verzeichnen. Sie gehen aus den vorangenannten hervor, indem die visuelle Grenzgröße des natürlichen Nachthimmels des jeweiligen Gebietes abgezogen wurde. Diese Karte zeigt die Effekte der Lichtverschmutzung deutlicher ist aber weniger nützlich um gute Beobachtungsorte zu finden.
• Karten der Anzahl der sichtbaren Sterne. Diese Karten sind die aufwändigsten, weil hier nicht nur für den Zenit berechnet werden kann, sondern für alle Richtungen miteinbezogen werden muß, daß und wieviel die Sichtbarkeit der Sterne abnimmt, wenn der Beobachtungswinkel in Bezug auf den Horizont abnimmt.
• Aus diesen Karten lassen sich schließlich noch Karten über den Verlust der Anzahl sichtbarer Sterne gewinnen, indem wie oben die natürliche Situation abgezogen wird.
• Als letztes bietet Cinzano noch Kartenmaterial über die vermutete Zunahme der Lichtverschmutzung an. In diese Vorhersage-Karten geht die Rate der jährlichen Zunahme der Beleuchtung ein.

Cinzanos Ergebnisse basieren auf Satellitenaufnahmen aus den Jahren 1996/97. Angesichts teilweise zweistelliger exponentieller Zuwachsraten der Beleuchtung, sind die Ergebnisse überholt. Doch auch ohne die Zunahme zu berücksichtigen, sind diese Ergebnisse erschreckend. 93% der US-Amerikaner und 90% der Menschen der EU lebten 1996 unter so hellen Nachthimmeln, als wäre der Mond immer am Himmel. 80% der US- und 66% der EU-Bevölkerung lebten sogar unter faktisch unter ständigen Vollmondbedingungen. Mehr als zwei drittel der Amerikaner und mehr als die Hälfte der Europäer konnten schon vor 10 Jahren die Milchstrasse nicht mehr sehen und für jeden sechsten Europäer wurde es niemals so dunkel, dass das Auge sich auf Nachtbedingungen anpassen kann (skotopisches Sehen).

Neuere Karten die auf ähnlichen Methoden beruhen können über lichtverschmutzung.de gefunden werden. Sie sind aber nicht annähernd so umfassend wie die Arbeiten von Cinzano.

• Andere Modellierungen

Schon lange vor der Zeit der Satellitengestützten Modellierungen gab es Methoden, die Lichtverschmutzung zu modellieren. Eine davon wurde vom oben bereits Erwähnten Richard Berry für Teile von Canada in den 1970er Jahren entwickelt. Vergleichbar sind die Berechnungen die Andreic Mohar (pdf 1,7MB) vorgestellt hat. Die Idee ist in derartigen Modellierungsansätzen ähnlich. Es wird eine mathematische Funktion entwickelt, die die Bevölkerungsdichte und die Entfernung von der Verschmutzungsquelle berücksichtigt, und damit zu einer Karte der Lichtverchmutzung kommt. Überprüft und verbessert wird dieses Modell durch tatsächlich gemessene Daten. Eine solche Formel wurde bereits 1973 von M.F. Walker entwickelt und wird in den genannten Modellen modifiziert eingesetzt. Mohar benutzt bei seiner Methode einen Sky-Quality-Meter als Messinstrument und vergleicht bei den Messungen die Genauigkeit seiner Vorhersagen und der Vorhersagen aus Cinzanos Atlas. Er kommt zu dem Ergebnis, daß Cinzanos Modell vergleichbar ist, aber die Auflösung des auf Walker basierenden Modells deutlich besser ist.

Zur Veranschaulichung der beiden Modelle.

Beide Darstellungen zeigen die gleiche Region von Kroatien. Die Ergebnisse der Berechnungen nach Walker haben eine feinere Auflösung als Cinzanos Atlasausschnitt. Abbildung von Andreic Mohar.

Es gibt noch eine ganze Reihe weiterer Methoden Lichtverschmutzung zu messen bzw. zu modellieren. Diese Modelle sind zum Teil für spezielle Zwecke entworfen worden. Eine wichtige Anwendungsmöglichkeit ist die Verwendung für die Planung von Beleuchtungsanlagen. Es geht darum, die Auswirkung einer Beleuchtungsanlage im Voraus zu berechnen. Ein aktuelles und sehr umfangreiches Buch zu diesem Thema hat Chris Baddiley vorgelegt (Bibliografische Angabe fehlt im Moment). Alternativ gibt es eine kurze Darstellung des Modells(pdf 1MB).

Erwähnen möchte ich zuletzt noch, dass Lichtverschmutzung nicht nur um ihrer selbst Willen gemessen wird, sondern Ihre Messung auch für die Ermittelung anderer Daten verwendet werden kann. So gibt es Instrumente, die bei einer plötzlichen Abnahme der nächtlichen Himmelshelligkeit Alarm schlägt, weil dies ein untrügliches Zeichen dafür ist, dass die Wolkendecke aufgerissen ist. Dies ist eine fast zynische Ausnutzung der Lichtverschmutzung, da dies nur bei einem verstrahlten Himmel funktioniert. In einem natürlichen Nachthimmel sind die Wolken nicht wie wir sie kennen heller als der Nachthimmel, sondern heben sich dunkel davon ab.

Die Satellitenbeobachtung der Lichtverschmutzung kann ebenfalls für andere Zwecke verwendet werden. Viel Licht geht zum Beispiel von bestimmten Fischerbooten zum anlocken von Fischen und von Gasabfackelungen der Ölindustrie aus. Da diese Ereignisse oft gerade in Gebieten mit Korallenriffen stattfinden, kann man anhand der Lichtverschmutzung den menschengemachten Stress auf Korallenriffe (Vortrag, pdf 1MB) abschätzen. Weiterhin werden satellitengestütze Lichtverschmutzungsbilder beim Monitoring von Bevölkerungsdichte oder auch um die Auswirkungen von Katastrophen (Stromausfälle, Feuer) zu überwachen.

Sternreiche Himmel als Kulturerbe

Jedes Atom unserer menschlichen Körper besteht aus Sternenstaub und hat die Zyklen von Sternenleben durchlebt. Insofern ist der Sternenhimmel ganz faktisch unser Erbe. Darüberhinaus ist der Anblick "seiner Majestät" des Sternenhimmels das ursprünglichste Kulturerbe der Menschheit. In der Starlight-Declaration einer UNESCO-Konferenz heißt es:

Das Recht auf einen unverschmutzten Nachthimmel, der den Genuß und die Kontemplation des Firmaments ermöglicht, sollte aufgrund seiner Bedeutung für die Entwicklung aller Völker und aufgrund der Erhaltung der Biodiversität ein unveräußerbares Recht der Menschheit sein, ebenbürtig mit allen anderen Umwelt-, Sozial- und kulturellen Rechten.

In der Tat ist der Mensch das einzige Landsäugetier, dessen Muskelapparat dazu geeignet ist, nach oben zu schauen, und dabei dennoch aufrecht zu balancieren. Dadurch konnten Menschen die Gestirne betrachten, sich darüber wundern und anfangen, Fragen zu stellen. Die Kontemplation der Sterne begründet vielleicht den menschlichen Wunsch, das Leben zu verstehen und zu erklären. Gerade das Firmament legt den Gedanken nahe, daß es etwas größeres gibt, als unsere nähere Umgebung. Hätte ein formloser orangener Himmel Forscher, Poeten und Mystiker hervorgebracht?

Wäre Vincent von Gogh heute noch zu seinem berühmten File: Sternklare Nacht inspiriert worden? (Quelle Wikipedia, Copyright abgelaufen)

Das Sternbild Orion vor einem fast sauberen Himmel (La Palma). Selbst versierte Hobbyastronomen, die es zum ersten mal so sehen, haben Schwierigkeiten Orion in diesem Meer von Sternen überhaupt zu erkennen. Foto: Chris Baddiley.

So werden Orion viele Menschen von einen noch relativ guten Standort in Deutschland sehen können. Am Rande: So schön kann eine unbeleuchtete Kirche vor "Gottes Schöpfung" aussehen. Foto: Harald Wochner (www.nachtwunder.de).

Alle Völker haben ihre Mythen anhand der Sterne ausgemalt und auch wir lassen uns von den Möglichkeiten des unendlichen Weltalls inspirieren. Doch das Objekt dieser Phantasie verschwindet rasend schnell hinter einem Schleier aus Licht. Es findet nurmehr in Planetarien, im Fernsehen und Internet statt. Wozu brauchen wir den Anblick der Sterne?

Auf diese Frage kann man jemandem, der sie nie wirklich gesehen hat, nur schlecht antworten. Wozu brauchen wir Geschichte, wozu Heimat? Wieso sollten wir Pflanzen und Tiere erkennen können? Diese Fragen bezeichnen die Entfremdung der Menschen von ihrer unvermittelten Existenz. Wenn wir von unseren Wurzeln abgeschnitten werden, so spüren wir vielleicht den Verlust nicht sofort. Aber später merken wir, daß wir eine Herkunft brauchen, um zu wissen wer wir sind. Wir brauchen einen Halt, um Beziehungen herzustellen.

Wer nicht mehr weiß, wie sich Erde anfühlt und wie eine sternklare Nacht aussieht, der kann auch das Leben nicht mehr wertschätzen.

Es ist eine gefährliche Eitelkeit, das Recht auf einen klaren Sternenhimmel für eine sinnlose Beleuchtung der Nacht zu opfern. Abseits von jedem Pathos geht es hier auch um volkswirtschaftliche Schäden. Eine entfremdete Generation leidet unter Sinnentleertheit und verursacht dadurch möglicherweise hohe Kosten durch seelische Krankheiten, Vandalismus, Gewalt und verminderte Leistungsfähigkeit.

Die Lichtflut und Beleuchtungstechnik

Lampen

Das Grundsatzprinzip der Darkskyfreundlichkeit ist es, so wenig Licht wie möglich nur dahin zu strahlen, wo es nötig ist. Wenn man zusätzlich noch davon ausgeht, daß die Energiekosten minimiert werden sollen, so sind die besten Lampen diejenigen, die nicht heller sind als für die Aufgabe nötig ist, und die dabei so effizient wie irgend möglich sind.

Es gibt drei grundsätzlich verschiedene Lampentypen, die sich nach der Art der Lichterzeugung unterscheiden: Temperaturstrahler, Entladungslampen und Elektrolumineszenzstrahler. In die erste Gruppe gehören die klassischen Glühlampen und die Halogenglühlampen. Zu den Entladungslampen gehören u.a. die Leuchtstofflampen, die zahlenmäßig weltweit alle anderen Lampentypen übertreffen. Die "Energiesparlampen" gehören auch in diese Gruppe, sie werden fachlich korrekt Kompaktleuchtstofflampen genannt. Zur dritten Gruppe gehöhren in erster Linie die in immer mehr Anwendungsbereiche vordringenden LED-Lampen.

Lampen gibt es in einer verwirrenden Vielfalt. Parameter sind vor allem Form, Material, Sockelausführung, Wattage, Farbwiedergabe-Index, und Farbtemperatur. Jeder Lampenhersteller hat ein eigenes System für die Bezeichnung seiner Lampen. Daneben gibt es unterschiedliche Standards von verschiedenen Organisationen. Die IEC (International Electotechnical Commission), eine Normungsinstitution, hat ILCOS, eine von den Herstellern gerne verwendete Norm (IEC/TS 61231 bzw. DIN 49805) entwickelt. Konkurrierend dazu gibt es das Lampenbezeichnungssystem LBS (pdf 1MB) von deutschen Verband der Elektroindustrie (zvei), das allerdings nicht normiert ist, und gerne von Handel und Handwerk verwendet wird. Ende April 2009 soll eine neue Version des LBS veröffentlicht werden. Im folgenden versuche ich die gebräuchlichsten Lampentypen zu bewerten.

Temperaturstrahler

Bei Temperaturstrahlern wird ein Wolframdraht, durch den Strom fließt so heiß, das er glüht und dadurch sehr viel Wärme und etwas Licht abgibt.

Traditionelle (Allgebrauchs-) Glühlampen

Zwar wird fast die gesamte elektrische Energie bei der Glühlampe in Strahlung umgesetzt, leider sind davon rund 95% unsichtbare Infrarotstrahlen, die als Abwärme ungenutzt verschwinden. Dieses Verhältnis wird günstiger, je heißer der Wolframdraht wird, aber dadurch sinkt die Lebensdauer der Lampe rapide. Eine 100W Glühlampe erreicht eine Effizienz von 13,8 Lumen pro Watt. Die Lichtleistung verringert sich mit zunehmendem Alter, da sich Wolfram innen an der Kolbenwand niederschlägt. Durch spezielle Gasfüllungen und höheren Gasdruck kann die Effizienz etwas verbessert werden.

Halogen Glühlampen

Halogenglühlampen sind kleiner, müssen aber aus teurerem temperaturstabilen Quartzglas gefertigt werden. Ihre Gasfüllungen enthalten Halogene bzw. deren Verbindungen als Zusätze. Dadurch wird die Schwärzung des Lampenkolbens durch abdampfendes Wolfram verhindert. Vorteilhaft ist bei diesen Lampen der über die Lebensdauer konstante Lichtstrom sowie die konstante Farbtemperatur, die im Mittel bei 3000K im warmweissen Bereich liegt. Die Lichtausbeute der Halogenglühlampen ist etwas besser als die von traditionellen Glühlampen. Eine 75W/12V Halogenlampe mit konventionellem Trafo erreicht eine Effizienz von 15,7 lm/W.

Insgesamt ist die Lichtausbeute von Glühlampen jedoch so gering, daß ich gänzlich von ihnen abrate. Im direkten Vergleich mit der Energiesparlampe ist die Energiebilanz der Glühlampe dennoch nicht ganz so eindeutig negativ wie es hier scheint. In Rechnung gestellt werden muß nämlich, daß die Energiesparlampe zehn mal so viel Produktionsenergie verschlingt (aber nur höchstens acht mal so lange hält) und auch bei der Entsorgung (Recycling) teuerer ist, wegen ihres Quecksilbergehaltes. Quecksilber ist allerdings immer schon in ihren großen Brüdern, den Leuchtstoffröhren vorhanden. Ausserdem hat die Sparlampe höhere Leitungsverluste. Insgesamt dürfte sie bei der Energiebilanz dennoch deutlich besser abschneiden und aus Sicht des Verbrauchers läßt sich aufgrund der vielfach höheren Lebenserwartung bei geringerem Energieverbrauch definitiv Geld sparen.

Nach dem LBS werden Glühlampen nach ihrer Lichterzeugungsart mit dem Buchstaben I (incandescent=weißglühend) beginnend bezeichnet. Der zweite Buchstabe gibt die Form der Lampe an. Diese ersten Buchstaben werden allerdings nur benutzt, wenn es die Eindeutigkeit erzwingt. Genaue Informationen bietet das Studium des LBS. Viele typische Fälle kann man abdecken, wenn man sich merkt, dass die klassischen Glühbirnen oft mit A (wie Allgebrauchslampe) beginnen, worauf eine Angabe über den Durchmesser folgt. A60 100W/c wäre eine typische klare (clear) 100 Watt Glülampe.

Halogenglühlampen beginnen mit einem Q, das für das Kolbenmaterial Quartzglas steht. QR (R wie Reflektor) am Anfang der Angaben bezeichnet die geläufigen Niedervolt-Halogenlampen mit Reflektor, die früher in Millionen Wohnzimmern an zwei gespannte isolierte Drähte angeklemmt wurden. Mit QT (T wie Tubus) beginnt die Bezeichnung der Brenner, die oft in den allgegenwärtigen Baumarktstrahlern (Rottweilerleuchten) eingesetzt werden.

Glühlampen müssen nach EU-Richtlinie eine Energie-Etikettierung auf der Verpackung tragen. Dabei erreichen sie auf der von A bis G reichenden Skala bestenfalls E (Allgebrauchslampen bis 100W). Ausserdem müssen Leistungsaufname und Lichtstrom ausgewiesen werden.

Entladungslampen

Die Lampenfamilie der Entladungslampen ist die größte und vielfältigste. Bei Entladungslampen entsteht Strahlung wenn in einem Entladungsgefäß über Elektroden Strom durch ein gasförmige Materie fließt. Das Gas wird durch eine Zündspannung ionisiert und ist dann als Plasma leitfähig. Das Plasma strahlt Licht aus, wenn die Hüllenelektronen der im Gas enthaltenen Atome von den beschleunigten freien Elektronen angeregt werden, und dann wieder auf ein niedrigeres Energieniveau zurückfallen. Entladungslampen brauchen immer ein strombegrenzendes Mittel (Vorschaltgerät).

Niederdruck Entladungslampen: Leuchtstofflampen

Die größte Gruppe der Entladungslampen sind die Leuchtstofflampen und Kompaktleuchtstofflampen (Energiesparlampen). Sie sind Niederdruck-Gasentladungslampen und bestehen aus zylindrischen Glasröhren, die unterschiedlich geformt sein können. An den Enden der Röhren befinden sich vorgeheizte Elektroden (Glühkathoden aus Wolfram). Die Gasfüllung besteht aus einem geringen Anteil Quecksilber sowie einer Edelgasmischung. Funktion, Wirkungsgrad und Lichtfarbe der Lampe wird u.a. durch die Länge und den Durchmesser der Röhre (Abstand der Elektroden), die Gasmischung und den Druck des Gases im Inneren bestimmt. Die Gasentladung emittiert Licht vor allem im ultravioletten Bereich (Quecksilberresonanzlinie 253,7nm). Der Großteil des sichtbaren Lichtes entsteht erst durch die Umwandlung der UV-Strahlen an der mit Leuchtstoff beschlämmten Innenwand der Röhre.

Leuchtstofflampen brauchen immer ein Vorschaltgerät, das entweder separat exisitert, oder schon eingebaut sein kann (vor allem bei Kompaktleuchtstofflampen). Neben konventionellen Vorschaltgeräten (KVG) gibt es inzwischen auch elektronische Vorschaltgeräte (EVG) die deutlich weniger Verlustleistung verursachen. Der Wirkungsgrad von Leuchtstofflampen variiert teilweise erheblich. Während eine 18W Kompaktleuchtstofflampe mit KVG es nur auf 44 lm/W Effzienz bringt, schafft eine 36W Leuchtstoffröhre über 80 lm/w. Mit Einschränkungen kann man vorsichtig folgende Daumenregeln formulieren:

• Es gibt einen festen Zusammenhang von Elektrodenabstand, Brennspannung, Betriebsdruck und Lichtausbeute. Die Veränderung eines Parameters ändert auch alle anderen. Grob kann man sagen: Kleinwattige Lampen mit geringer Brennspannung haben auch eine geringere Lichtausbeute.
• Der Lichtstrom einer Leuchtstofflampe ist abhängig von der Umgebungstemperatur. Viele dieser Lampen funktionieren am effizientesten bei 20-25 °C
• Die Lebensdauer sinkt mit der Häufigkeit der Schaltvorgänge. (Dies gilt für EVG-betriebene Lampen in viel geringerem Maß.)
• EVG sind wesentlich effektiver als KVG (wobei es bei letzteren noch eine Abstufung zwischen klassischen KVG und verlustarmen Vorschaltgeräten (VVG) zu brücksichtigen gilt).
• Je höher die Leistung einer Lampe desto besser ist oft ihr Wirkungsgrad.
• Klassische stabförmige Leuchtstoffröhren sind meist effizienter als Kompaktleuchtstofflampen.
• Sehr gute Farbwiedergabe-Eigenschaften gehen oft auf Kosten der Effizienz. Wärmere Farbtöne sind manchmal weniger effizient als kaltweisse.
• Manchmal wirkt sich die Brennstellung der Lampe auf ihre Lebensdauer, Farbeigenschaft oder Effizienz aus.

Leuchtstofflampen werden im LBS nach der Art der Lichterzeugung mit LM (L wie low pressure = Niederdruck und M wie Mercury=Quecksilber) bezeichnet. Allerdings werden diese beiden Buchstaben oft weggelassen. Ich versuche auch hier eine Daumenregel für die LBS-Bezeichnungen anzubieten. Für verlässliche Auskünfte sollte man unbedingt den LBS selbst konsultieren.

Die klassischen stabförmigen Leuchtstofflampen heißen meist einfach T gefolgt von einer Angabe über den Durchmesser. Der LBS gibt hier Millimeter an (T38 war füher dominierend, T26 ist in Europa vorherrschend, usw.) Man sollte aber auf jeden Fall auch mit der amerikanischen Notierung in 1/8" (achtel Inches) vertraut sein. (T12 = 38mm, T10 = 32mm, T16 = 16mm). Danach folgt die Angabe der Wattzahl und eine dreistellige Kurzform für Farbwiedergabe-Index und Farbtemperatur. Die erste Zahl gibt einen Bereich aus der von 0-100 reichenden Skala des Farbwiedergabe-Indexes (8 wäre der Bereich von 80-89) Die beiden folgenden Zahlen geben die ungefähre Farbtemperatur an, wenn man zwei Nullen ergänzt. (die Ziffern 27 entspricht zum Beispiel 2700K). Schließliche folgt noch eine Angabe zur Sockelung der Lampe. "T26 10W/827 G13" ist also eine Leuchtstoffröhre mit G13 Sockel, die 10W Leistung hat und einen recht gute Farbwiedergabe mit einem warmweissen Farbton kombiniert. Die Kombination aus Wattzahl/Farbkürzel wird nicht nur vom LBS verwendet, sondern wird sehr oft auch von Lampenherstellern auf die Leuchtstoffröhren aufgedruckt.

Die Bezeichnung von Kompaktleuchtstofflampen beginnt fast immer mit TC (für tubular compact) gefolgt von einer Angabe zur Anzahl der Röhren und zum ggf. integrierten EVG, der Wattzahl, Farbangabe und dem Sockel. Eine typische Sparlampe, die in den allgegenwärtigen E27 Sockel passt, ist diese: TC-DSE 7W/827 E27 (DSE steht für: zweifach Doppelrohr mit eingebautem EVG).

Niederdruck Entladungslampen: Natriumdampf-Niederdrucklampen

Dieser Lampentyp ist für die Freunde des dunklen Nachthimmels die unschlagbare Nummer Eins. Anstatt Quecksilber wird in diesem Lampentyp Natrium in der Gasfüllung für die Lichterzeugung verwendet. Die Emissionslinien des Natriums bei 589/589,6nm liegen relativ Nahe am Bereich der maximalen Helleempfindung des menschlichen Auges (555nm), wodurch die Natriumdampf-Niederdruck Lampe zur effizientesten Lampe überhaupt wird. Sie schafft mit 200 lm/W viel bessere Ergebnisse als LEDs, die längst (noch) nicht so effizient sind wie ihr Ruf. Das einfarbig organgegelbe Licht ist charakteristisch. Es wird in Deutschland zum Beispiel bei sämtlichen beleuchteten Zebrastreifen verwendet.

Die monochromatische Charakteristik des Lichts hat noch einen weiteren Vorteil: Bei astronomischen Beobachtungen ist es sehr leicht, dieses Licht mit Hilfe von Filtern zu "entfernen", so daß zumindest Teleskop-Besitzer trotz Lichtverschmutzung noch Sterne sehen könnten. Das hilft den Menschen, die auch mit unbewaffnetem Auge die Milchstrasse sehen wollen, leider freilich nicht.

Auch für Mensch und Umwelt ist das Licht von Natriumdampf-Niederdrucklampen vorteilhaft. Nachtaktive Insekten sind für diesen Wellenlängenbereich wesentlich weniger empfindlich und haben wesentlich bessere Überlebenschancen. Auch die Gesundheit der Menschen wird durch organgefarbenes Licht weniger belastet. Die Auswirkungen auf den Hormonhaushalt werden vor allem durch die tageslichtähnlichen Anteile des Spektrums ausgelöst. Im monochromatischen Licht der Natriumdampf-Niederdrucklampen fehlen sämtliche kurzwelligen Anteile des Tagelslichts, so daß der Körper nicht mehr das Signal "es ist Tag" erhält.

Das Natriumdampf-Niederdrucklampen dennoch in der Beleuchtung so wenig verbreitet, bzw. sogar unerwünscht sind, Liegt vor allem an ihrer schlechten Farbwiedergabe. Man kann unter dem monochromatischen Licht praktisch keine Farben erkennen. Das ist zwar nachts auch nicht sicherheitsrelevant, aber die Ansicht, Straßenlicht solle vorwiegend weiß sein hat sich aus welchen Gründen auch immer zunehmend verbreitet. Ein weiterer Nachteil der Natriumdampf-Niederdrucklampe ist ihre große Bauform. Sie kann eine über einen halben Meter lange einseitig gesockelte Röhre sein, was die Konstruktion geeigneter Leuchten schwer macht. Insbesondere, wenn sie auch noch voll abgeschirmt sein sollen.

Datei:LPS Lamp 35W.jpg

LST(SOX) 35W Lampe mit Maßstab (Quelle: Wikipedia Bild Public Domain)

Im LBS werden Natriumdampf-Niederdrucklampen mit LST bezeichnet, wobei hier das L die Lichterzeugungsart (low pressure), das S für Natrium (engl. sodium) und das T steht für die Röhrenform (tube). Die meisten großen Lampenhersteller nennen diese Lampe aber SOX, weshalb sie unter diesem Namen auch sehr geläufig ist.

Hochdruck Entladungslampen (HID)

Der englischen Bezeichnung High Density Discharge Lamps folgend, wird diese große Gruppe oft mit HID Lampen abgekürzt. Der höhere Druch in den Lampen bezieht sich jeweils auf die Betriebszustände. Sowohl in Hoch- als auch in Niederdrucklampen herrscht ein leichter Unterdruck, wenn sie kalt sind. Bei HID-Lampen ist die für alle Gasentladungslampen existierende Anlaufzeit deutlich länger. Jeder Anlaufvorgang ist mit einem erhöhten Verschleiß an den Elektroden verbunden, so daß sich mit kürzeren Betriebszeiten die Lebensdauer der Lampe verringert. (Wenn die Lampe stets nur für 1,25 Std. betrieben wird, verringert sich die Lebenszeit auf 40%. HID-Lampen lassen sich in drei Hauptfamilien, die im folgenden angesprochen werden.

Quecksilberdampflampen

Durch den im Vergleich zu Leuchtstofflampen höheren Betriebsdruck nimmt die Konzentration angeregter Atome zu. Dadurch entstehen weitere Hg-Linien (auch im sichtbaren Bereich). Ohne die Beschlämmung des Kolbens mit Leuchstoff, hötte diese Lampe ein blau-grünliches Licht, weil ihr die roten Spektrallinien fehlen. In Verbindung mit dem Leuchtstoff entsteht ein bläulich-weisses Licht (in der klassischen Bauform 4200K, bei einem Farbwiedergabeindex von 45).

Diese Lampen wurden früher besonders in der DDR viel als Industrie- und Strassenbeleuchtung eingesetzt. Seit einigen Jahren befindet sich die Quecksilberdampf-Hochdrucklampe auf dem Rückzug. Im Rahmen der EuP-Richtlinie (vgl.Problemfeld Lichtverschmutzung#Gesetze) wurde 2009 ihr Aus beschlossen, da sie für zu wenig wirtschaftlich befunden wird. Ihre Effizienz liegt günstigstenfalls bei rund 60 lm/W und ihre Lebensdauer beträgt inzwischen ca. 16.000std.

Im LBS werden Quecksilberdampf-Hochdrucklampen meist mit HME bezeichnet. (H für die Lichterzeugungsart: hochdruck, M für Mercury, Quecksilber und E für die vorherrschende ellipsoide Form.) Vielfach dürfte auch die Osram-Bezeichnung HQL oder die von Phillips HPL geläufig sein.

Halogen-Metalldampflampen

Ersetzt werden Quecksilberdampf-Hochdrucklampen von Halogen-Metalldampflampen. Sie gleichen sich prinzipiell allerdings sind im Entladungsgefäß der Halogen-Metalldampflampen neben Quecksilber Halogenverbindungen verschiedener Metalle und sogenannte seltene Erden (z.B. Dysprosium, Thulium, Holmium) enthalten. Die Halogenide sorgen für eine größere Teilchendichte der seltenen Erden im Lichtbogen, was wiederum ein kontinuierliches Lichtspektrum, hohe Farbwiedergabestufe und eine hohe Lichtausbeute (ca. 100 lm/W) ermöglicht. Halogen-Metalldampflampen können sowohl glühlampenähnliche als auch tageslichtähnliche Beleuchtung erzeugen. In Verbindung mit elektronischen Vorschaltgeräten erreichen sie eine Lebensdauer von 30.000 Stunden.

Halogen-Metalldampflampen lassen sich weiter unterteilen in Quarzglas- und Aluminiumoxid-Keramikbrenner unterscheiden. Letzere halten noch höhere Drücke aus und erreichen damit höhere Lichtausbeute und noch bessere Farbeigenschaften.

Im Aussenbereich finden Halogen-Metalldampflampen in immer stärkerem Maße Anwendung in der Strassenbeleuchtung. Das weiße Licht mit guten Farbwiedergabe-Eigenschaften wird zur Zeit angeblich von vielen Menschen als besonders angenehm empfunden, während die orangenen Farbtöne in Miskredit geraten. Im Stadtbereich, wo nachts durch die vielen Lichtquellen eine permanente Dämmerung herrscht, trifft das weiße Licht den mesopischen Helleempfindlichkeitsbereich des menschlichen Auges besser. In richtig dunkler Umgebung ist hingegen das orangene Licht der Natriumdampflampen auf die skotopische Helleempfindung besser angepasst. Für die Menschen die dem weißen Licht nachts ausgesetzt sind, bedeutet dies möglicherweise ein höheres gesundheitliches Risiko.

Nach dem LBS beginnt die Bezeichnung der meisten (aller tubusförmigen) Halogen-Metalldampflampen mit HIT (H für Hochdruck, I für Iodide=Halogen. (HIT-CE mit Keramikbrenner CE=ceramic). Bekannter dürften aber auch hier die Bezeichnungen von Osram: HQI (HCI für Kramikbrenner) oder auch HMI für Lampen aus dem Film/Veranstaltungsbereich oder von Phillips: HPI (CDM für Keramikbrenner) sein.

Natriumdampf-Hochdrucklampen

In der Strassenbeleuchtung immer noch führend sind die Natriumdampf-Hochdrucklampen. Bei dieser Lampe beruht die Lichterzeugung wie bei der Natriumdampf-Niederdrucklampe auf der Emission der Natriumlinien. Nur ist sie hier über ein größeres Wellenlängengebiet verteilt. Die Farbwiedergabe-Eigenschaften sind etwas besser als bei der Niederdruckvariante und der Farbeindruck ist auch weniger deutlich Orange. Der Brenner besteht aus Alluminiumoxid-Keramik. Die verbesserte Farbwiedergabe geht auf Kosten der Effizienz, aber die Natriumdampf-Hochdrucklampe erreicht immer noch beachtliche 150 lm/W (wie die besten LEDs). Natriumdampflampen brauchen zwischen 5 und 15 Minuten Anlaufzeit.

Die Lebensdauer erreicht bis zu 30.000 Stunden. Über die Lebensdauer hinweg steigt die Lampenspannung charakteristisch bei dieser Lampenart ständig an, wobei die Lampenleistung ein maximum durchläuft und zum Ende der Lebenserwartung hin wieder abfällt. Dieses Verhalten entsteht im Zusammenwirken mit dem in der Regel verwendeten konventionellen (induktiven) Vorschaltgerät. Es gibt aber auch einige neuere Natriumdampfhochdrucklampen, die an elektronischen Vorschaltgeräten betrieben wird, wie zum Beispiel die bekannte Philips Lampe mit dem Produktnamen CosmoPolis. Für EVGs gibt es auch farboptimierte Natriumdampf-Hochdrucklampen, die sogar bei der Warenpräsentation eingesetzt werden.

In der LBS Terminologie sind Natriumdampf-Hochdrucklampen an ihren Anfangsbuchstaben H für Hochdruck und S für Sodium=Natrium zu erkennen. Meistens sieht man HSE (E für ellipsoid), aber auch HST (T für tubular=röhrenförmig). Bei Osram werden diese Lampen mit NAV benannt und bei Phillips mit SON.

LED-Lampen

Licht emittierende Dioden (LED) sind elektronische Halbleiterbauelemente, die Licht (auch UV und Infrarot) emittieren, wenn elektrischer Strom durch sie fließt. Das physikalische Prinzip ist ähnlich wie bei den Entladungslampen. Strahlung entsteht, weil freie bzw. freigewordende Elektronen auf ein niedrigeres Energieniveau wechseln. Anders als bei Entladungslampen findet die Lichterzeugung in einem Festkörper statt. Auch LED brauchen ein strombegrenzendes Mittel.

Halbleiter sind sind Festkörper, die abhängig von der Temperatur elektrischen Strom entweder leiten oder nicht leiten. Dioden sind elektrische Bauelemente, die Strom nur in eine Richtung passieren lassen. Im Fall der Leuchtdiode handelt es sich um einen (meist weniger als einen Quadratmillimeter kleinen) Halbleiterkristall, in dem zwei Halbleiterzonen unterschiedlicher Leitungsart zusammenstoßen. Die unterschiedlichen Zonen entstehen durch unterschiedliche Dotierung des Kristallmaterials. Durch Dotierung werden fremde Atome mit unterschiedlicher Anzahl an Bindungselektronen in das Kristallgitter eingebracht. Dabei entsteht in der einen Zone ein n-Leiter (n wie negativ), also eine Zone in der überschüssige Leitungselektronen existieren, und in der anderen Zone ein p-Leiter (p wie positiv), der durch einen Überschuss an sogenannten Löchern, also positiven Ladungszuständen, existiert.

Schematische Darstellung von n- bzw. p-Dotierungen. Hier mit Phosphor bzw. Aluminium dotiertes Silicium. Quelle: Wikipedia

Die Schicht im Halbleiterkristall, wo die unterschiedlich dotierten Zonen zusammenkommen hat die elektrische Funktion einer Diode. Sie wird zu einer Sperrschicht, wenn der Pluspol einer Spannung am n-Leiter angelegegt wird (Sperrichtung). Im umgekehrten Fall jedoch, wenn der Pluspol am P-Leiter angelegt wird (Durchlassrichtung), fließt ein Strom. Dabei findet Rekombination, also die Verbindung freier Elektronen mit ionisierten Atomen statt. Die dadurch freiwerdende Energie wird bei der Leuchtdiode in Form von Licht abgegeben. Die Energielücke zwischen dem freien und dem gebundenen Zustand der Elektronen bestimmt direkt die Wellenlänge des emittierten (monochromen) Lichts. Durch die Wahl des Materials des Halbleiterkristalls und die unterschiedliche Dotierung der beiden Schichten, kann man die Größe der Energielücke beeinflussen und somit die Lichtfarbe der Diode bestimmen. Für ausführlichere Beschreibungen der Funktionsweise von Leuchtdioden siehe z.B.led-info.de oder den Wikipedia-Eintrag.

Schematische Darstellung eines LED-Halbleiterkristalls. Quelle: nullohm.de

Der Halbleiterkristall (der sogenannte Chip) ist das eigentliche leuchtende Element einer Leuchtdiode. Er ist zwar sehr klein, leuchtet aber anders als z.B. eine Glühlampe hauptsächlich "nach vorne". (Er ist ein Lambert-Strahler.) Der LED-Chip ist meist in ein durchsichtiges Gehäuse eingebettet, das schützt und zusätzlich eine optische Lichtlenkung bewirkt. Die Spannung wird über die Anode mittels eines hauchdünnen Golddrahtes von oben auf den Chip gegeben. Er ist in eine Reflektorwanne eingebettet, die gleichzeitig die Verbindung zur Kathode ist und als Wärmesenke funktioniert. Der effektive Abtransport der Wärme ist bei der Konstruktion von LEDs entscheidend, da der Halbleiterkristall durch zu starke Erwärmung zerstört wird. Die populäre Aussage, LEDs seien kalte Lichtquellen ist falsch. Richtiger müsste man sagen. LEDs dürfen unter keinen Umständen heiß werden.

Schematische Darstellung einer einfachen 5mm Leuchtdiode. Quelle: led-info.de

Um weißes Licht aus einer Leuchtdiode zu bekommen, können entweder drei Chips (Rot, Grün, Blau) in eine LED eingebaut werden, um so in der Mischung weißes Licht zu erhalten, oder es wird eine blau leuchtende LED mit einem Leuchtstoff überzogen, der einen Teil des blauen Lichts in gelbes umwandelt und dadurch in der Mischung Weißlicht entstehen läßt. Letztere Methode ist einfacher, besser kontrollierbar und wird viel häufiger verwendet. Es werden Farbwiedergabeindizes bis Ra90 erreicht.

Farbe	Wellenlänge (nm)	Flußspannung (V)	Halbleitermaterial
Infrarot	> 760	< 1.9	Gallium-Arsenid (GaAs) Aluminium-Gallium-Arsenid (AlGaAs)
Rot	610 bis 760	1.63 bis 2.03	AlGaAs Gallium-Arsenid-Phosphid (GaAsP) Aluminium-Gallium-Indium-Phosphid (AlGaInP) GalliumIII-Phosphid (GaP)
Orange	590 bis 610	2.03 bis 2.10	GaAsP AlGaInP GaP
Gelb	570 bis 590	2.10 bis 2.18	GaAsP AlGaInP GaP
Grün	500 bis 570	2.18 bis 4.0	Indium-Gallium-Nitrid (InGaN)/GalliumIII-Nitrid (GaN) GaP AlGaInP Aluminium-Gallium-Phosphid (AlGaP)
Blau	450 bis 500	2.48 bis 3.7	Zink-Selenid (ZnSe)(erreichte nie Marktreife) InGaN Silizium-Karbid (SiC) (geringe Effizienz) Silizium (Si) (in Entwicklung)
Violett	400 bis 450	2.76 bis 4.0	InGaN
Lila	verschieden	2.48 bis 3.7	LED mit rotem und blauem Chip LED mit rotem Phosphor als Leuchtstoff weiße LED mit lila Plastiklinse
Ultraviolett	< 400	3.1 bis 4.4	Diamant (C) Aluminium-Nitrid (AlN) Aluminium-Gallium-Nitrid (AlGaN) Aluminium-Gallium-Indium-Nitrid (AlGaInN)
Weiß	breites Spektrum	3.5	blauer oder UV Chip mit gelbem Phosphor als Leuchtstoff drei Chips RGB (selten)

Quelle: englischsprachige Wikipedia

Es lassen sich drei Bauformen von LEDs unterscheiden: Die Standard-LED (oft auch T-Type-LED genannt) ist "bedrahtet", hat also Beinchen, die von unten an eine Platine angelötet werden. Neben der klassischen zweibeinigen Standard-LED gehört auch die Superflux- (Spider-, Piranha-) LED zu den bedrahteten LEDs. Die Superflux-LEDs haben aber vier Beine und können mehrere Chips enthalten. Standard-LEDs haben meist ein kuppelförmiges Kunststoffgehäuse, das mehrere Funktionen hat. Reflektion stellt ein großes Problem bei der Auskopplung des Lichts aus dem Chip dar. Die Kuppelform des Gehäuses verringert dieses optische Problem. Ausserdem stellt die Gehäuseform eine Linse dar, die das austretende Licht bündelt.

Die zweite Bauform sind SMD LED, wobei SMD für "Surface Mounted Device" steht. Diese oft sehr kleinen Bauteile werden von oben auf die Platine aufgelötet, was meist im industriellen Prozess geschieht.

Als drittes gibt es die COB Bauform. COB steht für "Chip On Board". Der LED-Chip wird dabei direkt auf eine Platine aufgebracht ohne ein eigenes Gehäuse. Das Vereinfacht zum einen die Kontaktierung über Drähte und verbessert auch die Möglichkeiten zur Wärmeabfuhr. Der Chip wird dann vergossen. Mit dieser Technologie können auch viele Chips sehr nahe beieinander untergebracht werden, so daß sehr Leistungsfähige LED-Lampen entstehen.

Seit einiger Zeit werden LEDs gebaut, die immer mehr Leistung aufnehmen können und dementsprechend auch mehr Lichtleistung abgeben. Dies ist die Voraussetzung für den Einsatz von LEDs in der Allgemeinbeleuchtung, vor allem in der Aussenbeleuchtung. LEDs, deren Leistungsaufnahme 1W oder mehr beträgt werden HP LED (High Power-LEDs) genannt. Sie können sowohl in SMD als auch in COB Bauweise gefertigt werden. Stets ist bei ihnen jedoch eine besonderes Wärmemanagement nötig, um die bei diesen Leistungen vermehrt anfallende Abwärme abzuführen.

Für den Betrieb von LEDs ist ein sehr konstanter Strom notwendig, da die Stromstärke bei Halbleiterdioden exponentiell zur Spannung steigt. Ein geringer Anstieg der Spannung kann eine LED zerstören, denn sie kann einen starken Anstieg der Stromstäke zur Folge haben. Mit der Stromstärke steigt zwar auch die Leistungsaufnahme und damit die Helligkeit der LED, aber leider auch die Wärmeentwicklung, die den Chip zerstören würde. Für den Betrieb von LEDs ist daher mindestens ein Vorwiederstand oder Konstantstromquelle nötig, bei Netzbetrieb ein Netzteil, in dem die Spannung transformiert und gleichgerichtet wird. Zusätzlich wird oft eine Steuerelektronik verbaut, damit LEDs angesteuert (u.a. gedimmt) werden können. LEDs benötigen anders als Entladungslampen keine Anlaufzeit und können sehr schnell an- und ausgeschaltet werden.

Generell gilt bei LED: Je wärmer sie betrieben werden desto geringer wird ihre Effizienz und Lebensdauer. Sie haben generell eine sehr hohe Lebensdauer und fallen sehr selten ganz aus. Mit zunehmendem Alter verringert sich der Lichtstrom, da sich die Kristallstruktur des Chips verändert. Bei der Produktion lassen sich kleine Qualitätsunterschiede nicht vermeiden, wodurch eine nachträgliche Selektion nach Farbe, Durchlasspannung und Lichtausbeute nötig wird.

Eine verlässliche Angabe zum Wirkungsgrad von LEDs zu machen, erweist sich als schwierig. Erstens ist es ein entscheidender Unterschied, ob die Anschlußleistung des LED-Bausteins in Relation zum Lichtstrom gesetzt wird, oder die Leistung, die in eine realexistierende LED-Lampe gesteckt werden muß. Letzteres verringert den Wirkungsgrad da durch den Vorwiederstand oder das Netzteil eine entscheidende Verlustleistung den Wirkungsgrad verringert. Zweitens haben unterschiedliche Quellen teilweise erheblich abweichende Angaben. Drittens darf man nicht vergessen, daß der Wirkungsgrad in Lumen/Watt die Helle-Empfindung des menschlichen Auges berücksichtigt und nicht nur die Strahlungsleistung. Das kann bestimmte Farben bei monochromen Lichtquellen "benachteiligen".

Insgesamt kann man aber bei gebotener Vorsicht festhalten, daß die wundersame Sparsamkeit, die den LEDs im öffentlichen Bewußtsein zugestanden wird, so nicht existiert. Die höchsten nachweisbaren Ergebnisse liegen Anfang 2009 noch immer bei rund 100 lm/W, der durchschnittliche Wert liegt weit darunter bei 20 - 40 lm/W. Mit diesen Werten liegen LEDs zwar über Halogenglühlampen (von klassischen Glühlampen ganz zu schweigen), sie bleiben aber doch sehr deutlich unter den Leuchtstoffröhren, und erst recht unter den 200 lm/W der Natriumdampf-Niederdruck-Lampe. Immerhin können sich LEDs inzwischen mit den Kompaktleuchtstoffröhren vergleichen.

Ein entscheidendes Kriterium bei der Beurteilung der Effizienz der LEDs ist aber auch ihre geringere Größe. Sie konkurrieren eben nicht mit den riesigen Natriumdampf-Niederdrucklampen, sondern sie werden zum Beispiel dort eingesetzt, wo bisher kleine Halogenglühlampen vorherrschten: Bei mobilen Leuchten (Taschenlampe, Fahrrad- und Autoscheinwerfer), im Innenbereich (bisher noch vorwiegend als Deko). Mit einer Effizienz von 100 lm/W bei sehr guter Farbwiedergabe erreichen LEDs auch die Metallhalogendampflampen und könnten deren Einsatzbereiche in der Projektortechnik, bei Film- und Fernsehen, erobern.

Neuerdings werden LEDs aber auch zunehmend für den Aussenbreich verwendet. Es gibt immer mehr Strassenleuchten, die mit LED operieren und es werden Gebäudeanstrahlungen mit LED vorgenommen (siehe "Bruchsaler Bunsenbrenner" im Abschnitt Mentalität LEDs eröffnen hier scheinbar viele Möglichkeiten, was auch viele unüberlegte bzw. für den Nachthimmel schädliche Auswirkungen haben kann. Bei den Anwendungen als Strassenbeleuchtung stehe ich dem LED-Hype kritisch gegenüber. Möglicherweise ergibt sich durch die gerichtete Charakteristik des LED-Lichts ein Vorteil in der Effizienz, es ist aber sehr fraglich, ob damit die Effizienz von Natriumdampf-Lampen tatsächlich schon überholt werden kann. Eine Diskussion dazu kann z.B. in diesem Blog (vor allem in diesem Kommentar) nachgelesen werden.

LEDs werden (noch) nicht von den Kodifizierungsbemühungen des LBS erfasst. Das liegt zum Teil vielleicht an der Besonderheit, daß bei den LEDs der Unterschied von Lampe und Leucht verschwimmt. LEDs haben oft schon durch ihre Lambert-Charakteristik und ihre Ummantelung ein so gerichtetes Licht, daß der Leuchtenkörper keinen Reflektor oder Gehäuse mehr benötigt. Andersherum ist es aber bei Hochleichstungs-LEDs nötig, den Leuchtenkörper so zu entwerfen, daß er dazu beiträgt, die Wärme abzuführen also die Funktion der Lampe zu gewährleisten. LED-Lampen werden meist als komplette "Module" verkauft. Angefangen bei der allgebrauchstauglichen E27 gesockelten LED-Birne, die aus mehreren LEDs besteht, über LED-Reihen, die Leuchtstoffröhren ersetzen können, bis zu flächigen LED-Platinen als Fliesen u.v.m., gibt es eine reiches Angebot von LED-Modulen.

Während auf zu den Vorteilen des LEDs neben den bereits erwähnten noch die Robustheit für den Einsatz im Aussenbereich spricht, gibt es noch zwei Punkte, die die Darkskytauglichkeit einschränken. Sie werden in der englischen Wikipedia als "blue-light hazard" und "blue pollution" bezeichnet. Die erste "blaue Gefahr" ergibt sich durch die hohe Leuchtdichte, die LEDs erreichen. Im blauen Spektralbereich, der auch bei den kaltweißen LEDs vorhanden ist, kann das durchaus zu Schäden an den Augen führen. Besonders im Aussenbereich können durch unüberlegte Werbe-Lichtanlagen solche Gefärdungen entstehen. Das zweite, die "blaue Verschmutzung" bezieht sich ebenfalls auf die kurzwelligen Anteile vom weißen LED-Licht. Diese Anteile haben einen größeren Anteil an der Streuung in der Atmosphäre, was im Abschnitt Entstehung der Lichtverschmutzung erläutert wird. Darüberhinaus ist das kaltweiße Licht wesentlich insektenunfreundlicher als z.B. das gelbe Natriumdampflicht.

Dennoch gibt es Bereiche, wo LED darkskyfreundlich eingesetzt werden können. Aussen wie Innen kann ihre Monochromatiziät benutzt werden, um nachtfreundliches Licht zu installieren. Gesockelte gelbe oder rote LED-Birnen könnten im Innenbereich die gesundheitlichen Gefahren eingschränken, und aussen die Insekten schonen, oder die Dunkeladaptation der menschlichen Augen erhalten. Besonders bei privaten Bereich, wo eine dezente Beleuchtung zum Beispiel des Eingangsbereichs von Häusern ausreicht, sind (vorzugsweise rote und gelbe) LEDs sehr sinnvoll.

Leuchten

Das Zauberwort der guten Aussenbeleuchtung heißt "voll abgeschirmt". Voll abgeschirmte Leuchten lassen 0%, also kein Licht in den oberen Halbraum, also über Horizontniveau entweichen. Gewissheit über die voll abeschirmte Charakteristik einer Leuchte gibt es nur, wenn der Hersteller fotometrische Daten in Tabellenform oder als eine sogenannte "Lichtstärkeverteilungskurve" (LVK) bereitstellt. Wie man dieses liest und was sie aussagt, beschreibe ich im Abschnitt zur Fotometrie. Um eine solche "LVK" zu erstellen, muss man die Dienste und Apparate eeines geeigneten und zugelassenen Labors in Anspruch nehmen, weshalb es für viele Billigprodukte keine LVK gibt.

Es gibt aber einfache Grundregeln, mit denen man eine sehr gute grobe Abschätzung über die Darkskytauglichkeit eines Produktes machen kann.

1. Das Leuchtmittel darf nicht zu sehen sein. Wenn man die Leuchte von der Seite betrachtet, sich also mit den Augen auf dem Horizontniveau der Leuchte befindet, darf man keinen direkten Einblick in die "Glühbirnen" (korrekt: Lampe) haben. Das ist auch logisch, weil jeder direkte Einblick auch einen direkten Lichtaustritt bedeuten würde.
2. Die Glasabdeckung der Leuchte sollte aus Klarglas bestehen. milchige Gläser streuen das Licht, was meist die Gefahr erhöht, dass Licht in unerwünschte Richtungen strahlt. Ausserdem absorbiert milchiges Glas mehr Licht und verschwendet dadurch etwas Energie
3. Die Glasabdeckung sollte flach und nicht gewölbt sein. Eine schüsselförmige Abdeckung hat Eigenschaften einer Linse. Sie bricht einen Teil des Lichts und lenkt es teilweise in unerwünschte Richtungen. Dieser Punkt betrifft vor allem Strassenleuchten. Strassenleuchten mit konvexen Abdeckungen können theoretisch in Längsrichtung der Strasse eine größere Fläche ausleuchten. Das liegt im Interesse der Betreiber, weil dadurch ein größerer Mastenabstand gewählt werden kann. Es hat allerdings auch eine stärkere Blendwirkung auf die Verkehrsteilnehmer und Anwohner zur Folge. Durch die flacheren Abstrahlwinkel erhöht sich zusätzlich die Reflektivität der Strasse.(to do: schematische darstellung der ablenkung durch schüssleförmige leuchten)
4. Die Fläche des Lichtaustritts sollte horizontal montiert sein. Sobald eine Leuchte in einem Anstellwinkel montiert wird, tritt Licht über Horizontniveau aus. Auch diese Aussage stimmt vor allem für klassische Strassenleuchten, was anhand der Illustrationen deutlich werden sollte.

(to do: schematische darstellung zur horizontalen montage)

Die einzige dieser Grundregeln, die uneingeschränkt gilt, ist die erste. Es gibt eine Reihe von Leuchtentypen, die von diesen Regeln nicht erfasst werden, aber dennoch darkskytauglich sind. Ich versuche im folgenden, die wichtigen Leuchtentypen vorzustellen.

• Kugelleuchten

Es gibt keine sinnvollen Kugelleuchten, sondern bei ihnen steht immer der dekorative Aspekt im Vordergrund. Kugelleuchten, die auf einem Mast sitzen, können konstruktionsbedingt nur die geringste Lichtmenge nach unten lenken, weil dort ja der Mast im Weg ist. Das gilt nicht für Kugelleuchten an Pendelmasten. Aber auch die haben nur einen geringen Anteil nutzbaren Lichts. Es gibt Kugelleuchten, die den Anteil des nach unten strahlenden Lichts vergrößern, indem die die obere Halbkugel lichtundurchlässig machen, oder indem sie die Lampe mit Schattern (Lamellen) versehen, die das Licht nach unten lenken sollen. Beide Varianten sind aber nicht in der Lage sämtliches Licht über Horizontniveau auszuschließen. Lamellen reflektieren immer auch einen Teil des Lichts nach oben. (To Do:Schematische Darstellung: Warum Lamellen nicht alles Licht nach unten lenken)

• Pollerleuchten und Lichtstelen

Ebenso ungeeignet sind in den allermeisten Fällen Säulenförmige Leuchtkörper, da auch sie ihr Licht in aller Regel planlos in den Raum abgeben und meist rein dekorativen Charakter haben.

Dekorative darkskyuntaugliche Lichtstelen am Bahnhof Berlin Lichtenberg.(Foto: Jan-Herbert Damm)

Auch Säulen- oder Pollerleuchten mit Schattern sind nicht wirklich darkskyfreundlich, wegen der Reflektionen von den Oberseiten der Lamellen (s.o).

Es gibt allerdings auch einige Ausnahmen. So kann das Leuchtmittel abgeschirmt im Kopf der Säule verborgen sein und das Licht über einen Reflektor nach nach unten abgeben.

Eine darkskyfreundliche Säulenleuchte, bei der die Lampe abgeschirmt ist.(Foto: Katalog Hess)

• Laternen und Wandleuchten

Bei Leuchten, die Laternencharakter haben, ist meist das Leuchtmittel im Gehäuse deutlich sichtbar. Dadurch ist der größte Anteil der typischen Leuchten, die man oft an der Aussenwand von Privathäuser sieht, Murks. Sie blenden mehr, als dass sie den gewünschten Bereich beleuchten. Vielfach werden diese Leuchten nach ihrem dekorativen Wert bei Tag ausgewählt und nicht nach ihrer Beleuchtungsqualität des nachts.

Typische Wandleuchte, bei der die Lampe blendet. Es wird viel Licht horizontal und nach oben abgegeben aber nur wenig auf den Boden vor dem Haus. (File: Katalog Heibi, nachbearbeitet)

Dennoch gibt es auch unter den laternenartigen Leuchten darkskytaugliche Produkte. Wie bei den Pollerleuchten ist es notwendig, dass die Lampe verborgen im Deckelbereich der Laterne angebracht ist, und das Licht über einen Reflektor nach unten lenkt. Der Reflektor ist nicht zwingend nötig. Ohne seine lichtlenkende Wirkung ist der Nutzlichtanteil der Leuchte aber sehr gering.

Diese Laterne hat eine verborgene Lampe (File: Katalog Se'lux)

• Sportplatzleuchten und Werbetafeln

Die massiven Flutlichtanlagen von Sportplätzen können eine massive Beeinträchtigung der Nachthimmelsqualität zur Folge haben. Das gleich gilt für Werbetafeln, die massiv von unten angestrahlt werden. Für beide Anwendungen gibt es darkskyfreundliche Varianten. Für derartige Beleuchtungsaufgaben sind asymmetrische Reflektoren die richtige Wahl. Auch hier ist das Leuchtmittel von der Seite nicht zu sehen. Das Licht wird über einen Reflektor sehr weit "nach vorne" gelenkt und über diese Fläche sehr gleichmäßig verteilt. (To Do: Schematische Darstellung eines asymmetrischen Fluters) Die Form des Reflektors ermöglicht die Beleuchtung einer großen Fläche. Auf diese Weise kann auch eine Werbetafel gleichmäßig (von oben) beleuchtet werden, ohne dass der Abstand zwischen Tafel und Leuchte besonders groß sein muss.

Freibad Neukölln: Licht für eine Plakatwand ist im Grunde unnötig und trägt zur Lichtverschmutzung bei. Aber durch eine Beleuchtung von oben kann dies minimiert werden.

• Indirektes Licht

Seit einigen Jahren wird indirektes Licht modern. Dabei strahlt eine Leuchte von unten nach oben auf einen reflektierenden Schirm. Dieser Reflektor lenkt das Licht dann zum Boden, wo eine sehr gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche entsteht. Manchmal befindet sich die Lampe im Mast einer Leuchte, so daß die Lichtquelle selbst gar nicht zu sehen ist. In diesem Fall blendet die Leuchte nicht, selbst wenn man unmittelbar daneben steht. Diese Lichtsysteme können darkskyfreundlich sein, wenn die Leuchte so konstruiert ist, dass wirklich der gesamte Lichtstrom auf den Reflektor trifft. Da der Lichtkegel aber zum Rand hin schwächer wird, ist es für die Hersteller "teuer" eine solche Leuchte darkskytauglich zu konstruieren. Sie müssen einen großen Reflektor bauen, der am Rand wenig nutzbares Licht empfängt. Viele Systeme mit indirektem Licht haben einen Strahler, die bei der Montage geneigt werden kann. Das birgt das Risiko, dass ein prinzipiell gutes Lichtsystem schlecht installiert wird.

Eigentlich sollen die in der Wand eingelassenen Strahler das Licht von unten auf das gewölbte Dach strahlen, um es indirekt zu verteilen. Ein großer Teil verfehlt aber das Dach und geht direkt nach oben. Foto: Jan-Herbert Damm, Bahnhof Berlin Lichtenberg.

Lichtfarben

Farbtemperatur und Farbwiedergabe-Index von Lampen

Aus Darksky-Sicht ist das Thema Lichtfarbe zum einen in Bezug auf die Umweltwirkung von Licht im Aussenbereich interessant. Informationen zur Wirkung von unterschiedlich farbigem Licht finden sich in den Abschnitten zur Gesundheit und zur Flora und Fauna. Zum zweiten spielt die Lichtfarbe eine Rolle bei der Bewertung und Anwendung von Lampen.

Die Kodierung der Lichtfarbe auf Lampen für Eilige:

Man liest die dreistellige Kodierung für die Lichtfarbe auf Lampen so: Die erste Ziffer steht für den Bereich des Farbwiedergabe-Index und die beiden folgenden Ziffern stellen die Farbtemperatur in abgekürzter Form dar. Die Lichtfarbe 827 zum Beispiel besagt, daß die Lichtquelle einen Farbwiedergabe-Indexbetrag zwischen 80 und 89 hat und daß die Farbtemperatur 2700K beträgt. Das Licht entspricht also dem einer 100W Glühlampe.

Lichtquelle	Farbtemperatur
Kerze	1500K
typische Natriumdampflampe	2000K
Glühlampe 40W	2200K
typische Halogenlampe	3000K
kaltweisse Leuchtstofflampe	4000K
Morgensonne	5000K
Bedeckter Himmel	6500K - 7500K
Tageslichtnorm D65	6500K
klares blaues nördliches Himmelslicht	15.000K - 27.000K

Quelle: Wikipedia

Hintergrund:

Die Farbtemperatur in Kelvin gibt nur grob an, ob das Licht einer Lampe gelb, weiß oder blau aussieht. Genau kann man die Farberscheinung eines Lichts nur mit den Farbkoordinaten des entsprechenden Lichts auf der CIE-Normfarbtafel angeben.

Die CIE-Normfarbtafel. Die Farben der Grafik stellen eine grobe Orientierung innerhalb des Farbraumes dar. Die auf Monitoren darstellbaren Farben beschränken sich eigentlich auf die dreieckige Fläche im Inneren der Grafik. Die Abbildung ist farblich daher auf die Monitor-Farbpalette herunter skaliert. Die Farbwiedergabe ist abhängig von Monitor und Betriebssystem. Für eine Vergleichbarkeit müsste eigentlich eine "Gammakorrektur" durchgeführt werden. (Quelle Wikipedia)

Der Farbraum wird dreidimensional mit x(rot), y(grün), z(blau) aufgespannt, wobei die dritte Dimension rechnerisch aus x+y+z=1 ermittelt wird. Der mit W bzw. E gekennzeichnete Weißpunkt gibt die Stelle an, an der die drei Grundfarben zu jeweils einem drittel vorhanden sind. Die hier Black-Body-Kurve genannte Plancksche Kurve gibt die Farborte eines schwarzen Strahlers (auch Planckscher Strahler) in Abhängikeit von seiner Temperatur an. Der schwarze Körper ist ein idealisierter (theoretischer) Körper, der ein nur von der Temperatur abhängiges Spektrum abgibt. Von Farbtemperatur [T_F] dürfte genaugenommen nur gesprochen weren, wenn die Lichtfarbe einer untersuchten Lampe genau auf dieser Kurve liegt. Nur dann hat die Lichtquelle die gleiche Farbe wie ein Planckscher Strahler der Temperartur T.

In der Praxis werden aber "ähnlichste Farbtemperaturen" angegeben, mit denen beschrieben wird, welcher Farbtemperatur ein bestimmtes Licht am ähnlichsten ist. In der Grafik bezeichnet A den Farbort des genormten Glühlampenlichts und B denjenigen des genormten Tageslichts. (Beide Normen sind inzwischen ausgesetzt und werden durch andere genauer definierte ersetzt, vgl. dazu den o.g. Wikipedia-Artikel zur Normtafel.) Je weiter der tatsächliche Farbort einer Lampe von der planckschen Kurve entfernt ist, desto weniger aussagekräftig ist die Kelvin-Angabe auf der Verpackung.

Die Farbtemperatur sagt nur etwas über die Lampe aus, der Farbwiedergabe-Index (R_a) hingegen hat einen Bezug zum beleuchteten Objekt. Dieser Index dient also als zusätzliches Maß für die Lichtgüte der Lichtquelle. "Der Farbwiedergabeindex bringt zum Ausdruck, wie stark sich die Farbe eines Objektes bei der Beleuchtung mit zwei verschiedenen Lampen ändert." (Lexikon Licht und Beleuchtungstechnik).

Es werden verschiedene Bezugslichtarten verwendet: Für Farbtemperaturen bis 5000K wird die Plancksche Kurve als Maßstab genommen. Jede Lichtquelle auf dieser Kurve hätte einen Farbwiedergabe-Index von 100. Praktisch gesehen wird also meist mit dem Licht einer Glühlampe verglichen. Für Farbtemperaturen über 5000K werden Tageslichtspektren als Maßstab verwendet. Jede Bezugslichtart hat unabhängig von der Spektralverteilung per Definition R_a100. Eigentlich sollte mit jeder Farbwiedergabe-Index Angabe auch die Bezugslichtart mitangegeben werden. Das ist bei den Angaben auf den Lampen oft nur impliziert. Wenn man sich das Beispiel von oben vor Augen führt: die Lichtfarbe 827 impliziert, daß glühlampenartiges Normlicht die Bezugslichtquelle sein muss, weil 2700K unter der 5000K-Grenze liegt. Die Lichtfarbe 865 hingegen bezeichnet den selben Farbwiedergabe-Indexbereich, gibt aber 6500K an. Bezugslichtart muß daher eine Tageslicht-Normlichtart sein. Beide Lampen haben einen sehr guten Farbwiedergabeindex, obwohl sie sehr unterschiedlich aussehendes Licht produzieren.

Zur Berechnung des Farbwiedergabe-Index wird ein Vergleich der Lichtquelle und der Bezugslichtquelle anhand von Testfarben angestellt und dann ein Mittelwert errechnet. Der Vergleich bezieht sich auf die ersten acht von 14 in der DIN 6196 genormten Farben und kann als eine Quantifizierung der Farbverschiebung verstanden werden.

Din Testfarben (Quelle: Wikipedia)

Genau genommen werden also die acht Farbwiedergabe-Indizes R₁ bis R₈ gebildet, addiert und dann durch acht geteilt um, den Mittelwert R_a zu bilden. Insofern müsste man ganz genau formulieren, daß der Farbwiedergabe-Index angibt, inwieweit einzelne Farbanteile des Lichts einer Lichtquelle mit denen einer Bezugslichtart übereinstimmen.

Oft werden Lichtquellen werden auch in Farbwiedergabestufen eingeteilt:

Farbwiedergabestufe	Ra-Bereich	subjektive Bewertung
1A	90≤Ra≤100	sehr gut
1B	80≤Ra≤90	sehr gut
2A	70≤Ra≤80	gut
2B	80≤Ra≤70	gut
3	40≤Ra≤60	weniger gut
4	20≤Ra≤40	weniger gut

Der Farbwiedergabe-Index ist kein prozentualer Wert und er wurde in gewisser Weise willkürlich festgelegt. Deshalb sind auch Werte unter Null möglich, wie aus nachstehender Tabelle mit typischen Indexwerten hervorgeht.

Lampe	Index Ra
Glühlampe	bis 100
Leuchtstofflampe weiß de Luxe	85...100
Leuchtstofflampe weiß	70...84
LED weiß	70...95
Quecksilberdampf-Hochdrucklampe	45
Halogen-Metalldampflampe	60...95
Natriumdampf-Hochdrucklampe standard	18...30
Natriumdampf-Hochdrucklampe warmweiß	80...85
Natriumdampf-Niederdrucklampe	-44

Die Lichtquelle mit der besten Lichtausbeute hat auch die schlechteste Farbwiedergabe. Das heißt umgekehrt auch, daß eine gute Farbwiedergabe immer auf Kosten der Lichtausbeute geht. Die Glühlampe hat dementsprechend eine miserable Lichtausbeute. Ganz so schlecht ist das Ergebnis bei Lampen mit Tageslicht-Bezugslichtquellen nicht, aber für eine Lichtquelle mit tageslichtähnlichem Spektrum müssen im Vergleich zur besten Lichtausbeute der Natriumdampflampe immer Einbußen in der Effizienz hingenommen werden.

Eine gut geschriebene, ausführliche Einführung in das Thema Farben generell findet man auf der Scandig-Seite

Fotometrie

In der Fotometrie wird Licht in Bezug auf die physiologische Helligkeitsempfindung des menschlichen Auges bewertet (nicht nach seiner physikalischen Leistung wie bei der Radiometrie). Für die Beleuchtungstechnik dient die Fotometrie dazu, u.a. Leistung, Wikungsgrad, Richtung, Farbqualität von [[Glossar#Lampen|Lampen] und [[Glossar#Leuchten|Leuchten] zu beurteilen. Aus Sicht der Darkskyfreundlichkeit interessiert vor allem die Fähigkeit der Leuchte, das Licht ausschließlich nach unten abzugeben.

Um festzustellen, in welche Richtung Licht mit welcher Intensität von einer Lichtquelle abgegeben wird, benötigt man einen sogenannten Goniofotometer. Dieses Gerät misst Kugelförmig um eine testweise eingespannte Lichtquelle herum die Lichtstärke. Das Ergebnis ist eine tabellarische Auflistung von Lichtstärkewerten, die graphisch als Lichtstärkeverteilungskurven (LVK) wiedergegeben werden können. Anhand einer LVK kann man die Auswirkung einer Leuchte auf ihre Umwelt ermessen.

Grafik einer Lichtverteilunskurve. Credit: www.cielobuio.org

Auf dieser Darstellung sieht man eine Kugelleuchte und eine dazugehörige LVK. Die radialen Linien verweisen auf den Winkel, in dem das Licht abgestrahlt wird und die Keise zeigen verschiedene Intensitäten des Lichts. Auf dem 90 Grad Strahl schneidet die Kurve den 50 Candela Kreis. Das bedeuted, daß die Kugelleuchte auf dem Horizontnivau mit einer Intensität von 50 Candela pro 1000 Lumen leuchtet. LVKen werden generell für eine Lichtmenge von 1000 Lumen angegeben, um die vielen verschiedenen Leuchtmittel vergleichen zu können. Die tatsächlichen Intensitäten lassen sich dann einfach errechnen. Angenommen man verwendet in der Kugelleuchte eine Natrium-Hochdruck-Lampe, die bei 100W ca. 10.000 Lumen erreicht, so wird die Lichtintensität bei 90 Grad Abstrahlwinkel 50 x 10.000 / 1.000 = 500 Candela betragen. Es ist leicht zu erkennen, daß diese Leuchte nicht darkskytauglich ist. Die LVK verrät, daß der Großteil des Lichts nach oben abgegeben wird. Nach unten, wo es gebraucht wird, gelangt am wenigsten Licht.

Bei diesem zylindrischen "Downlight" hingegen wird alles Licht in einem schmalen Winkel von 60 Grad (zwichen 30 und 330 Grad) nach unten geliefert. Vergleicht man die Lichtintensitäten beider Leuchten bei 0 Grad (also vertikal nach unten) so kommt man für die selbe 100W Lampe auf eine Intensität von 600 x 10.000/1.000 = 6.000 cd für das Downlight und auf 25 x 10.000/1.000 = 250 cd für die Kugelleuchte.

In diesen beiden LVKen ist jeweils nur eine graphische Linie für jede Leuchte angegeben. Das funktioniert nur, weil beide Leuchten rotationssymmetrisch sind, also von oben betrachtet in alle Richtungen gleichmäßig Licht abgeben. Das ist nicht bei allen Leuchten der Fall und auch nicht wünschenswert. Bei Strassenleuchten möchte man zum Beispiel, daß sie in Richtung des Strassenverlaufs möglichst breit strahlen. Gleichzeitig sollen sie in Querrichtung möglichst nur die Strasse selbst und nicht auch die angrenzenden Gärten oder sogar Schlafzimmerfenster beleuchten.

Um eine LVK für eine asymmetrische Leuchte zu erstellen müssen verschiedene Ebenen betrachtet werden.

In dieser Darstellung verschiedene sogenannte C-Ebenen dargestellt. Die Drehachse ist vertikal. A- und B-Ebenen sind weniger gebräuchlich. Bei beiden ist die Drehachse horizontal (für A-Ebenen im rechten Winkel zur Leuchtenachse und für B-Ebenen mit ihr identisch). Für die Bewertung der darkskytauglichkeit reicht eine Betrachtung der C-Ebenen aus, wenn die Leuchtenachse horizontal ist. Sobald die Leuchte angewinkelt installiert ist, was bei Strassenleuchten häufig der Fall ist, müssen die Werte entsprechend des Neigungswinkels korrigiert werden. Ausreichend für eine grobe Einschätzung der meisten Leuchten sind zwei Ebenen: rechts-links (0-180 Grad) und vorne-hinten (90-270 Grad). Bei Strassenleuchten bezeichnet demzufolge die Ebene C0-180 die Ebene, die längs der Straße verläuft, und die Ebene C90-270 gibt rechtwinklig dazu die Ebene quer zur Strasse an.

Dies ist eine typisches Diagram für eine darkskyfreundliche Straßenleuchte. Es ist leicht zu erkennen, daß (bei den drei angegebenen Ebenen) kein Licht über Horizontniveau abgegeben wird. Schon bei ungfähr 70 Grad ist die Lichtabgabe für alle drei Ebenen abgeschnitten, um verkehrsteilnehmer nicht zu blenden. Die Lichtintensität in längsrichtung der Strasse (rote Linie) ist größer als quer zur Strasse (blaue Linie). In Querrichtung ist zudem der Bereich hinter der Leuchte abgeschnitten, um zu vermeiden, daß Licht auf die Häuserfassaden fällt. Eine dritte Ebene (grüne Linie) zeigt, dass die Leuchte bei 15 Grad eine Intensitätsspitze hat. Man kann annehmen, daß es auf der anderen Seite bei 165 Grad, ebenso ist. In diese Richtungen liegen die entferntesten gegenüberliegenden Fahrbahnränder, die auch noch ausgeleuchtet werden sollen.

Auf einem Polardiagramm werden meist die LVKen für zwei bis drei Ebenen angegeben. Die Genauigkeit ist meist sehr gering. Ausserdem wird nicht berücksichtigt, wie sich die Werte verändern, wenn die Leuchte geneigt installiert wird. Um hierüber Klarkeit zu bekommen, ist es nötig die Lichtstärkeverteilung in tabellarischer Form zu erhalten. Manche Hersteller bieten solche Tabellen an. Vielfach gibt es aber auch standardisierte Dateien für jede einzelne Leuchte, die Lichtstärkedaten neben anderen Informationen kodiert enthält. Leider ist die Standardisierung in diesem Bereich nicht besonders gut gelungen, so daß es mehrere unterschiedliche Formate gibt. Während im Europäischen Raum meist sogenannte Eulumdat Dateien angeboten werden, benutzt man in den USA sogenannte "ies"-files und in Großbritannien noch ein anderes Format. Einen Überblick über die verschiedenen Standards bietet Ian Ashdown (pdf 1.2MB, S.11f, S.31ff). Diese Dateien lassen sich zwar auch händisch interpretieren, einfacher ist es allerdings mit geeigneten Programmen. Eine schnelle und rohe Lösung bietet Jan Hollans Programm ies2tab, das als Open Source Programm vorliegt. Bequemer mag für viele ein ausgewachsenes Lichtplanungsprogramm wie Dialux oder Relux sein, das ies- und eulumdat-Formate direkt einlesen kann bzw. gleich Herstellerdatenbanken einbindet. Sie sind allerdings nicht im Quellcode zu bekommen und laufen nur unter MS-Windows.

Für eine ausführliche Einführung in fotometrische Begriffe und Zusammenhänge empfehle ich die Scandig-Seite.

Checkliste für nachthimmelfreundliche Aussenbeleuchtung

Wenn Sie dies lesen, gehören Sie hoffentlich schon zu den Menschen, die Licht -besonders im Aussenbereich- nicht mit Gleichgültigkeit begegnen. Sie haben sich vielleicht schon von Licht gestört gefühlt und schätzen Dunkelheit als knappes Gut. Vielleicht haben Sie sogar schon unerwünschte Erfahrungen mit Lichtverschmutzung gemacht, und möchten etwas dagegen unternehmen. Sollte dies noch nicht zutreffen, können Sie sich im Einstiegsabschnitt einen Überblick über die Problematik verschaffen.

Bevor man sich an die Installation von Aussenbeleuchtung macht, sollte man sich über einige Dinge Klarheit verschaffen. Die folgende Checkliste gibt einen groben Leitfaden dazu. Ähnliche 5-Punkte-Listen gibt es auch bei lichtverschmutzung.de und auf der schweizerischen Lichtverschmutzungs-Seite und auf den Seiten des tschechischen Darksky Protagonisten Jan Hollan.

• 1. Warum Licht?

Muss das, was Sie beleuchten wollen, wirklich beleuchtet werden? Die Hauptursache für die Lichtflut ist die weltweite exponentielle Zunahme von Beleuchtung. Jede Neuinstallation trägt dazu bei, auch wenn es darkskyfreundliches Licht ist. Fragen Sie sich, wem ihr Beleuchtungswunsch wirklich nützt und wie gross der Schaden sein könnte. Wägen Sie ab. Ist die Motivation für die Beleuchtung vielleicht Eitelkeit? Haben Sie das nötig? Wieviel ist Ihnen umgekehrt Dunkelheit (und Ruhe) wert? Wenn es Ihnen um Sicherheit geht, sehen Sie die Dunkelheit als Ihren Verbündeten an! Sie kennen sich zuhause aus, ein Eindringling findet sich in einer fremden dunklen Umgebung schlechter zurecht. Fragen Sie sich auch, ob das Design der Leuchte oder die Beleuchtung im Fordergrund steht. Wenn es um die Leuchte als Design-Objekt geht, bedenken Sie, daß die Leuchte selbst nachts kaum zu sehen ist, dann zählt nur noch ihre Beleuchtungsqualität.

• 2. Wieviel Licht?

Die Beleuchtungsstärke ist ausschlaggebend für das Maß der Lichtverschmutzung einer Installation. Verwenden sie prinzipiell so wenig Licht wie nötig für eine Aufgabe. Der Gedanke "Viel hilft viel" stimmt bei Licht ganz und gar nicht. Richtig ist aber "Wo viel Licht, da viel Schatten". Das gilt insbesondere für Sicherheitsbeleuchtungen. Eine helle Ausleuchtung macht dunkle Schlagschatten, in denen sich ein Eindringling verbergen kann. Bedenken Sie auch, dass eine geringe Wattage auch geringere Energiekosten und eine geringere Belastung der Umwelt bedeutet.

• 3. Welches Leuchtmittel?

Es gibt schädliches und weniger schädliches Licht. Wählen Sie die für Ihren Zweck effektivste Lampe . Kompaktleuchtstofflampen (Energiesparlampen) haben einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als als traditionelle "Glühbirnen" oder Halogenlampen. Wählen Sie auch die richtige Farbe des Lichts. Weißes, blaues, und grünes Licht sind schädlicher für Menschen und für manche Flora und Fauna, als gelbes und rotes Licht. Wählen Sie eine weiße Lichtquelle nur, wenn eine gute Farberkennung bei der Beleuchtungsaufgabe unbedingt erforderlich ist. Ausführlichere Informationen zu guten und schlechten Lampen bietet die Seite über Darksky-Aspekte bei Lampen.

• 4. Wohin mit dem Licht?

Wichtiges Kriterium ist auch die Richtung des Lichts. Das Grundprinzip lautet: Kein Licht über Horizontniveau! Die Lichtflut könnte entscheidend verringert werden, würde kein Licht mehr nach oben abgestrahlt. Deshalb achten Sie darauf, nur voll abgeschirmte Leuchten zu verwenden. Im Abschnitt Leuchten wird erklärt, woran Sie darkskyfreundlichen Leuchten erkennen können. Grundsätzlich ist Licht im Aussenbereich nur in Richtung Boden nötig. Wenn Sie aber dennoch meinen, ein Gebäude oder eine Werbetafel oder ähnliches beleuchten zu müssen, dann befolgen Sie bitte diesen Grundsatz: Nur von oben nach unten beleuchten!

• 5. Wann beleuchten?

Sehr selten ist eine durchgängige Beleuchtung wirklich notwendig. Fragen Sie sich, wann es für ihr Beleuchtungsobjekt Betrachter gibt. Gebäude und Werbetafeln müssen zu später Stunde definitiv nicht beleuchtet sein. Auch Strassen- und Gehwegbeleuchtungen können abeschaltet, gedimmt oder nach Bedarf eingeschaltet werden. Es muss nicht immer kompliziert sein. Am einfachsten ist es, wenn derjenige, der etwas sehen will, die Beleuchtung an- und wieder ausschaltet. Vielleicht kann eine automatisierte Schaltung sinnvoll sein (Zeitschaltsysteme, Bewegungsmelder).

Aktiv werden

Was man gegen die Lichtflut tun kann

In erster Linie geht es bei der Lichtflut immer noch darum, einen Mentaliätswandel zu befördern. Man kann bei sich selbst beginnen, indem man seine eigenen künstlichen Lichtquellen kritisch betrachtet und darüberhinaus auch draußen sich bei jeder Gelegenheit fragt, ob Lichtemissionen sinnvoll und notwendig sind, ob sie nach unten gerichtet oder nach oben strahlen, ob Sie vielleicht sogar blenden oder anders störend sind. Störendes Licht betrifft uns vor allem dort, wo wir wohnen, wo wir die meiste zeit unseres lebens verbringen. Daher sollte man dort auch anfangen, etwas dagegen zu unternehmen.

Beginnen Sie damit, in ihrer unmittelbaren Gegend die größten Verschmutzer ausfindig zu machen. Dann machen Sie die Verantwortlichen darauf aufmerksam und bitten Sie, Ihnen zu helfen, die Situation zu verbessern. Im folgenden finden Sie einige Hinweise, die Sie nutzen könnten, wenn Sie sich an die jeweiligen Verschmutzer wenden möchten.

• Nachbarn

Es ist selten sinnvoll, seinen Nachbarn in frontaler Konfrontation zu begegnen. Bedenken Sie, daß der Nachbar meist keine Ahnung hat, daß Sie ein Problem mit nächtlichem Licht haben. Erklären Sie ihm die Problematik und bitten Sie ihn um Hilfe. Die meisten Menschen helfen gerne, wenn sie können. Bedenken Sie, daß oft Sicherheitsbedürfnis die Ursache für die Beleuchtung ist. Erklären Sie vielleicht mit Hilfe der Abschnitte zur Sicherheit, daß Licht und Sicherheit statistisch nicht zusammenhängen. Vielleicht können Sie auch punkten, indem Sie die Einsparmöglichkeit anhand von Zahlen zeigen und den Nachbarn dazu anregen, zumindest die Dauer der Beleuchtung einzuschränken. Wenn das alles nicht Hilft, können Sie immer noch die Konfrontation suchen. Es gibt Gerichtsurteile, die nachbarunfreundliches Licht verboten haben. Argumente und Zahlen sind auf vielen Internetseiten zu finden. Praktisch orientiert allerings auf Englisch ist diese Textsammlung von der IDA.

• Privatinvestoren

Hier gilt das gleiche wie oben. Zusätzlich hat sich gezeigt, daß die Presse durchaus Interesse an der Problematik findet und sich in einigen Fällen dadurch etwas bewegt hat. (Vgl: das Beispiel vom Bruchsaler Bunsenbrenner.)

• Gemeinde/Stadt/Bezirk

Gemeinden haben eine Verkehrssicherungspflicht. Sie müssen dafür sorgen, daß der öffentliche Strassenraum beleuchtet wird. Als normativer Leitfaden dient Ihnen dabei die DIN/EN 13201. Diese Norm ist aber kein Gesetz! Gemeinden müssen sich keineswegs daran halten, sondern haben einen großen Handlungsspielraum. Alte Beleuchtungsanlagen erfüllen sehr oft die in der Norm genannten Ziele nicht und dadurch ist die Vekehrsicherungspflicht offenbar nicht verletzt. Gemeinden haben aber auch die Pflicht, die Gesundheit ihrer Bürger und eine intakte Umwelt zu gewährleisten. In diesem Rahmen sind sie auch gehalten, die private oder öffentliche Beleuchtung so zu reglementieren, daß diese Ziele nicht verletzt werden. Eine Gemeinde kann einzelnen Gewerben Auflagen machen, zum Beispiel einer Dikothek einen Sky-Beamer verbieten. Sie hat aber darüberhinaus auch die Möglichkeit, eine Beleuchtungsverordnung zu erlassen, in der generelle Regeln festgelegt werden. Eine Gemeinde hat aber auch weitere Möglichkeiten, sich auf eine bestimmte Beleuchtungspolitik festzulegen, wie man am Beispiel Augsburg studieren kann.

Die Strassenbeleuchtung muß von geeigneten in Lichttechnik ausgebildeten Planern geplant werden und in der Regel vom Rat/Senat/Bürgerschaft abgesegnet werden. Dennoch ist ist es erstaunlich, wie ungeeignet die Strassenleuchten oftmals ausfallen. Vielfach scheint die Entscheidung angesichts des Designs der Leuchten und nicht aufgrund ihrer lichttechnischen Eigenschaften getroffen zu werden. Die Gemeinden müssen zwar neue Beleuchtungsanlagen ausschreiben, dennoch haben Sie oftmals direkte Kontakte zu einzelnen Herstellern, von denen sie standardmäßig ihre Leuchten beziehen. Diese Geschäftsbeziehungen können zwar meist nicht in Frage gestellt werden. Dennoch gibt es Entscheidungspielräume, weil viele Hersteller auch darkskyfreundliche Produkte im Angebot haben. Städte führen oft Listen, in denen die Leuchten aufgeführt sind, die in der Stadt verbaut werden können, sollen andere installiert werden, müssen sie erst in diese Listen aufgenommen werden. Manchmal kaufen Städte die gesamten Strassenbeleuchtungsangelegenheiten von der Planung bis zur Wartung als Dienstleistung von Unternehmen ein. Das verringert ihre Einflußnahme auf diesen Bereich und führt dazu, daß man sich als Bürger an eine dritte Partei wenden muß. Große Städte (z.B. Karlsruhe) haben manchmal einen "Masterplan Licht", in dem die Konzepte, Ziele und Prinzipien der städtischen Beleuchtung festgelegt werden.

Sie können Ihre Gemeinde allgemein auffordern, sich für darkskyfreundliches Licht einzusetzen. Sie können aber auch eine konkrete beeinträchtigung ihrer Lebensqualität zum Anlaß nehmen, sich für darkskyfreundliche Beleuchtungsanlagen einzusetzen. Ein solcher Anlass kann eine Strassenleuchte sein, die in Ihren Garten oder Ihr Schlafzimmer scheint, oder es können generell blendende Strassenleuchten in Ihrer Gemeinde sein. Auch ein auf Kosten Ihrer Steuergelder von der Stadt schlecht oder unnötig beleuchtetes Gebäude, kann zum Anlass genommen werden, sich gegen die Lichtflut einzusetzen.

• Sich organisieren

Natürlich können sie sich auch organisieren. Als Dachorganisation bietet sich die International Darksky Association (IDA) an. Diese Organisation hat auch Ableger in Europa, ist aber doch vor allem in den USA präsent. Astronomische Vereine in Deutschland wie zum Beipiel die Vereinigung der Sternenfreunde beschäftigen sich hierzulande mit dem Thema Lichtflut.

17:16, 19. Feb. 2012 JanHD

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