Теплицы, которые светят ярче городов
В данных NASA Black Marble за 2024 год теплицы у Нярпеса светят в 96 раз ярче самой яркой точки Хельсинки, а комплекс у Ельца — в 228 раз ярче Липецка. Считаем, сколько света нужно растениям, сколько даёт зимнее окно и сколько — лампа.
Самая яркая точка Финляндии — не Хельсинки
Если смотреть на Финляндию ночью из космоса, самое яркое место страны — не столица. Это помидоры. В годовом композите NASA Black Marble за 2024 год самый яркий пиксель в окне 40 × 40 км вокруг Нярпеса, городка на 62,5° северной широты, светит на 25 703 нВт/(см²·ср). Самый яркий пиксель центра Хельсинки — 267. В 96 раз слабее.
Слева на картинке Нярпес, справа Хельсинки, в одном масштабе и с одной шкалой яркости. Город — ровное сиреневое пятно: его пиксели в 15 угловых секунд, примерно 460 × 210 м на этой широте, светят на десятки единиц. Теплицы — десяток оранжевых точек, каждая в сотни раз ярче центра столицы.

Что это светит
Светят лампы. Нярпес — тепличный центр Финляндии: здесь выращивают 60 % финских томатов и 35 % огурцов, а самый яркий пиксель лежит на тепличном хозяйстве Siggpac. Зимой на 62-й широте без ламп это невозможно: над грядками висят натриевые и светодиодные светильники, и ночью стекло отдаёт часть их света в небо — именно его видит спутник.
В России таких точек ещё больше. Самая яркая — тепличный комплекс к юго-востоку от Ельца, в Липецкой области: 31 028 нВт/(см²·ср). Самый яркий пиксель Липецка — 136, разница в 228 раз. Тепличный комбинат «Толмачёвский» под Новосибирском даёт 27 464 против 178 у самого яркого пикселя города. «Агрокомплекс Иванисово» на окраине Электростали — 23 773, «Агрокультура Групп» под Каширой — 22 581, «Чурилово» в Челябинске — 22 327. Самый яркий пиксель Москвы — 470, Петербурга — 532. Жители Электростали жаловались, что зарево от теплиц мешает спать: свет отражается от облаков и образует на небе огромное жёлтое пятно.
Ярче теплиц в этих данных только газовые факелы нефтепромыслов Ирака, Венесуэлы и Ирана: там пиксели доходят до 48 454. Самые яркие города планеты не дотягивают даже до теплиц: Лас-Вегас-Стрип — 1 770, Манхэттен — 588, Лондон — 328, Париж — 165.

Сколько света нужно растению
Свет для растения считают не в люксах, а в молях фотонов на квадратный метр в день — это дневной световой интеграл, DLI. В руководстве Университета Пердью культуры делят на четыре класса: меньше 6 молей в день — теневыносливые, 6–12 — средние, 12–18 — светолюбивые, больше 18 — очень светолюбивые; большинство тепличных хозяйств дают на стадии доращивания минимум 10–12 молей.
Томату для плодоношения нужно 30 молей в день и больше, рассаде томата — 4,8–6, салату — 12–13 молей. Ниже 3,1 моля в день у томата хуже завязываются плоды, а в опыте с одной кистью положительный урожай начинался с 4 молей. В корнельской гидропонике салата целевые 17 молей в день, но без обдува листьев выше 12 молей начинается краевой ожог.
А теперь зима на шестидесятой широте. По климатологии NASA POWER за 2001–2025 годы в Хельсинки в декабре на квадратный метр в день приходит 0,53 МДж солнечной радиации, в июне — 19,34. В Нярпесе в декабре — 0,30 МДж, в Москве — 1,27. Если считать по соотношению из обзора Дорэ, где 1,5 МДж солнечной радиации соответствуют 3,1 моля фотосинтетического света, декабрьский день даёт в Хельсинки около 1,1 моля, в Нярпесе 0,6, в Москве 2,6, а июньский — около 40. Томату нужно почти в тридцать раз больше, чем даёт декабрь. Поэтому зимний финский томат — это лампы и только лампы.
Почему зимнее окно — не теплица
Окно отнимает ещё больше. По шкале Иллинойсского университета прямо у южного окна под солнцем — около 1 500 фут-кандел, «яркий свет» в полутора метрах от южного окна или вплотную к восточному и западному — 300, у северного окна — 150, а в одном–трёх метрах от восточного или западного — 75. Для солнечного света одна фут-кандела — это 0,2 мкмоль/(м²·с), так что 300 фут-кандел — это 60 мкмоль/(м²·с). Если такой свет держится восемь часов, за день набирается 1,7 моля: меньше, чем нужно рассаде, и в семнадцать раз меньше, чем нужно взрослому томату. Четыре часа прямого солнца у южного окна, 300 мкмоль/(м²·с), дают 4,3 моля.
Зимой на севере ни восьми светлых часов, ни прямого солнца у окна не бывает, а шторы, москитная сетка, деревья за окном и грязное стекло отнимают ещё часть. Февральская рассада на подоконнике живёт на долях моля в день и не может не вытягиваться к стеклу: ей не хватает не тепла, а фотонов.
Что даёт лампа
Лампа считается просто: интенсивность в мкмоль/(м²·с) умножить на секунды работы и разделить на миллион. По обзору Дорэ, 100 мкмоль/(м²·с) в течение 16 часов — это дополнительные 5,8 моля в день; рассаде томата нужны 83 мкмоль/(м²·с) при 16–20 часах света — те самые 4,8–6 молей. Салату, по корнельскому руководству, 100–200 мкмоль/(м²·с), чтобы вместе с дневным светом набрать 17 молей. Важно мерить у листьев, а не у лампы: до листьев доходит заметно меньше света, чем выходит из светильника.
Свет нужен не круглые сутки. Огурец лучше всего растёт при 18–20 часах света, но взрослым растениям нужно давать 4 часа темноты; перцу круглосуточный свет не дал ничего по сравнению с 20 часами; для рассады томата в обзоре названы 16–20 часов. Таймер на 16 часов — разумная середина для подоконника.
Что сделать с собственными растениями. Измерьте свет: подойдёт ручной люксметр с точностью до фут-канделы, один люкс — примерно десятая часть фут-канделы. Переставьте зимние растения к южному окну, не дальше полутора метров, снимите сетку и вымойте стекло. Рассаде дайте лампу на 80–100 мкмоль/(м²·с) у листьев на 16 часов, зелени — 100–200. И не ждите от февральского окна томата: до 30 молей в день подоконник не дотянет ни с какой лампой.
Что жгут теплицы
В промышленной теплице свет считают в ваттах на квадратный метр. По обзору Дорэ, установленная мощность досветки томата в Финляндии — около 160 Вт/м² при натриевых лампах 400 Вт, огурца — до 200 Вт/м², а 100 мкмоль/(м²·с) — это 20 Вт/м² фотосинтетического света. Гектар под такими лампами — 1,6–2 МВт, пока они включены. В 2021 году финские тепличные хозяйства потребили 619 ГВт·ч электроэнергии при общем потреблении энергии 1 706 ГВт·ч; «зимой для производства овощей требуется освещение», — пишет Институт природных ресурсов Финляндии Luke, а главной угрозой рентабельности называет зимнее производство овощей, освещение и цену электричества.
Часть этого света уходит в небо — его и видит спутник. В Онтарио, где муниципалитеты ограничили ночное свечение теплиц, исследования показали: полностью закрытые светозащитные шторы снижают выброс света более чем на 99 %, а его величина зависит от интенсивности досветки, от того, насколько закрыты шторы, и от количества растений в теплице; заодно шторы примерно вдвое сокращают потери тепла. Там, где шторы закрыты, спутнику почти нечего видеть. Оранжевые точки на наших картинках — это лампы, свет которых никто не прикрыл.

Как сделаны картинки
Данные — NASA Black Marble VNP46A4 за 2024 год (Collection 2), слой AllAngle_Composite_Snow_Free: годовой композит ночной яркости без снега, пиксели 15 угловых секунд, единицы нВт/(см²·ср). Окна 40 × 40 км вырезаны по исходным пикселям и показаны в одном масштабе; цвет — логарифм яркости от 0,5 до 50 000, одинаковый на обеих половинах каждой пары. «Самый яркий пиксель города» — максимум в квадрате 0,3° × 0,3° вокруг центра. На карте мира — средняя яркость ячеек 0,1° со своей шкалой. Рейтинг «ярче всех» построен по всем 540 плиткам, которые NASA публикует за 2024 год.
Данные: NASA Black Marble VNP46A4 (Román et al. 2018), doi:10.5067/VIIRS/VNP46A4.002, NASA LAADS DAAC; солнечная радиация — NASA POWER. Картинки отрисованы кодом Coru по этим данным. NASA не участвовало в этой странице и не поддерживает её.
Источники и материалы
- NASA Black Marble VNP46A4, Collection 2 (DOI)
- NASA LAADS DAAC, описание продукта VNP46A4
- NASA LAADS DAAC, правила использования данных
- NASA POWER, климатология солнечной радиации (Хельсинки)
- NASA POWER, климатология солнечной радиации (Нярпес)
- NASA POWER, климатология солнечной радиации (Москва)
- Torres & Lopez, Measuring Daily Light Integral in a Greenhouse, Purdue Extension HO-238-W
- Dorais, The use of supplemental lighting for vegetable crop production, Canadian Greenhouse Conference 2003
- Cornell CEA, Hydroponic Lettuce Handbook
- University of Illinois Extension, Houseplants: Lighting
- University of Maryland Extension, Lighting Indoor Plants
- UF/IFAS Gardening Solutions, Light for Houseplants
- Luke, The use of electricity increases and that of oil decreases in greenhouse production (2022)
- Ontario Ministry of Agriculture, Effect of greenhouse light abatement curtains