Lichtverschmutzung als Unterrichtsthema

Lichtverschmutzung als Unterrichtsthema

Lichtverschmutzung ist ein vielfältiges Thema, dass naturwissenschaftliche, technische, medizinische, soziale, historische, politische, kulturelle, künstlerische und philosophische Aspekte vereint.

„The Black Marble“. NASA-Collage der Erde bei Nacht

Licht und Lichtverschmutzung ist also interdisziplinär, mit vielen Verbindungen zu Themen, die im Lehrplan stehen und vor allem mit direktem Bezug zu vielen Aspekten in unserem Alltag. Außerdem ist es geeignet für Projektwochen, Arbeitsgemeinschaften oder Abschlussarbeiten. Über Licht und Lichtverschmutzung kann man schon mit Grundschülern sprechen: Ich habe Viertklässler erlebt, die Spektroskope gebastelt und Lichtspektren verglichen haben und das Tiere und Pflanzen Dunkelheit brauchen und wie viele Sterne eigentlich am Himmel stehen könnten verstehen auch Erstklässler*innen.

Dazu kommt, dass es einige Ansätze für Forschungsprojekte im Bereich Lichtverschmutzung gibt und man einen Einblick in die Berufswelt deren gewinnen kann, die unser Licht planen und installieren.

Dieser Artikel ist als Ideensammlung gedacht und ein laufendes Projekt. Wenn Sie als Lehrer Ideen oder Erfahrungen haben, freue ich mich über Rückmeldungen, damit der Artikel wachsen kann. Inhalte zu den verschiedenen Unterrichtsthemen werden Sie hier nicht finden, dass würde den Inhalt sprengen. Überall dort, wo ich einen passenden Blogartikel geschrieben habe, ist dieser verlinkt. Teilweise sind dort auch Videos verlinkt. Für noch mehr Informationen möchte ich Sie einladen, auf meinen Unterseiten Links und Ressourcen zu schauen. Und natürlich würde ich mich freuen, wenn Sie mein Buch „Licht aus!? – Die unterschätzte Gefahr der Lichtverschmutzung“ lesen würden. Gerne freue ich mich auch über direkten Kontakt, vielleicht sogar gemeinsame Projekte. Ein schönes Schülerprojekt zum Ideen holen ist auch Natur braucht Nacht, bei dem ich mitwirken durfte.

Astronomie

Sachkunde, Physik, Geschichte, Kunst, Religion/Lebenskunde

In den wenigstens Bundesländern ist Astronomie ein Unterrichtsfach, aber dennoch ein interessantes Thema, vor allem in den unteren Jahrgängen. Kinder sind vom Weltall fasziniert und die Sterne haben unser in vielerlei Hinsicht geprägt.

Am Anfang steht hier sicher die Frage, was denn eigentlich am Himmel zu sehen ist. Ein Blick mit eigenen Augen ist dann oft ernüchternd, denn aufgrund der Lichtverschmutzung sind viele Sterne nicht zu sehen, ganz zu schweigen von der Milchstraße.

Für unsere Vorfahren waren der Nachthimmel ein wichtiger Teil des Alltags. Sie waren die Grundlage für die Bestimmung der Jahreszeiten und auch heute noch richten sich religiöse Feste im Islam nach dem Mond, nicht nach dem gregorianischen Kalender. Die Himmelskörper wurden auch für die Navigation genutzt, noch heute lernen viele Seefahrer den Umgang mit Kompass und Sextant, falls das GPS-System ausfällt.

Auch kulturell spielte der Nachthimmel immer eine bedeutende Rolle. Dass Sternbilder nach Göttern und mythischen Gestalten benannt sind findet sich nicht nur in unserer Kultur, sondern bei vielen Völkern. Oft sind die Schöpfer von den Sternen gekommen oder leben im Himmel. Ein Blick in die Sternbilder öffnet die Türen zu unzähligen Geschichten aus aller Welt. Mehr Informationen, Geschichten und sogar englischsprachige Lehrmaterialien gibt es im Internet z.B. bei den nordamerikanischen Native Skywatchers oder bei Australian Indigenous Astronomy.

Für manche Völker ist die Milchstraße Tummelplatz vieler Lebewesen. Hier einer Darstellung von Inka-Sternbildern. Foto von Pi3.124, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons

Schon Kinder empfinden beim Blick in einen sternenreichen Nachthimmel ein Gefühl von Wunder und Ehrfurcht. Viele Menschen finden darin Kraft und das Gefühl, nicht allein zu sein. Während wir Menschen uns lange Zeit als Zentrum des Universums sahen, hat die Astronomie uns auf einen kleinen, recht unspektakulären Platz verwiesen. Die Auseinandersetzung mit Astronomie ist ein guter Startpunkt bei der Frage, wer wir sind, und ein hilfreicher Schrott zur Erkenntnis, dass wir alle in einem Boot sitzen und gut auf unseren Heimatplaneten aufpassen müssen.

Exkursionen: Um mehr über Astronomie zu erfahren, bietet sich ein Besuch im Planetarium an. Selbst sehen ist natürlich noch besser. Im Winter reicht oft schon ein Abendspaziergang, um einen ersten Blick in den Himmel zu werfen. Mehr zu sehen ist dann in einer Sternwarte. Und vielleicht lässt sich die nächste Klassenfahrt an einen Ort mit dunklen Nachthimmel machen, z.B. einen Sternenpark. Dort werden oft Sternenführungen angeboten.

Wer Lust auf ein Forschungsprojekt hat, der kann Sterne zählen. Zwei Bürgerwissenschaftsprojekte freuen sich über Mitstreiter: Bei Globe at Night wird in bestimmten Nächten anhand einer Vorlage überprüft, wie viele Sterne in einem Sternbild zu erkennen sind. Bei der Verlust der Nacht App wird mit Hilfe einer Sternenkarte nach einem bestimmten Stern gesucht. Die App schickt die Daten dann automatisch (und auf Wunsch anonym) an die Globe at Night Datenbank. Auf der Webseite My Sky at Night kann man sich die eigenen Messwerte und die der anderen Nutzer anschauen.

Lichttechnik

Physik, Sachkunde, Kunst

Wir betreten einen Raum, drücken den Lichtschalter und es wird hell. Eine Selbstverständlichkeit. Aber was kommt eigentlich raus aus der Lichtquelle? Lichttechnik passt gut zum Thema Optik. Zurzeit erleben wir umfassende Änderungen in der Art, wie Licht erzeugt wird. Die gute alte „Glühbirne“ (korrekt heißt sie Glühlampe) verschwindet und auch die Energiesparlampe darf nicht mehr verkauft werden. Alle sprechen heute von der LED.

Für ältere Schüler ist es interessant zu besprechen, wo die Unterschiede zwischen diesen Lichtquellen sind. Themen können hier die Funktionsweisen, dazu kommen Stichworte wie Energiebilanz und Umweltbilanz. Hier lässt sich gut diskutieren, welches Licht das umweltfreundlichste und vielleicht sogar gesündeste ist, wobei hier Verbindungen zur Biologie aufkommen.

Spannend ist auch ein Blick auf die unterschiedlichen Lichtspektren und Farbwiedergaben. Das geht auch schon in der Grundschule. Lichtspektren sind einfach darzustellen und Internet finden sich Bauanleitungen für Spektroskope mit einem CD-Bruchstück oder als Aufsatz für eine Smartphone-Kamera. So lassen sich die Lampen im eigenen Umfeld vergleichen.

Straßenlaternen unterscheiden sich in der Art des Lichts und nicht selten werden verschiedene Lichtquellen in einem Ort verwendet. Ein gutes Thema, um die eigene Umgebung zu erkunden. Fotos von Annette Krop-Benesch

Ein weiterer Aspekt, der uns auch im Alltag begegnet ist die Farbtemperatur, angegeben in Kelvin. Je höher die Kelvinzahl, desto kälter und bläulicher erscheint ein Licht. Wer eine LED kauft, sollte darauf achten und sich überlegen, ob er eine Schreibtischampe für die Hausaufgaben oder eine Leselampe für die Abendlektüre sucht (aber dazu mehr weiter unten).

Nicht fehlen sollte natürlich eine ganz grundsätzliche Frage: Wie viel Licht brauchen wir eigentlich? Die Wahrnehmung von Licht ist subjektiv, da sich unsere Augen sehr gut an unterschiedliche Helligkeiten anpassen. Auch gibt es individuelle Unterschiede. Es gibt Apps für Smartphones, mit denen sich die Beleuchtungsstärke messen lässt. Diese sind weniger genau als echte Luxmeter, besonders in niedrigen Luxbereichen, reichen aber für ein grundsätzliches Gefühl, wie hell es ist. Schüler*innen können unterschiedliche Orte messen und beschreiben, wie sie die verschiedenen Beleuchtungsstärken empfinden. Hier bietet sich auch ein Brückenschlag zur Psychologie an: Bei welchem Licht fühle ich mich sicher? Muss es immer möglichst hell sein oder sind auch andere Faktoren wichtig?

Exkurs Innenbeleuchtung: Die Farbwidergabe kann auch im Kunstunterricht spannend sein, obwohl das hier eigentlich nichts mit Lichtverschmutzung zu tun hat: Sieht ein Bild unter einer Halogenlampe oder Glühbirne genauso aus wie unter einer Energiesparlampe? Wie verändern sich Farben bei unterschiedlicher Farbtemperatur? Warum waren die Kunstmuseen überhaupt nicht begeistert vom Glühlampenverbot?

Exkursionen und eigene Forschungsprojekte: Bei einem abendlicher Spaziergang durch die Gemeinde kann Protokoll geführt werden welche Lichtquellen im Einsatz sind. Wie das in ein fach-übergreifendes Projekt umgewandelt werden kann, erkläre ich später.

Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen

Biologie, Sachkunde

Lichtverschmutzung hat unzählige Auswirkungen auf die Natur, weshalb das Thema hervorragend in den Biologieunterricht passt. Fast alle bisher untersuchten Tiergruppen werden durch künstliche Beleuchtung beeinflusst, manche positiv, viele negativ. Auswirkungen finden sich auch in allen Lebensräumen, nicht nur in Städten, sondern sogar in der Tiefsee. Dabei gibt es bestimmte Themenbereiche, die sich anbieten:

  • Anpassung an den „Lebensraum“ Nacht: Nachtaktive Tiere sind genauso an die Bedingungen der Nacht angepasst wie die örtlichen Gegebenheiten ihres Lebensraumes. Hier spielen z.B. Sinnesorgane eine Rolle oder der Schutz durch die Dunkelheit.
  • Orientierung und Raumnutzung: Insekten und Vögel werden vom Licht angezogen und geblendet. Manche Mistkäfer orientieren sich am Licht der Milchstraße. Fledermäuse fliegen nicht gerne durch beleuchtete Bereiche.
  • Tag-Nacht- und Jahres-Rhythmen: Künstliches Licht verändert die Tageslänge und bringt damit die innere Uhr der Tiere durcheinander. So beginnen manche Vögel zu früh mit ihrem Morgengesang. Die Störungen betreffen aber auch viele Stoffwechselvorgänge und können Krankheiten auslösen. Die Veränderung der Tageslänge wiederum ist Grundlage für saisonale Verhaltensweisen wie Fortpflanzung oder Vorbereitung auf den Winterschlaf. Auch Pflanzen sind betroffen: Bäume an Straßenlaternen werfen zu spät ihre Blätter ab und entwickeln zu früh Knospen.
  • Immunsystem: Vögel und Grillen in beleuchteten Gebieten haben ein schwächeres Immunsystem.
  • Biodiversität: Verschiedene Tier- und Pflanzenarten sind unterschiedlich empfindlich für Licht. Manche profitieren durch nächtliche Beleuchtung, andere verlassen ihren Lebensraum oder sterben durch die direkte Lichteinwirkung. Das kann zu Veränderungen in der Artenzusammensetzung führen, und das bereits bei Mikroorganismen.
  • Ökosystemdienstleistungen: Organismen stehen in Verbindung zueinander. Ein gutes Beispiel ist die Pflanzenbestäubung durch Insekten. Beleuchtete Pflanzen werden weniger bestäubt und produzieren daher weniger Früchte, die anderen Lebewesen als Nahrung fehlen.
Übersicht der Auswirkungen künstlicher Beleuchtung auf Organismen und Ökosysteme. Diagramm von Annette Krop-Benesch

Wie stark die Auswirkungen einer Beleuchtung sind, hängt von verschiedenen Faktoren ab, z.B. von der Helligkeit. Eine Rolle spielt aber auch das Spektrum: Je höher der Blauanteil, desto mehr Organismen werden gestört. Hier besteht also eine Querverbindung zur Physik und zu den Spektren des Lichts.

Exkursionen: Fledermausexkursionen laden ein, die Nacht zu erleben und mehr über diese streng nachtaktive und weitgehend lichtscheue Tiergruppe zu erfahren.

Licht, Mensch und Gesundheit

Biologie, Sachkunde, Sozialkunde/Gemeinschaftskunde/Politik

Licht spielt eine grundlegende Rolle für den menschlichen Körper, es überrascht also nicht, dass auch wir von Lichtverschmutzung betroffen sind. Viele Menschen fühlen sich vom Licht einfach gestört, vor allem, wenn es in den Garten oder das Schlafzimmer fällt. Sie fühlen sich allgemein unwohl, es kann aber auch zu Schlafstörungen führen.

Künstliches Licht greift auch in unseren Hormonhaushalt ein, nämlich in die Produktion des Hormons Melatonin. Melatonin sorgt dafür, dass unser Körper abends zur Ruhe kommt und wir schlafen können, aktiviert aber auch unser Immunsystem. Gebildet wird es nur in Dunkelheit, und besonders hemmend wirkt blaues Licht, wie es von Smartphones, Tablets, e-Readern und anderen LED Displays, aber auch von den meisten LED-Straßenleuchten ausgestoßen wird.

Ob das Licht von Straßenlaternen hell genug ist, um unseren Melatoninspiegel auch im Haus noch zu drücken, ist noch unklar, aber selbst, wenn das Licht der Außenbeleuchtung einfach nur stört, kann das gesundheitliche Konsequenzen haben. Wer zu wenig schläft, hat ein erhöhtes Risiko für Drogenmissbrauch (beginnend mit Koffein, Nikotin und Schlaftabletten), Depressionen, Übergewicht, Herz-Kreislauferkrankungen und einigen Krebsarten, v.a. Brust- und Prostatakrebs.

Exkurs: Teenager reagieren besonders empfindlich auf dieses blaue Licht, erleben es aber auch sehr häufig in den Abendstunden. Im Unterricht könnte der persönliche Umgang mit Licht untersucht werden, Schüler können Blaufilter für ihre Geräte ausprobieren und am eigenen Körper die Wirkung des Lichtes erfahren. So kann ihnen auch vermittelt werden, wie wichtig Schlaf für ihre Gesundheit, aber auch für ihre Leistungsfähigkeit ist.

Lichtkonflikte

Sozialkunde/Gemeinschaftskunde/Politik

Licht ist ein emotionales und konfliktreiches Thema. Der eine möchte der Sicherheit wegen beleuchten oder aus ästhetischen Gründen, der andere möchte dunkle Nächte erleben. Dazu kommen Umweltschutzaspekte. Der Umgang mit Licht bietet daher ein gutes Thema, um über Konflikte und Konfliktbewältigung auch auf gesellschaftlicher Ebene zu sprechen.

Künstliche Beleuchtung ist mit vielen Aspekten unseres Zusammenlebens verbunden. Die Einführung des elektrischen Lichts erlaubte es, Aktivitäten auch nach Sonnenuntergang weiterzuführen, egal ob es sich dabei um soziale Interaktionen handelte oder um Arbeit. Die großen Fabriken führten Nachtschichten ein und die Straßenbeleuchtung machte die Wege zwischen Häusern sicherer.

Doch gerade die Frage der Sicherheit wurde sehr konträr diskutiert. Während einige das hellere Licht mit mehr Sicherheit in Verbindung brachten gab es schon immer Bedenken, ob das künstliche Licht – und die dadurch entstehenden Schatten Kriminellen das Leben nicht sogar erleichtern würden. Heute wird Straßenbeleuchtung als wichtiges Mittel zur Hebung der Sicherheit gesehen. Doch der Beweis, dass mehr Licht auch automatisch zu mehr Sicherheit führt, steht noch aus, die Studienlage ist undeutlich. Blendende Beleuchtung kann sogar schaden. Dass Licht grundsätzlich einen Beitrag zur Sicherheit leistet kann angenommen werden – allerdings spielt dabei weniger die maximale Helligkeit eine Rolle, sondern eine gute Lichtplanung.

Helle Beleuchtung kann so stark blenden, dass eine Gefahr übersehen wird. Fotos von George Fleenor.

Impuls: Die Schüler*innen können darüber diskutieren, welche Beleuchtungssituation ihnen sicherer erscheint. Dabei können Fotos genutzt werden, sinnvoller ist es aber, dass die Schüler*innen Situationen in ihrer eigenen Umwelt beschreiben und sich mit der Lichtsituation vor Ort vertraut machen.

Licht ist stark mit Emotionen verbunden. Nicht alle Menschen empfinden das selbe Licht als angenehm. So schätzen einige Menschen das helle, weiße Licht moderner LEDs wegen seiner besseren Farbwiedergabe, während andere Menschen weiches, orangefarbenes Licht bevorzugen. Zurzeit rüsten viele Kommunen aus Klimaschutzgründen auf energieeffiziente LEDs um. Dabei werden in den Förderrichtlinien, von der Beleuchtungsindustrie und von den meisten Lichtplanern LEDs mit 4000 oder 3000 Kelvin empfohlen, da diese eine gute Farbwiedergabe und hohe Energieeffizienz haben. Besonders in sozial problematischen Gebieten wird gerne helles, weißes Licht eingesetzt. Gleichzeitig mehren sich die Beschwerden von Anwohnern über das grelle Licht. Sie klagen über Schlafstörungen oder fühlen sich in der Nutzung von Balkon, Garten und Wohnräumen eingeschränkt. Auch gewerbliche und private Außenbeleuchtung nimmt zu. Licht unterliegt dem Emissionsschutzgesetz, doch Straßenbeleuchtung ist explizit ausgenommen und auch bei anderer Beleuchtung ist noch nicht eindeutig geklärt, wessen Anliegen mehr wiegt, das des Beleuchters oder das des Gestörten.

Impuls: Diskutieren Sie, warum Licht eingesetzt wird und nach welchen Kriterien dieses Licht gestaltet wird. Die Schüler können Beispiele für störendes Licht suchen. Sprechen Sie über das Recht auf Emissionsschutz. Welche Wege gibt es für eine Einigung? Wessen Recht überwiegt? Gibt es möglicherweise sogar soziale Unterschiede und gibt es Grund zur Annahme, dass bei der Wahl der Beleuchtung soziale Ungerechtigkeit herrschen könnte? Diskutieren Sie die Folgen von hellem, blauhaltigen Licht auf Schlaf und Wohlbefinden und überlegen Sie, welche Folgen der Einsatz von hellen, weißen Licht in sozial problematischen Gebieten haben könnte.

Die Geschichte der Beleuchtung

Der Moontower von New Orleans sollte große Teile der Stadt erhellen. (Urheber unbekannt; Illustration veröffentlicht in „Harper’s Weekly“ und „Scientific American“ 18 March 1882)

Vielen Menschen ist nicht klar, wie sehr sich durch künstliche Beleuchtung unser Leben verändert hat. Gaslaternen machten die Straßen der Städte passierbar und das bezahlbare elektrische Licht von Thomas Edison ermöglichte die Einführung der Schichtarbeit. Doch nicht immer wurde das künstliche Licht positiv aufgenommen. Manch einer befürchtete, das Licht diene Staat und Kirche zum Überwachen der Moral. Während der französischen Revolution wurden Regierungstreue und Polizisten an Laternenpfählen aufgehängt. nicht nur aus Pragmatismus, sondern auch als Protest gegen den König, der sie hatte aufstellen lassen. „Brave Bürger“ und Kirchenvertreter hingegen fürchteten, dass das künstliche Licht Unzucht und Trunkenheit vermehren würde. Von solchen Bedenken berichtet ein Artikel der Kölnischen Zeitung von 1819.

Auch die Lichttechnik hat sich verändert. Im Mittelalter waren die Haushalte dafür verantwortlich, einzelne Kerzen anzuzünden, damit etwas Licht auf die Straßen fiel. Im 19 Jahrhundert gab es futuristische Pläne: einzelne, riesige Mondtürme sollten die Städte erhellen. Ein einziger sollte ausreichen, um ganz Paris zu beleuchten. Manche Städte setzten diese Pläne in die Tat um, doch das Licht war zu grell, die Türme zu teuer und die Gefahr für Leben und Eigentum durch umstürzende Türme so groß, dass sich die heutigen Laternen durchsetzen.

Lichtkunst

Vincent van Gogh – Sternennacht über der Rhone. Das Bild zeigt den Lichtschein der Laternen und das Himmelsleuchten (Skyglow) einer größeren Stadt.

Licht bedeutet Emotion. Was würde sich besser eignen, um künstlerisch Emotionen zu transportierten und wecken. Dabei gibt es verschiedene Ansätze. Zum zeigen sich in Gemälden die unterschiedlichen Arten der Beleuchtung über die Jahre. Sei es Vollmond, Kerzenschein, Gaslaterne oder elektrisches Licht, die Beleuchtung hat sich über die Jahre verändert. Licht spielt auch eine große Rolle in der modernen Kunst. Die Ausstellung „Macht! Licht!“ des Kunstmuseums Wolfsburg zeigt die vielen Facetten und Medien, die hier möglich sind.

Doch Licht wird nicht nur in der Kunst dargestellt, es kann als Kunst genutzt werden. Sowohl temporäre Lichtfestivals wir auch feste Lichtinstallationen werden immer beliebter. Die Großstädte der Welt schmücken sich mit hell erleuchteten Skylines, seit mehr als 100 Jahren gibt es dabei ein regelrechtes Wettrennen.

Doch brauchen wir all das Licht? Immer mehr Lichtkünstler*innen und -designer*innen weisen darauf hin, dass Licht nur wirklich wirkt, wo auch Schatten ist. Nicht umsonst gilt das Buch „Lob des Schattens – Entwurf einer japanischen Ästhetik“ von Tanizaki Jun’ichiro als ein bedeutendes Werk für Lichtschaffende. Während einige von Licht nicht genug bekommen können, bildet sich allmählich eine neue Designschule heraus: das Dunkeldesign.

Das ist auch wichtig in Hinblick auf die ökologischen Kosten der Beleuchtung. Kunst ist ein wichtiger Aspekt des menschlichen Lebens, doch wie hoch darf der Preis dafür sein? Wiegt das In-Szene-Setzen eines historischen Gebäudes oder eine künstlerische Lichtinstallation für eine Gedenkveranstaltung mehr als Energieverbrauch und Störung der Lebewesen? Wie können Kompromisse aussehen?

Impuls: Schüler*innen können selbst mit Licht und Schatten experimentieren und eigene Lichtinstallationen entwickeln. Dabei kann der Rat der Australierin Kellie Pendoley ein guter Leitfaden sein:

Geh von der Dunkelheit aus, frage dich, ob du ein Licht brauchst, und stell ein einziges auf. Ist das nicht genug, stell ein zweites dazu. Beginne mit nichts und arbeite dich vor, bis es hell genug ist.

Kellie Pendoley

Exkursionen: Der Besuch eines Kunstmuseum, eines Lichtfestivals oder ein Light Walk entlang beleuchteter Gebäude kann Lichtkunst erfahrbar machen und unterschiedliche Ansätze zeigen.

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