vignette|Image satellite composite montrant l'émission nocturne de lumière vers l'espace, essentiellement concentrée dans l'hémisphère nord dans les pays les plus industrialisés ; en Amérique, en Europe de l'Ouest et dans l'est de la Chine et au Japon. L'Inde, où une politique d'éclairage initiée par les Anglais a été poursuivie après l'indépendance, se démarque également.Il s'agit d'une superposition de photographies prises de nuit et par temps clair ; les limites des continents sont produites par l'ajout en couleurs sombres, des photographies équivalentes diurnes. vignette|Il est difficile d'observer un ciel étoilé en ville et les observatoires astronomiques sont bien souvent installés dans des zones reculées.
La pollution lumineuse est à la fois la présence nocturne anormale ou gênante de lumière et les conséquences de l'éclairage artificiel nocturne sur la faune, la flore, la fonge (le règne des champignons), les écosystèmes ainsi que les effets suspectés ou avérés sur la santé humaine.
vignette|Survol de la Terre, du nord de l'Afrique au nord du Kazakhstan en passant par l'ouest du détroit de Gibraltar et l'Europe de l'Est.Vidéo réalisée par l'équipage de l’ à partir de la Station spatiale internationale en . Seule la mer Noire, qui se détache comme une tache sombre entourée de halos lumineux urbain, semble relativement épargnée par l'éclairage artificiel. Même dans les zones réputées relativement isolées ou désertiques, des taches de lumière sont visibles (forages pétroliers, gaziers, petites villes…).
Comme celle de pollution du ciel nocturne qui la remplace parfois et qui désigne particulièrement la disparition des étoiles du ciel nocturne en milieu urbain, la notion de pollution lumineuse est apparue dans la deuxième moitié du et a évolué depuis.
À la fois piège écologique, barrière immatérielle et perturbateur endocrinien pour de nombreuses espècesLoury romain, Espèces nocturnes : la pollution lumineuse, « piège ou barrière», Actu Environnement, 24 juin 2019 (interview de Romain Sordello du Muséum)., elle se distingue des nuisances lumineuses en ce qu'elle affecte également les écosystèmes et les humains ; l'Union internationale pour la conservation de la nature (UICN) recommande en 2014 aux collectivités de l'inclure parmi les indicateurs de pression sur la biodiversité. . Elle est souvent associée à la notion de gaspillage d'énergies, dans le cas d'un éclairage artificiel inadapté et s'il constitue une dépense évitable d’énergie.
La pollution lumineuse est souvent évaluée par l'échelle de Bortle. Le premier atlas mondial exploitant l'imagerie satellitaire des années 1996-1997 montre qu'en 1997 18,7 % des terres émergées sont touchées (61,8 % des États-Unis hors Alaska et Hawaï, et 85,3 % de l'Union européenne). Le phénomène continue depuis à s'aggraver« La nuit recule en Europe », Ciel et Espace (carte animée d'après données NGDC/DMSP/ESA) (consulté 13 mars 2015)., tant pour l’intensité lumineuse que pour l'étendue des zones illuminéesCinzano, P. (2003) The growth of the artificial night sky brightness over North America in the period 1947–2000: a preliminary picture. Light Pollution: The Global View (ed. H.E. Schwarz), . Kluwer Academic Publishers, Dordrecht ; Web of Science., d'environ 6 % par an, croissant de 6 % par an des années 1990 à 2010. et de 2,2 % en quatre ans (2012-2016) à l'échelle mondiale.. Il est devenu l'une des menaces importantes pour la biodiversité. et le climat (en tant que facteur sous-estimé du changement climatique, par dégradation des puits de carbone dans les zones d'éclairage nocturne).
Phénomène Histoire de la notion vignette|L'attraction parfois fatale pour la flamme et la lumière de nombreux insectes nocturnes est connue depuis longtemps, et ici utilisée par des entomologistes lors d'une expédition au Tibet en 1938 pour capturer et identifier des papillons de nuit et autres insectes nocturnes. Quand la source de lumière nocturne est permanente, elle devient un piège permanent pour ces espèces. Cette notion a originellement concerné les effets de la lumière artificielle sur l'environnement nocturne pris au sens large. On a observé durant plusieurs siècles que les oiseaux tournoyaient jusqu'à s'y tuer autour des phares et que les papillons étaient attirés par les lumières. Des constats plus scientifiques ont ensuite été faits au par des naturalistes, ornithologues notamment, qui notaient que l'éclairage pouvait désorienter les oiseaux migrateurs, entraînant des mortalités importantes (Kumlien dans le Milwaukee dans les années 1880., Munro dans les années 1920. et Lewis. en 1930). En astronomie, Amédée Guillemin souligne dès 1864 que les observations du ciel étaient perturbées par l'éclairage des et des habitations, sur Gallica.. En 1868, ce sont les astronomes de l'Observatoire de Paris qui constatent que l'illumination du ciel produite par l'éclairage de la ville aggrave la difficulté de certaines observations..
Cette notion a d'abord été médiatisée par des astronomes professionnels nord-américains et européens en 1971. et 1973. et par leurs organisations représentatives (Association française d'astronomie, en Italie, International Dark-Sky Association en Amérique du Nord), puis par d’autres acteurs confrontés à une dégradation rapide de l’environnement nocturne liée à la massification de l'éclairage fonctionnaliste et à l'étalement urbain dans les années 1950 dans les pays occidentaux. ; astronomes amateurs, écologues Gaston, K. J., Bennie, J., Davies, T. W. et Hopkins, J. 2013. « The ecological impacts of night-time light pollution : a mechanistic appraisal », Biological Reviews, vol. 88, n° 4, p. 912‑927 Hölker, F., Wolter, C., Perkin, E. K. et Tockner, K. 2010. « Light pollution as a biodiversity threat », Trends in Ecology & Evolution, vol. 25, n° 12, p. 681‑682, aménageurs, énergéticiens, médecins Stevens, G. 2009. « Light-at-night, circadian disruption and breast cancer : assessment of existing evidence », International Journal of Epidemiology, vol. 38, n° 4, p. 963‑970, universitaires, juristes, éclairagistes, agences impliquées dans le champ du développement durable se sont inscrits dans ce nouveau champ d'étude et ce .
La pollution lumineuse intègre aussi des impacts de certains rayonnement modifiés, dont ceux des ultraviolets (pollution photochimique), sur la flore en particulier, et de la lumière polarisée sur la faune capable de la percevoir (insectes en particulier Philipsborn, A. et Labhart, T. (1990) A behavioural study of polarization vision in the fly, Musca domestica, Journal of Comparative Physiology A, 167, 737–743.). Gábor Horváth et son équipe ont en 2009 proposé l'expression « pollution par la lumière polarisée » (PLP) pour mieux la décrire et la comprendre, afin de pouvoir résoudre — lorsque cela est possible — les conséquences écologiques spécifiques (directes ou différées dans l’espace et le temps) de la lumière qui a été polarisée (à la source, ou en interagissant avec des objets fabriqués ou modifiés par l'Homme)..
Éléments de définition Stricto sensu, l'expression « pollution lumineuse » désigne le phénomène d'altérations fonctionnelles d'écosystèmes par immixtion de lumière artificielle dans l'environnement nocturne, notamment quand cette lumière a des impacts négatifs significatifs sur certaines espèces réputées être des espèces-clé (dont certains insectes nocturnes (papillons, coléoptères), chiroptèresBoldogh , « The effects of the illumination of buildings on house-dwelling bats and its conservation consequences », Acta Chiropterologica, volume 9, n°2, décembre 2007, (8) Ed : Museum and Institute of Zoology, Académie polonaise des sciences Voir)Hale, J. D., Fairbrass, A. J., Matthews, T. J., Davies, G., & Sadler, J. P. (2015). The ecological impact of city lighting scenarios : Exploring gap crossing thresholds for urban bats. Global change biology., amphibiens…) et au-delà sur l'intégrité écopaysagère. Travis Longcore et Catherine Rich en 2004, ainsi en 2009 que la Commission royale anglaise sur la pollution environnementaleThe Royal Commission on Environmental Pollution (2009) Artificial Light in the Environment. TSO, London. incluent plusieurs aspects de l'anthropisation de l'environnement nocturne, dont des sous-phénomènes et nuisances associé que sont : sur-illumination (puissance lumineuse excessive) ; éblouissement (trop forte intensité, contraste excessif) éclairage à des niveaux dépassant ceux pour lesquels la vision humaine est capable de faire la différence ; luminescence du ciel nocturne (halos causés par la lumière perdue vers le ciel) ; éclairage non désiré ou intrusif
Pour Kobler (2002), la pollution lumineuse est .. Peut s'y ajouter la Pollution par la lumière polarisée, qui elle est diurne.
À échelle géobiologique, c'est un phénomène très récent (quelques décennies) dont les conséquences se font déjà sentir à l'échelle de temps de la vie des individus et de l'évolution des espèces. Des études spécifiques sont donc nécessaires mais une prise de conscience tardive du problème, la faiblesse du budget et de moyens humains alloués à son étude, font que son ampleur et son importance ne sont pas encore complètement cernés. Ses effets n'ont été que partiellement étudiés sur la flore et la fonge, et de manière plus approfondie, mais uniquement pour certains groupes d'espèces (essentiellement oiseaux, chauves-souris et papillons) pour la faune.
Mesure gauche|vignette|Sky Quality Meter SQM-L, instrument de mesure de la qualité du ciel nocturne (luxmètre adapté) permettant de caler des mesures de luminance du ciel. vignette|Exemple d'échelle de Bortle. Le noir correspond à un ciel pur (voie lactée bien visible), le blanc à un ciel urbain opaque et orangé, où l'on ne voit presque plus les étoiles. vignette|Autre présentation de l'échelle de Bortle, plus adaptée à une région très éclairée la nuit.
Les mesures sont globales (imagerie satellite) ou locales (mesures au sol). La vue satellitaire la plus complète et préciseNASA, NASA-NOAA Satellite Reveals New Views of Earth at Night ; et EOIMAGES/GSFC/NASA, Vue détaillée (fixe) de l'Europe de l'Ouest (à la date du ) a été publiée par la NASA. Il s'agit d'une image recomposée de la planète vue de nuit (mosaïque de centaines de vues nocturnes sans nuages) réalisée à partir des données récoltées par le satellite météorologique Suomi NPP de la NASA, lancé en 2011 dans le cadre du programme NPOESS et équipé d'un nouveau capteur qui photographie l'éclairage artificiel, les lueurs d'incendies et de torchères ainsi que celui de la LuneLa Terre vue de nuit : la NASA dévoile les clichés les plus clairs de l'Histoire, Atlantico, 6 décembre 2012.. Au sol, divers moyens de mesure de la luminosité nocturne existent, choisis selon la taille de la zone à mesurer.
Des mesures les plus locales au sol sont facilement acquises au moyen d'un photomètre (généralement posé au sol et précisément orienté vers le zénith grâce à un niveau à bulle ; les mesures étant données en millilux (mlx) en cas de ciel noir ou en lux en ville éclairée). Différentes mesures peuvent être faites par ciel noir et sans lune et par brouillard ou ciel à nuages bas pour la mesure des halos lumineux ou avant et après extinction nocturne de l'éclairage (dans les communes qui coupent l'éclairage une partie de la nuit).
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L’édition de 2016 de l’Atlas mondial de la luminosité artificielle nocturne indique que ..
Modélisations, cartographie et outils d'évaluation