"De bästa planerna för möss och män går ofta snett" - denna berömda parafras om den skotska poeten Robert Burns sammanfattar ibland mänsklig uppfinningsrikedom. Det var precis vad som hände när ett län i delstaten Washington bestämde sig för att byta ut alla sina länsägda gatlyktor med lysdioder, åtminstone delvis i ett försök att bekämpa ljusföroreningar. Ny forskning visar att de faktiskt förvärrade ljusföroreningarna.

Dr Li-Wei Hung och hennes kollegor vid National Park Service släppte nyligen ett papper som för närvarande finns tillgängligt på arXiv med detaljerat arbete som de gjorde för att övervaka natthimlen både innan och efter att Chelan County bytte ut sina strålkastare med lysdioder.

Chelan County ligger i den norra centrala delen av staten och fungerar som en inkörsport till flera friluftsområden i närheten, inklusive North Cascades National Park. Med tanke på detta intresse för friluftsliv, mindre ljusföroreningar verkar vara en fördel för stjärnskådning i hopp om att få en glimt av Vintergatan.

Så länet beslutade att ersätta alla 3, 693 av de länsägda gatlyktorna (60 % av det totala antalet utomhusgatlyktor i Chelan County) med "full cutoff" lysdioder för glödlampor. Cirka 80 % av dessa nya lysdioder var 3000 K, eller varmvitt ljus, medan de andra 20 % var något ljusare 4000 K-lampor som installerades för att uppfylla belysningskrav som ställts av Washington State Department of Transportation.

Eftermonteringsprocessen ägde rum mellan 2018 och 2019, och Dr. Hung och hennes team gjorde mätningar både före installationen och efter att alla nya lampor var på plats. Det de hittade var överraskande, minst sagt. Himlen blev faktiskt ljusare i länet efter att lysdioderna installerades.

Ett sådant resultat är bara kontraintuitivt eftersom lysdioder i allmänhet anses vara mycket mer energieffektiva och bättre för ljusföroreningar. Ett experiment i Flagstaff, Arizona försökte utnyttja lysdioder för att skapa världens första "International Dark Sky City" 2018, även om resultaten fortfarande är ute efter dess effektivitet.

Om resultaten i Chelan County är något att gå efter, experimentet kanske inte lyckas. Dr Hung och hennes kollegor tittade på tre olika mått för att beräkna hur mörk himlen är - hur ljus skyglow i länet var, hur högt det gick, och uppåtriktad utstrålning, som mäter ljuset riktat uppåt.

Forskarna använde flera verktyg för att heltäckande beräkna skillnaderna i ljusföroreningar. Först, National Park Service har ett kamerasystem för natthimlen, vilket gjorde det möjligt för forskarna att ta enkla före- och efterbilder av natthimlen i Chelan County-området. Mer data samlades sedan in av Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS), som ligger på Suomi National Polar-Orbiting Partnership Satellite.

Av de tre mätvärdena som mäts av dessa instrument, ljusstyrkan och höjden på skyglow ökade, medan den uppåtgående utstrålningen faktiskt minskade. Förklaringen som författarna lade fram till varför, exakt, ljusföroreningarna blev värre är att det skedde en ökning av ljusemissioner kortare än 500 nm, närmare den blå änden av det synliga spektrumet. Angående varför mängden ljus riktat uppåt minskade, det berodde med största sannolikhet på en kombination av riktningsförmågan hos lysdioderna samt bättre skärmning på själva lyktstolpen.

Trots att ljusföroreningarna faktiskt förvärras något, LED-retrofiten kan fortfarande anses vara en framgång för sina två andra mål – att minska energiförbrukningen och kostnaden. Lysdioderna är onekligen mer energieffektiva än högtrycksnatriumlamporna de ersatte, och kommer att hålla mycket längre, minska deras totala kostnad för länet. Även om energi- och kostnadsbesparingarna är stora, Astronomientusiaster överallt kan hoppas att andra kommunala myndigheter som överväger liknande uppgraderingar kan ta hänsyn till hur nya lysdioder kan påverka deras natthimlen. Att använda alla de bästa aspekterna av lysdioder kan leda till glada människor och möss runt om.