Mondlicht und 4000 Kelvin LEDs – das Gleiche oder etwas ganz Anderes?

Mondlicht und 4000 Kelvin LEDs – das Gleiche oder etwas ganz Anderes?

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„Lasst uns das Mondlicht töten!“ forderte der italienische Poet Filippo Marinetti nur wenige Jahre, nachdem Edisons Glühbirne die Welt verzaubert hatte. Mit all der Lichtverschmutzung heute waren wir dabei recht erfolgreich. Nun glauben einige Leute, sie könnten ein künstliches Mondlicht erzeugen. Das Licht einer 4000 Kelvin LED sei wie Mondlicht, sagen einige Städte, und daher ein „natürliches“, unschädliches Licht. Doch ist das wirklich so?

Was ist Kelvin eigentlich?

Foto von Bru-nO via Pixabay

Die Einheit Kelvin [K] gibt die Farbtemperatur eines Lichts an und basiert auf der Temperatur einer Flamme mit einer bestimmten Farbe. Je heißer die Flamme brennt, desto weißer erscheint sie uns, und desto höher ist die Farbtemperatur. Das widerspricht unserem normalen Empfinden, nach dem kalt gleich weiß ist und rot gleich heiß, aber das Leben ist selten einfach.

Die Farbtemperatur wird auch als CCT (Correlated Colour Temperature) bezeichnet und benutzt, um die Farbe einer Lichtquelle zu beschreiben. Im Alltag bezeichnen wir Licht unter 3300 K als warmweiß, zwischen 3300 und 5000 K als neutral-weiß und über 5300 K als kaltweiß. Mondlicht hat eine Farbtemperatur von 4000 K.

Als die ersten Städte damit begannen, auf LED-Straßenbeleuchtung umzurüsten, kamen zuerst LEDs mit 7000 Kelvin zum Einsatz, denn die waren die energie-effizientesten Leuchtmittel und ähneln dem Sonnenlicht. Allerdings kamen bald Beschwerden von Anwohnern, denen dieses Licht zu grell war. Dazu kamen vermehrten Hinweise von Wissenschaftlern, dass kalt-weiße LEDs negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Natur hätten. Daher wurden 5000 Kelvin LEDs das Leuchtmittel der Wahl, doch da viele Anwohner und Wissenschaftler noch immer nicht zufrieden waren, sanken die CCTs weiter. Inzwischen werden immer häufiger LEDs mit maximal 3000 Kelvin verwendet. Dennoch sagen viele Ingenieure, 4000 Kelvin sei besser für die Sehfähigkeit, vor allem für die Farberkennung. Und da der Mond ja auch 4000 Kelvin hat, müsste dieses Licht ja auch okay sein, denn niemand beschwert sich über das Mondlicht. Aber ist es wirklich dasselbe Licht?

Farbtemperatur ist nicht das Wichtigste

SPD of a cold-white LED. Picture by Katharina Gabriel, with permission of Loss of the Night.

Wie gesagt, das Leben ist selten einfach. Die Berechnung der Farbtemperatur ist eine komplizierte Sache und basiert auf verschiedenen Faktoren. Für Laien ist dieser Wert verlockend, da es sich um eine einfach Zahl handelt und auf den ersten Blick einfach verständlich scheint. Die Realität sieht aber anders aus, denn eigentlich ist es nicht statthaft, die Farbtemperatur von Lichtquellen mit verschiedener Technik zu vergleichen. Mehr noch, viele Ingenieure weisen darauf hin, dass man CCT bei LEDs überhaupt nicht anwenden kann. Hier ist ein Problem mit CCT:

Wann immer wir über die biologische und ökologische Wirkung von Licht sprechen, müssen wir über Wellenlängen nachdenken. Kurzwelliges Licht, vor allem blaues Licht, beeinflusst unseren biologischen Rhythmus (und den aller Tiere und Pflanzen in der Umgebung) und kann dieses bei Nacht gründlich durcheinander bringen. Vereinfacht lässt sich sagen, dass die Farbtemperatur CCT einer LED mit dem Anteil an blauem Licht steigt. Daher empfiehlt die American Medical Association, keine LEDs über 3000 Kelvin zu verwenden.

Das Spektrum des Mondes (grün) und einer 4000 Kelvin LED (schwarz). Mit freundlicher Genehmigung von John Barentine.

Licht besteht meist aus einem breiten Spektrum von Wellenlängen. Die vorhandenen Wellenlängen und deren Stärke werden in einem Powerspektrum (SPD) angegeben. Zwei Lichtquellen mit unterschiedlicher SPD können die gleiche Farbtemperatur aufweisen. Eine LED mit 4000 Kelvin hat einen verhältnismäßig hohen Anteil an kurzwelligem blauem und nur wenig langwelliges, rotes Licht. Mondlicht hingegen enthält wenig blau, aber viel Licht im Bereich grün-gelb-rot. Dadurch entsteht zwar die gleiche Farbtemperatur, Mondlicht hat aber kaum Einfluss auf unseren zirkadianen Rhythmus (es sei denn, Sie wären eine kleine Mücke im Gezeitenbereich, aber dazu später). Die LED, die vom Spektrum her dem Mondlicht am ähnlichsten ist, ist die orange Amber LED mit einer Farbtemperatur von 2200 Kelvin. Daher gilt also: Mondlicht und 4000 Kelvin LEDs sind nicht das Gleiche!

Warum aber sehen wir einen weißen Mond?

Für uns erscheint der Mond deutlich weißer als die Sonne, obwohl diese eine deutlich höhere Farbtemperatur von 5000 bis 27000 Kelvin hat, abhängig von Tageszeit und Wolken. Warum also sehen wir den Mond als weiße oder silbrige Scheibe obwohl er, entsprechend seinem Spektrum, eigentlich rötlich sein sollte. Der Hautgrund ist eine optische Täuschung in unserer Retina. Bei Dunkelheit sehen wir mit unseren Stäbchen, die sehr lichtempfindlich, aber farbenblind sind. Daher sind im Dunkeln alle Katzen grau. Zum Farbensehen verwenden wir die weniger lichtempfindlichen Zapfen. Der Mond ist jedoch hell genug, damit zumindest einige der Zapfen etwas sehen können, nämlich die, die im gelb-grünen Bereich am empfindlichsten sind. Wir sehen also nur den gelb-grünen Teil des Mondspektrums, der rote ist nicht hell genug für unsere Augen.

Mondlicht hat eine Bedeutung

4000 Kelvin LED mit einer Helligkeit von 40 Lux direkt unterhalb der Lampe

Nun wissen wir, welche LED am ehesten dem Mondlicht ähnelt. Betrachtet man gesundheitliche, ökologische, sicherheitstechnische und energiesparende Aspekte sind Amber-LEDs zur Zeit wohl die akzeptableste Option für künstliche Beleuchtung, obwohl es einige grundlegende Probleme mit der LED-Technologie gibt. Bedeutet das, die Beleuchtung mit Amber-LEDs wäre vergleichbar mit einer natürlichen Mondnacht und daher unproblematisch? Keineswegs, denn selbst Licht mit der spektralen Zusammensetzung des Mondlichtes kann einige ökologische Probleme verursachen.

Das deutlichste Problem ist die Helligkeit. Astronomen sind sich noch nicht ganz einig, wie hell genau der Mond scheint, aber es sind nur selten mehr als 0,25 Lux. Heutige LED Straßenlampen erreichen nicht selten 40 Lux in Wohngebieten und durchaus 75 Lux oder mehr an Hauptverkehrsstraßen. Verglichen mit einer LED-Straßenlaterne, egal ob Amber oder neutralweiß, erscheint das Mondlicht also recht schwach und unwichtig.

In der Ökologie sind Mondlicht und vor allem die Mondphasen aber keineswegs unwichtig. Ungefähr alle 29,5 Tage haben wir Vollmond. In der Zwischenzeit nimmt der Mond ab und zu, so dass wir jede Nacht etwas mehr oder weniger vom Mond sehen. Dazu kommt, dass der Mond im Laufe seines Zyklus zu unterschiedlichen Zeiten auf- und untergeht. Über einen großen Teil der Nacht ist daher kein Mond am Himmel oder das Mondlicht nur recht schwach. Eine klare, mondlose Nacht hat nur noch eine Helligkeit von 0,001 Lux, weit entfernt also von den Lichtmengen, die wir on Straßenlaternen gewohnt sind.

Wir Menschen in unserer technisierten, künstlich beleuchteten Welt haben das Gefühl für die Mondphasen weitgehend verloren, doch für viele Organismen sind sie noch immer überlebenswichtig. Viele wasserlebende Insektenlarven schlüpfen nur im Schutz der mondlosen Dunkelheit. Ist ihr Gewässer künstlich beleuchtet, wie es an vielen Flüssen und Teichen in Siedlungsgebieten heute der Fall ist, warten die Larven für immer auf die richtige Menge Dunkelheit. Und die, die im Licht schlüpfen, werden leichte Beute für Fische, zumal tagaktive Fische ihre Aktivitätszeiten durch die künstliche Beleuchtung ausdehnen.

Auch Kleinsäuger kennen die Gefahren des Vollmonds. In mondhellen Nächten verkürzen sie die Nahrungssuche, wodurch sie oft Gewicht verlieren. Ein immerwährender Vollmond könnte für solche Tiere tödlich enden.

Eine ganz besondere Rolle spielt der Mond für viele Meeresbewohner. Die Mücke Clunio marinus, die im Gezeitenbereich lebt, besitzt sogar eine innere „Monduhr“, die ihr ermöglicht, rechtzeitig zum niedrigsten Tiedenstand bereit zur Eiablage zu sein.

Der Einfluss des Mondlichts beim Menschen ist wissenschaftlich umstritten, doch auch hier gibt es Hinweise auf einen lunaren Rhythmus bei Schlaf und einigen Hormonen.

Noch sind viele Frage offen, wie das Mondlicht das Leben auf der Erde beeinflusst. Doch selbst mit heutigen Wissen können wir davon ausgehen, dass ein immerwährender, übermäßig heller Vollmond viele Lebewesen beeinflusst. Wann immer wir nachts künstliches Licht benutzen, egal mit welchen Wellenlängen, müssen wir daher immer sicherstellen, dass das Licht gut abgeschirmt ist und nur dorthin gelangt, wo es benötigt wird und müssen immer hinterfragen, an welchen Stellen Licht wirklich nötig ist. Egal, wie „naturnah“ künstliches Licht auch ist, es wird niemals natürlich sein und die natürlichen Vorgänge immer beeinflussen.

bearbeitet am 23.4.2018: Ergänzung eines Links zum Spektrum des Mondes

Der Artikel ist auch in en_GB verfügbar.

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