Rozhovor Filipa Landy s Hynkem Medřickým
Životní prostředí na Zemi bylo od samého počátku existence naší planety formováno pravidelným střídáním dne a noci, obdobím světla a obdobím tmy. V tomto prostředí se vyvíjely živé organismy včetně člověka, které se přirozenému dennímu cyklu během mnoha milionů let přizpůsobily. Až do konce 19. století byly jedinými zdroji světla v nočním prostředí oheň, měsíc a hvězdy. Vynálezem umělého osvětlení a jeho masivním rozšířením však lidé začali bezprecedentním způsobem noční prostředí měnit v exteriéru i interiéru. Dokážeme dohlédnout všech důsledků, které s sebou tato změna přináší? O tom jsme hovořili se světelným expertem Hynkem Medřickým.
Nedávno jsme v časopise ERA21 publikovali recenzi1 na knihu švédského biologa Johana Eklöfa Manifest za tmu (Host, 2023). Proč je tma důležitá?
Tma je důležitá z mnoha důvodů. Vystavení se nadměrnému množství světla v noci je jednou z příčin špatné kvality spánku a desynchronizace vnitřních biologických hodin v našem organismu, tzv. cirkadiánního rytmu. Na tom už delší dobu panuje vědecká shoda, a dokonce se tím zabývá samostatný obor chronobiologie. Klíčovou roli zde sehrává hormon melatonin, který kromě regulace cyklu spánku a bdělosti působí jako silný antioxidant. Sice můžeme usnout i bez něj – zejména při homeostatickém tlaku na spánek, tedy při únavě –, nicméně v našem těle pak neprobíhají dobře regenerační a reparační procesy. Ukazuje se, že tvorbě melatoninu v našem těle brání část „bílého“ světelného spektra o kratších vlnových délkách. „Bílého“ v uvozovkách, protože bílé fotony neexistují – tuto barvu naše oko ve skutečnosti nikdy nevidělo, to si jen náš mozek poskládá dohromady fotony modré, zelené a červené. Stejně jako oko nikdy nevidělo černou, která je jen nejnižším jasem na jasové scéně.
Náš organismus je evolučně přizpůsobený přirozenému dennímu světlu, které je ve své podstatě elektromagnetickým zářením přicházejícím od slunce. Lidské oko je schopno zachytit vlnové délky od 380 do 780 nm. Ráno a večer převažují delší vlnové délky, tedy červená a oranžová, protože modré složky se odfiltrují při průchodu paprsků atmosférou. Během dne naopak převažují krátké vlnové délky (asi 450–520 nm), tedy modrá a azurová (když je modrá obloha, říkáme, že je „azuro“). A právě na toto záření jsou citlivé receptory na sítnici našeho oka, vnitřně senzitivní melanopsinové gangliové buňky, které zjednodušeně řečeno regulují tvorbu fotoperiodického hormonu melatoninu.2
Modrá složka spektra je přitom dnes ve velkém vyzařována většinou moderních světelných zdrojů na bázi LED technologií. Ať už se jedná o žárovky, nebo displeje telefonů, televizorů či počítačů. V nočních hodinách bychom se měli takovému světlu pokud možno zcela vyhnout, pokud se nechceme za několik let dozvědět diagnózu nějaké nepěkné civilizační choroby.
A asi nejde jen o člověka…
Téměř všechny druhy živočichů i rostlin mají hluboko v sobě zakódovaný rytmus střídání světla a tmy. Mnoho z nich přizpůsobilo svůj životní cyklus periodickým změnám délky dne během roku, více než polovina druhů je závislá na životě ve tmě. Masivní rozvoj umělého osvětlení v posledních desetiletích však změnil tvář nočního prostředí na mnoha místech k nepoznání. Rozdíl mezi dnem a nocí se stírá, což ovšem není bez následků. Data ukazují, jak bílé světlo v noci zásadně decimuje populaci hmyzu a ptáků. Za posledních 27 let vymizelo 75 % biomasy létajícího hmyzu3 – a ten přitom tvoří základ potravního řetězce a je hlavním opylovačem. Netvrdím, že za to může jenom umělé světlo, ale není sporu o tom, že na úbytku hmyzu nese svůj podíl viny. Kvůli umělému osvětlení bývají dezorientovaní i ptáci, stromy v blízkosti svítidel na podzim včas neshodí listy a jsou poškozeny mrazem. Nedávno jsem viděl v jedné pražské ulici kvést sakury – bylo 13. ledna. Kvetly proto, že byly omotané zdobnými světelnými řetězy. Jiné druhy naopak světlo využívají ve svůj prospěch – je tak narušena rovnováha v celém ekosystému. Nevhodné osvětlení rovněž dramaticky mění ráz noční krajiny.
Jak to, že s tím nikdo nic nedělá?
Světlem se takhle do hloubky téměř nikdo nezabývá. V praxi využívané technické normy dobře definují požadavky na osvětlení z funkčního hlediska, ale neposkytují dostatečnou ochranu před vedlejšími účinky. Projektanti operují s veličinami, které jsou platné jen pro denní (fotopické) vidění, v noci však musíme začít hodnotit osvětlovací soustavy jinak. Ještě donedávna neexistovaly normy, které by stanovily horní limit intenzity světla, hlídala se jen spodní hranice. V únoru loňského roku byla přijata nová česká technická norma ČSN 36 0459 Omezování nežádoucích účinků venkovního osvětlení, která bohužel jen legalizuje současný stav.
Neuvážený přechod z doposud používaných sodíkových výbojek se žlutou a oranžovou barvou světla na elektroluminiscenční diody (LED), bohaté na modrou složku světla, znamená zásadní zesvětlení noční oblohy. Světelní technici žádají hodně světla a výrobci na nežádoucí účinky nekoukají. Světlo obecně nadužíváme – v Česku je 1,3 milionu svítidel veřejného osvětlení. Každá lampa vytváří pro hmyz stejný signál jako slunce v poledne, v noci tak z jeho pohledu rozsvěcíme 1,3 milionu sluncí. Místo aby se hmyz věnoval reprodukci nebo shánění potravy, létá kolem lampy a nad ránem vysílením umírá, případně ho chytí pavouci, kteří logicky využívají vysoké koncentrace hmyzu na jednom místě a soukají si pavučiny v blízkosti světelných zdrojů. Nedávno jsem u jedné lampy naměřil 307 tisíc luxů.4
Což je více než trojnásobek poledního slunce v létě.
Ano, dokonce si takovými měřeními ničím svůj radiospektrometr, který má standardní hranici na 150 tisících luxech, protože se nepředpokládalo, že by někdo mohl měřit něco silnějšího. Běžný světelný technik vám řekne, že to není možné, protože veřejné osvětlení vytváří jednotky luxů, maximálně nízké desítky. Jenže on to podle normy měří na zemi, nikoli u světelného zdroje, kde létá hmyz.
Jak tedy nakládat s nočním osvětlením veřejného prostoru?
Určitě nemám nic proti LED diodám – jsou to v současnosti nejlepší umělé zdroje světla, které oproti starším technologiím šetří spoustu elektrické energie. Ještě víc bychom ale ušetřili, kdybychom nesvítili nadbytečně. Plýtvání energií při osvětlování je bohužel běžné: velká část světla často směřuje i do míst, která být osvětlená nemusejí nebo vyloženě nemají. Příklady nalézáme všude kolem sebe – kromě vozovky se svítí i do oken přilehlých domů, kromě kostela nebo jiné architektonické dominanty se svítí do přilehlého lesa. Naplno se svítí i pozdě v noci, kdy je provoz minimální a po ulicích už nikdo nechodí. Jen za pouliční osvětlení se přitom ročně utratí zhruba dvě miliardy korun z veřejných rozpočtů. Je zvláštní, že máme vyhlášky na noční klid, kdy jsou mezi 22.00 a 6.00 zakázány hluk a vibrace, ale o světle se v příslušné legislativě skoro nic nepíše. V Evropě se nám daří snižovat koncentraci skoro všech polutantů, ale světelné znečištění vzrostlo o více než 100 % za posledních třicet let. A přitom právě světelný smog se dá nejsnáze odstranit.
To ovšem neznamená přestat zcela svítit, že?
Samozřejmě, ale je nutné bílé osvětlení nahradit příjemným tlumeným oranžovým světlem (bez modré a zelené spektrální složky), které se podobá světlu zapadajícího slunce nebo plamenu svíčky. Elektrické osvětlení využívá naše civilizace 140 let, ale náš cirkadiánní rytmus se na něj nikdy nedokáže adaptovat. Musíme apelovat na projektanty i zodpovědné politiky, aby se snižovala nutná intenzita a zároveň aby se měnilo barevné spektrum záření. Myslím, že na LED žárovkách s modrými fotony bude za pár let napsáno varování, aby se s nimi nesvítilo po desáté večer. Stejně jako je dnes varování před zdravotními riziky kouření na krabičkách cigaret.
Když se ale v nočním městě sníží intenzita světla, uvidíme vůbec něco?
Lidské oko je přirozeně zvyklé přizpůsobovat se velkým rozdílům. Cirkadiánní rytmus je právě na vnímání těchto rozdílů založený – náš mozek musí dostat signál, kdy je noc a kdy je den. Intenzita osvětlení při letním slunečném dni může dosáhnout 100 tisíc luxů, hezký zimní den znamená třeba 30 tisíc luxů. Těsně před západem slunce už je to ale jen 1 tisíc, po západu osvětlenost klesá na jednotky luxů. Měsíční úplněk při zatažené obloze vytvoří pouze 0,1 luxu a to se děje jen dvanáctkrát do roka, nov představuje deseti- až stotisíciny luxu. Přesto jsme schopni i v takové noci vidět. Naše oko je připraveno za 24 hodin přijímat rozdíl i v sedmi řádech luxů. Stačí dát zraku čas se přizpůsobit. V přírodě se dá za úplňku krásně pohybovat bez baterky, a to proto, že zdroj světla je jediný – měsíc odrážející sluneční paprsky.
Problém je, že v běžném městě k této situaci nikdy nedojde. Lampy, výlohy, světelné reklamy nebo jedoucí auta nás stále oslňují a nedáváme oku šanci se na tmu adaptovat. Více než dvě třetiny obyvatel planety žijí v oblastech zasažených světelným smogem, v Evropě je to 90 % a v Česku už prakticky nenajdeme žádné místo se zcela přirozenou noční tmou.5 Spousta lidí si myslí, že když budeme hodně svítit, hodně uvidíme. Více světla ale neznamená více vidět. Když teď všechno umělé osvětlení o 90 % ztlumíme, uvidíme úplně stejně dobře. Ztlumit se ale musejí všechny světelné zdroje.
Častým argumentem pro pouliční osvětlení je bezpečnost a snížení kriminality nebo také snížení rizika dopravních nehod ve městě.
Noční veřejné osvětlení sice navozuje pocit bezpečí, ale světlo v noci nesnižuje nehodovost ani kriminalitu, což potvrdily světové studie.6 Tma sama o sobě dopravní nehody nezpůsobuje – to by k nim přece nemohlo docházet ve dne. Naopak každý sloup veřejného osvětlení představuje překážku a riziko nárazu.
Co ještě kromě kompletního zhasnutí nebo alespoň ztlumení zdrojů světla můžeme pro lepší světelné klima dělat?
Intenzitu osvětlenosti veřejných prostranství lze například regulovat právě výškou lamp a samozřejmě také správným nasměrováním světelného toku. Hodnotu osvětlenosti lze přibližně vypočítat pomocí vzorečku lux = lumen / vzdálenost světelného zdroje na druhou. Intenzita osvětlenosti tedy klesá s druhou mocninou vzdálenosti světelného zdroje od osvětlovaného povrchu. Pro názornost: když chceme docílit hodnoty jednoho luxu na vozovce (což je pořád násobně více, než dokáže vyprodukovat měsíc v úplňku), potřebujeme svítidlo o výkonu 36 wattů na šestimetrovém sloupu. Anebo svítidlo o výkonu 10 wattů na sloupu vysokém 1 metr. Snížení stožáru o 5 metrů tak může přinést více než trojnásobnou úsporu energie. Navíc se ušetří náklady na výrobu a údržbu, nižší sloupek nemusí mít tak hluboké základy a nezpůsobí tolik škody, pokud do něj narazí auto. 80 centimetrů vysoké sloupky můžete umístit 15 až 20 metrů od sebe a stále dobře uvidíte, aniž by vás jejich světlo oslňovalo.
Se světelným tokem souvisí i barva světla, respektive náhradní teplota chromatičnosti. Oranžového světla nepotřebujeme tolik, abychom dobře viděli, jako „studeného“ bílého. Pro účely nočního osvětlení se tedy nesmí instalovat LED diody simulující jasné polední světlo o teplotě 6 500 stupňů Kelvina.
A jak správně svítit v interiéru?
Základní poučka je stále stejná – stačí napodobovat slunce. Jako referenční období je nejlepší zvolit začátek června. Podívejte se, jak svítí slunce 1. června, a chovejte se tak po zbytek života. V zásadě vždy sledujeme tři parametry – intenzitu, spektrální složení světla a také úhel, pod kterým k nám paprsky přicházejí.
V interiérech trávíme čím dál více času, a proto se stírá rozdíl mezi dnem a nocí. Člověk, který žil v souladu s přírodou, byl během dne vystaven desítkám tisíc luxů, večer pak osvětlenosti v řádu pouhých jednotek luxů. Nyní se v kancelářích pohybuje osvětlenost v řádech stovek luxů a pak večer doma často také tak. Když přes den nemůžete ven na slunce, pohybujte se aspoň v blízkosti okna, abyste dostávali co nejvíce přirozené energie s azurovou složkou za účelem podpory kognitivních funkcí. Na světelné scéně by ve dne neměly být velké rozdíly v jasu – proto je lepší svítit z velkých ploch, nikoli z bodového osvětlení. Ideální jsou tak plošná svítidla nebo nepřímo osvětlující zdroje otočené směrem ke stropu.
Co se týče spektrálního složení, je velmi důležité vyladit si čas, abychom pracovali za bílého světla, relaxovali večer při oranžovém světle a spali v naprosté tmě. K ideálním osmi hodinám spánku bychom si měli přidat 90 minut přípravy, kdy už bychom neměli koukat do světla s modrými a zelenými fotony. Snahou je docílit, aby korelovaná teplota chromatičnosti večerního osvětlení nebyla vyšší než 2 700 K, ideálně však ne vyšší než 1 900 K, což zhruba odpovídá plamenu svíčky. Klasické žárovky s wolframovým vláknem nebo halogenky se stmívačem to uměly dobře simulovat, dnes to zajistí například LED žárovka svítící žlutě až oranžově.
V neposlední řadě bychom měli dbát na polohu zdroje světla. Polední slunce vždy přináší fotony shora, před západem sluneční záření přichází rovně a po západu slunce už 1,8 milionu let lidstvo využívá oheň na zemi. Proto doporučuji večerní osvětlení umisťovat pod úroveň očí.
Vzhledem k současnému způsobu práce architektů mě zajímá, zda existuje pomůcka pro ochranu zraku při celodenním koukání do monitoru počítače.
Bílé LED diody jsou s námi teprve od roku 2000 a práce u obrazovky není pro člověka přirozená. Standardní monitory vyzařují vlnové délky 450 nm, OLED displeje 460 nm v modrém pásmu. Dnes lze sice pořídit různé ochranné brýle na práci u obrazovky, u nichž výrobce deklaruje blokování modré složky, ale my jsme desítky z nich zkoušeli měřit a takové brýle, které by dokázaly modré světlo zcela odfiltrovat, jsme nenašli. Často umějí blokovat UV záření a fialovou složku, ale rozhodně ne modrou. Mnohem účinnější je nastavení softwarového filtru – některé jsou i zdarma a fungují pro různá zařízení. Pro den doporučuji přibližně 4 500 K a ve večerních hodinách si můžeme na displeji zapnout noční filtr. Obecně však nedoporučuji pracovat přes noc – po deseti letech se to může našemu organismu vymstít. Pro životně nutné služby mám pochopení a vážím si každého, kdo nastupuje na noční směnu třeba v nemocnici. Proč se ale v noci vyrábějí auta nebo nábytek, to už nechápu.
Publikováno v ERA21 #01/2024.
1 Lukáš Hanus: Budiž tma! ERA21 #03/2023, s. 13.
2 Gangliové buňky sítnice s obsahem melanopsinu byly jako fotoreceptory objeveny a popsány teprve v roce 2002. Srov. David M. Berson – Felice A. Dunn – Motoharu Takao: Phototransduction by retinal ganglion cells that set the circadian clock. Science, 2002, sv. 295, č. 5 557, s. 1 070–1 073.
3 Caspar A. Hallmann et al.: More than 75 percent decline over 27 years in total flying insect biomass in protected areas. Plos One, 2017, 12 (10). Dostupné z:
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0185809, vyhledáno 15. 2. 2024.
4 Lux je fotometrická jednotka intenzity osvětlení. Jedná se o osvětlení způsobené světelným tokem 1 lumenu dopadajícího na plochu 1 m2.
5 Přesto i u nás jsou ještě místa, která jsou tmavší než jiná a kde je možné bez problémů spatřit Mléčnou dráhu. V ČR byla v roce 2009 vyhlášena česko-polská Jizerská oblast tmavé oblohy, která se stala první takovou oblastí v Evropě a první přeshraniční na světě. V roce 2013 k ní přibyla oblast Beskydská, která se rozprostírá na české i slovenské straně Beskyd, v roce 2014 Manětínská oblast tmavé oblohy mezi Plzní a Karlovými Vary. V Jihomoravském kraji se nyní připravuje oblast tmavé oblohy v národním parku Podyjí.
6 Srov. Chloe Perkins et al.: What is the effect of reduced street lighting on crime and road traffic injuries at night? A mixed-methods study. NIHR Journals Library, 2015. Dostupné z: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK316503/pdf/Bookshelf_NBK316503.pdf, vyhledáno 15. 2. 2024.