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El cielo nocturno y la contaminación lumínica


La salida al mercado de los diodos emisores de luz -LED- significó hace muchos años una revolución tecnológica de primer orden. Más de 100 años de iluminación con lámparas incandescentes de diversos materiales, lamparas fluorescentes y de otros tipos han terminado en un modelo de iluminación increiblemente eficaz, barato y de larga vida. Los LED han inundado todas las actividades del ser humano, desde señalización y control hasta la iluminación interior de las casas pasando por irrumpir con fuerza en el campo de la automoción. Prácticamente no hay una aplicación luminosa donde los LED no se hayan instalado ya.

Pero no todo es positivo. La llegada de los LED a la iluminación pública de calles, plazas y carreteras ha traido un grave problema que no ha sido tenido en cuenta ante los enormes beneficios comerciales de una aplicación pública de esta tecnología. Desde hace algunos años, ayuntamientos, diputaciones, cabildos, gobiernos autónomos e incluso el gobierno estatal, se han lanzado, en nombre de la ecología, a una desenfrenada carrera par cambiar las anteriores luminarias públicas de vapor de sodio por los nuevos led blancos de alta eficacia. Carteles anunciando con orgullo este cambio adornan calles y carreteras, cuiudades y pueblos; y no solo en nuestro pais.

Con esta charla intentaremos aclarar cual es el efecto real de este tipo de iluminación pública y proponer soluciones al problema.

Como aficionados a la Astronomía nos interesa que las condiciones nocturnas de observación sean lo más adecuadas posibles. En el caso de la isla de El Hierro, salvo episodios con calima, el factor transparencia está asegurado porque estamos lejos de los lugares generadores de contaminación por partículas, fundamentalmente industrias y tráfico intenso de vehículos. La misma isla carece de capacidad contaminante en ese sentido, ya que su parque de vehículos es reducido y la única industria contaminante es la central eléctrica de Llanos Blancos con escasa repercusión en nuestra atmósfera. La turbulencia del aire es una propiedad muy local, pero hay lugares en la isla con unos valores aceptables para la observación astronómica.

Sin embargo el brillo del fondo del cielo u oscuridad nocturna está en peligro progresivamente creciente. Partiendo de un cielo extraordinariamente oscuro, lejos de Europa y de otro focos de contaminación luminosa, nos encontramos con una especie de carrera entre las instituciones herreñas destinada a cambiar todo el sistem de iluminación público por LED blancos de alta eficacia.

¿Porqué este cambio? De un lado la clase política se encuentra, como vimos en los carteles anteriores, con generosas cofinanciaciones procedentes ni más ni menos que de la Unión Europea, via el ministerio correspondiente que las avala como un ejemplo de progreso y ahorro energético. Por otro lado, los técnicos encargados de la realización del cambio eligen de un catálogo de fabricantes que siempre presenta los LED blancos de alta eficacia como la solución más adecuada al problema de la iluminación pública.

Estas imágenes muestran la diferencia entre contemplar un cielo nocturno con contaminación y sin contaminación.

Parece claro que un valor natural y gratuito, como es la obscuridad nocturna, se puede perder invirtiendo gran cantidad de dinero. Para que el cielo desaparezca hay que realizar un gran esfuerzo material y económico, consiguiendo iluminar la superficie del planeta mientras estamos durmiendo.

El problema no es meramente astronómico, ya que afecta también a seres vivos diurnos, que pueden encontrar problemas para dormir, y nocturnos, que se ven desconcertados por la iluminación artificial, peligrando su sistema de vida que se basa en la oscuridad.

Suponiendo que las autoridades competentes tomaran conciencia del problema y estuvieran dispuestas a cambiar algo para resolverlo, la solución pasaría por tres acciones: variar la iluminación dependiendo de la hora, dirigir las luminarias exactamente hacia abajo y elegir el tipo de lámpara más adecuado a cada función.

En la imagen vemos un paseo con una iluminación excesiva que, además, se dirige en todas dirtecciones. Este caso es habitual en pueblos y ciudades españolas.

En este otro caso vemos un campo deportivo mal iluminado. Prácticamente no hay ningún recinto deportivo donde se hayan tenido en cuenta medidas anticontaminación.

La solución es tan fácil como un diseño que ilumine sólo el terreno de juego, no las gradas, ni las casas adyacentes, ni el paisaje a su alrededor. Vemos en la imagen la forma correcta de cubrir las luminarias para dirigir el haz de luz donde debe ir con un evidente ahorro de energía y un necesario respeto por el entorno.

Todos los modelos de luminarias son susceptibles de mejora para alcanzar resultados no contaminantes. En esta imagen, a la izquierda, se puede ver una luminaria tipo clásico enormemente contaminante ya que, al tener la lámpara en su centro, irradia casi en todas direcciones. A la derecha la solución correspondiente: con el mismo aspecto externo la lámpara está ahora dentro de la parte superior de la luminaria, de forma que su luz sólo puede salir a través de un vidrio plano horizontal. De esta forma toda la energía se traduce en luz hacia abajo.

Pero también hay que tener en cuenta el tipo de lámpara. Desde luego no da igual una que otra. La luz del Sol es una mezcla de colores (longitudes de onda en Física)y la preponderancia de uno u otro en cada tipo de lámpara depende de su naturaleza y composición. Hay una escala en grados Kelvin (escala distinta a la que estamos acostumbrados cuya diferencia para nuestra exposición no tiene importancia) que establece una relación entre la temperatura y el color por lo que se ha venido en llamar algo confusamente temperatura de color.

Esta temperatura figura en el exterior de las cajas que contienen lámparas para que podamos hacernos una idea del color que emiten. De todos los colores el que más contamina por su facilidad de dispersarse en la atmósfera es el azul. Esta contaminación de día da lugar al color del cielo en nuestro planeta. De noche, sin Sol, el cielo debería estar oscuro, pero si hay una luminaria mal orientada que dispersa luz en la atmósfera, el cielo pierde progresivamente su oscuridad; si el color principal es el azul el resultado es desastroso: máxima contaminación y oscuridad drásticamente disminuida.

Y aquí es donde llega la sorpresa. Los diodos emisores de luz -LED- emiten naturalmente en azul; vemos en la imagen un espectro de las emisiones de un led blanco de alta eficacia. La punta más alta de emisión corresponde a unos 460 nanómetros, es decir, al color azul. Entonces ¿porqué los vemos blancos? Sabemos que la luz del Sol es una mezcla de colores, pues bien, la forma de hacer pasar el azul del LED por blanco es introducir ciertas sustancias en el interior de la lámpara que se caracterizan porque cuando reciben radiación azul la reemiten en otros colores -principalmente como se ve en la imagen verde amarillento-, dando como resultado una mezcla que tiende al blanco azulado. Esto se hace para intentar asimilar el espectro del LED al del Sol que vemos en la imagen en segundo plano.

Así que la conclusión algo desconcertante es que los LED blancos de alta eficacia emiten principalmente en azul, que es el color que más fácilmente se dispersa por la atmósfera, es decir, el más contaminante. Y estamos llenando las carreteras y calles de este tipo de luz.

Pero los efectos de la dispersión del color azul en la oscuridad nocturna se extienden hasta la esfera biológica.

En los seres humanos existe un mecanismo biológico que facilita el sueño nocturno y nos reactiva de día. El elemento clave es la melatonina, una hormona que se crea principalmente en una pequeña glándula de nuestro cerebro llamada glándula pineal. Esta hormona es capaz de rebajar el ritmo de funcionamiento de todos los órganos del cuerpo creando en nosotros la sensación que conocemos como tener sueño.

Pero ¿como sabe la glándula que es de noche para empezar a producir melatonina y comenzar el ciclo de descanso? La glándula está conectada al nervio óptico y es especialmente sensible a las alteraciones del las celulas de la retina que se encargan de los colores (conos).Estos conos detectan que disminuye el azul del cielo al atardecer y que aumenta al amanecer.

Por lo tanto si la glándula pineal recibe un aviso de color azul -aunque sea de noche- entenderá que es de día y, por tanto, dejará de producir melatonina para que los órganos se reactiven. Esto se traduce en dificultades para dormir de noche. Y hay que recordar que los LED aparentemente blancos, en realidad, son azules. En consecuencia los LED blancos de alta eficacia en la iluminación pública pueden tener influencia en la falta de sueño de las personas más sensibles si sus viviendas están situadas en una zona con iluminación de este tipo.

La sensibilidad circadiana es el nombre que se le da a la influencia del color sobre la glándula pineal que regula nuestro ciclo de sueño; circadianos (cerca del día) es el nombre de los procesos biológicos que son diarios .En esta imagen se comparan la sensibilidad circadiana con la curva de emisión de los LED que vimos anteriormente. El punto de máxima sensibilidad circadiana coincide con el de máxima emisión del LED, es decir, con el azul. Esto muestra la facilidad con que la glándula pineal puede confundir la luz de un LED con la de el Sol.

En internet es fácil encontrar información sobre la relación entre los LED blancos de alta eficacia y la melatonina.

La solución a este problema es relativamente sencilla:poner lámparas LED de alta eficacia naranjas. Esto elimina casi totalmente la dispersión en la atmósfera (contaminación lumínica) y totalmente el problema de la melatonina. Hay que destacar que los LED blancos tienen su utilidad, pero no en la iluminación pública sino en lugares donde se puedan apagar a la hora de dormir.

Desgraciadamente, aunque ya existen LED naranjas para iluminación pública están menos visibles en los catálogos, y llevará algún tiempo que puedan competir abiertamente con los blancos. Mientras no lleguemos a ese punto, no sería mala idea retrasar el cambio a LED en aquellos lugares donde la iluminación pública es a base de lámparas de sodio de alta presión, y con más razón si son de baja presión.

Como puede apreciarse en esta tabla las eficacias de las lámparas de sodio no están muy alejadas de las de los LED por lo que la justificación de eficacia para el cambio no es muy contundente. Hasta la generalización de los LED naranjas para la iluminación pública se deberían conservar las redes actuales, si su eficacia es comparable.

Intentemos convencer a las autoridades municipales de la necesidad de conservar la oscuridad nocturna esperando, para hacer un cambio en la iluminación pública, a una tecnología segura para la biología y no contaminante para la observación del cielo de noche. Gratis tenemos un patrimonio de enorme valor y para perderlo tenemos que invertir mucho dinero. Es para pensarlo.