[論文レビュー] The Artificial Sky Luminance And The Emission Angles Of The Upward Light Flux

P. Cinzano, F. J. Diaz Castro|arXiv (Cornell University)|Nov 19, 1998

Impact of Light on Environment and Health参考文献 2被引用数 12

ひとこと要約

この論文は、都市からの上向き光放出がさまざまな高度角で人工的空の輝度にどのように寄与するかをモデル化し、水平線から0°〜10°の間の光放出が遠方の地点でのスカイグローに顕著に寄与することを示している。主な発見は、10°未塔の上向き放出が、それより高い角度のすべての放出を合わせたものと同等の影響を持つことであり、暗黒空域に近い地域でのスカイグロー低減を実現するためには、こうした放出を全上向き光の10％以下に制限する厳格な管理が不可欠である。

ABSTRACT

The direction of the upward light emission has different polluting effects on the sky depending on the distance of the observation site. We studied with detailed models for light pollution propagation the ratio $(b_{H})/(b_{L})$, at given distances from a city, between the artificial sky luminance $b_{H}$ produced by its upward light emission between a given threshold angle $θ_{0}$ and the vertical and the artificial sky luminance $b_{L}$ produced by its upward light emission between the horizontal and the threshold angle $θ_{0}$. Our results show that as the distance from the city increases the effects of the emission at high angles above the horizontal decrease relative to the effects of emission at lower angles above the horizontal. Outside some kilometers from cities or towns the light emitted between the horizontal and 10°~is as important as the light emitted at all the other angles in producing the artificial sky luminance. Therefore the protection of a site requires also a careful control of this emission which needs to be reduced to at most 1/10 of the remaining emission. The emission between the horizontal and 10°~is mostly produced by spill light from luminaires, so fully shielded fixtures (e.g. flat glass luminaires or asymmetric spot-lights installed without any tilt) are needed for this purpose.

研究の動機と目的

• 都市の周囲のさまざまな距離における人工的空の輝度への、異なる高度角における上向き光放出の相対的寄与を定量化すること。
• 遠方の観測地点でのスカイグローを引き起こす主な原因となる放出角度を特定すること。
• 暗黒空域を保護するための光Pollution制御戦略を支援するために、スカイグロー低減に寄与するための放出角度の閾値を特定すること。

提案手法

• 都市中心部からの距離に応じた空の輝度をシミュレートするため、詳細な大気中光Pollution伝播モデルを開発した。
• 比 $ b_H / b_L $ を計算した。ここで $ b_H $ は $ \theta_0 $ から垂直方向までの放出による輝度であり、$ b_L $ は水平方向から $ \theta_0 $ までの放出による輝度である。
• 閾値角度 $ \theta_0 $ を変化させ、高角度と低角度の上向き放出の相対的影響を評価した。
• 器具のスプレイ光（漏れ光）が低角度放出（0°〜10°）に与える寄与を、特に器具のシャッタリング状態と関連付けて評価した。
• 数値シミュレーションを用いて、都市からの距離に応じて異なる放出角度の相対的重要度がどのように変化するかを評価した。
• 完全にシャッターされた器具（例：フラットガラス型や非対称スポットライト）が、低角度上向き放出を最小限に抑える効果を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 都市からの距離に応じて、異なる高度角における上向き光放出が人工的空の輝度に与える寄与はどのように変化するか？
• RQ2 水平線から0°〜10°の間の光放出が、より高い角度での放出と比べて相対的にどの程度の影響を持つのか？
• RQ3 器具のスプレイ光が、低角度上向き放出をどれほど支配的であるか？
• RQ4 遠方の地点でのスカイグロー低減を効果的に行うために、全上向き光放出のうち何パーセントを10°未塔に制限する必要があるか？
• RQ5 完全にシャッターされた器具は、低角度上向き光放出を最小限に抑えるためにどの程度効果的か？

主な発見

• 都市から数キロ以上離れた地点では、水平線から0°〜10°の間の光放出が、それより高い角度のすべての放出を合わせたものと同等の人工的空の輝度に寄与する。
• 比 $ b_H / b_L $ は距離が増加するにつれて減少し、遠方では高角度の放出が低角度の放出に比べて相対的に重要性を失うことが示された。
• 低角度の放出（0°〜10°）は、主に不適切にシャッターされていない器具からのスプレイ光に起因している。
• 暗黒空域を保護するためには、10°未塔の上向き光放出を全上向き光の10％以下に制限する必要がある。
• 完全にシャッターされた器具（例：フラットガラス型の器具や、傾きがない非対称スポットライト）は、低角度上向き光放出を最小限に抑えるために不可欠である。
• 本研究は、全上向き光を減らしても、低角度の放出を制御することが、光Pollution低減の観点で極めて重要であることを確認した。