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Wie lange dauert der Tag mit der amerikanischen Sonne?

Zu meiner großen Überraschung ist seit Jahren der meist geklickte Artikel in diesem Blog "Wie lange dauert die Nacht?". (hier) Eine an sich dämliche Frage. Jeder weiß es doch! Oder? Wenn einer aber etwa ein Jahr seines Lebens am Äquator verbracht hat, viele am 30º Breitengrad, noch mehr am 50º, um dann im arktischen Winter zu landen, klingt die Frage so dämlich nicht. Der Artikel entstand am 16.12.2010 in Tromsø, 69° 39′ 6.58″ N um Mitternacht. Damals nannte ich die Frage nur dumm. Um diese Zeit ist in aller Welt gleich nur die Mondphase. Sehen tut man aber selbst den Mond von jedem Ort aus anders.

So richtig dämlich klingt es, wenn einer fragt, wie lange der Tag der Chronobiologen dauern soll, den sie uns verschreiben wollen (z.B. hier). Ich habe vorgestern geschrieben, dass sie >250 lx M-EDI am Tag für alle vorschreiben wollen. Wie man von Lux auf melanopische M-EDI kommt, habe ich gestern dargestellt (hier). Wie man weiß, wird in Lux die Beleuchtungsstärke beschrieben. Und die ist vergänglich. Knipst man das Licht aus, ist es 0 lx egal wie es vorher war. Nicht so das circadian wirksame Licht. Sie wirkt verdammt lange nach. Bis etwa einen Tag. Nimmt man nicht nur die circadiane, sondern die circannuale Wirkung, kann die Wirkung etwa ein Jahr dauern. Circa. Damit sich das Ganze nicht so bierernst anhört, habe ich versucht, den Vorgang mit der Intelligenz der Möhre zu erklären (hier). Woher weißt die, wann sie wachsen und blühen soll?

Die schöne neue Lösung der Chronobiologen, die sie mit Erkenntnissen aus der Schlafforschung und Depressionstherapie begründen, erinnerte mich an die Amerikanische Nacht. Das ist ein Film von François Truffaut mit der bezaubernden Jacqueline Bisset, der eben diese, die Amerikanische Nacht erläutert. Sie ist eine Technik der Filmaufnahme, die auch Day-for-Night heißt. Dazu sagt Wikipedia "Die Filmszenen wirken meistens künstlich, besonders durch noch vorhandene harte Schatten …"

Der Anlass der Erinnerung war das Buch American Sunshine von Daniel Freund, in dem dargestellt wird, wie die Menschen versuchten, den Tag im Innern der Häuser einzufangen. Als es dann nicht gelang, erfanden Lichttechniker die Amerikanische Sonne. Im Haus sollte die gesamte Strahlung der Sonne simuliert werden, um gesundes Licht zu erzeugen. Ende 1950 war damit Schluss. So kam man auf die Idee, dass man die Natur überhaupt nicht mehr brauche. Man könne unterirdisch bauen und das Licht mit Schläuchen dahin befördern, wo es leuchten soll (hier oder da oder dort). Noch 1989 hat der Vorsitzende des Normenausschusses Innenraumbeleuchtung gesagt, man könne Tageslicht im Innenraum in Qualität und Quantität besser simulieren. (Zweiflern an dieser Aussage sei gesagt, ich besitze ein Video davon aus dem ZDF Archiv mit seinem Gesicht.)

Im Jahr 2021 soll die circadiane Rhythmik des Menschen etwa so geregelt werden:

Der gute Mensch bekommt seine 250 lx ab 6:00 Uhr bis 19:00 Uhr. Danach folgt die Vorbereitung auf den Schlaf mit maximal 10 lx, aber EDI. Um 22:00 ist Schluss. Kommt mir bekannt vor. Den Rhythmus hatte ich in der Jugendherberge und beim Militär. Später ist er mir in einem Gewerkschaftsheim begegnet, wo der Klassenkampf geübt wurde.

Allerdings habe ich nach diesem Schema präzise gesagt 2 Tage im Jahr gelebt. Am 21.03. und am 23.09. haben wir Äquinoktien weltweit. Auf Deutsch Tag-und-Nacht-Gleiche. Und die Sonne geht an diesen Tagen überall auf der Erde fast genau im Osten auf und im Westen unter. Das ist aber alles. Nicht einmal der Begriff Tag-und-Nacht-Gleiche stimmt. Am Äquator ist es etwa 13 Stunden hell, 11 Stunden dunkel. Je weiter man in den Norden kommt, desto länger dauert die Dämmerung. Von wegen 6 Monate Tag und 6 Monate Nacht am Nordpol. Das gilt nur dann, wenn man als Nacht die Zeit versteht, in der die Sonne nicht über den Horizont guckt. Also direkt vom Tag in die Nacht fallen? Das dauert am Äquator ca. 25 Minuten täglich. Am Nordkapp dauert die Dämmerung schlappe 2,5 Monate.

An jedem anderen Tag des Jahres außer den Äquinoktien dauert der Tag länger oder kürzer. Nur nicht der circadiane Tag. Dort herrscht immer mel-EDI > 250 lx. Und bleibt so. Ob sich das mit den Vorstellungen vom dynamischen Licht verträgt? Nicht? Dann lassen wir die mel-EDI mal 500 sein und mal 150. Dann haben wir auch die Dynamik simuliert.

Wer bewusst lebt, weiß, dass sie/er im Sommer viel früher aufsteht als im Winter, wenn er/sie denn darf. Kleine Kinder quaken auch sonntags früh im Bett, während man die Jugendlichen zum Frühstück aus dem Bett prügeln muss. Deswegen hat manche deutsche Schule sogar die Schulzeiten geändert. Der circadiane Rhythmus hält sich an den circannualen, allerdings nach Altersstufen getrennt.

Kann es sein, dass der circadiane Tag den Weg geht, den der künstliche Tag mit American Sunshine gegangen ist?

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Wie circadian wirksam ist mein Licht?

 

Seit letztes Jahr kann man die circadiane Wirkung von einem Licht mit dem simulierten Tageslicht vergleichen. Damit man sich nichts Neues merken muss, wird Lux in Lux umgerechnet, allerdings in melanopische. Zum Schreiben muss man den Word-Formeleditor verwenden. Wer das nicht kann, hat fortan keine Ahnung von Licht. Vom melanopischen.

Die Umrechnung von Lux (visuell) in M-EDI (Melanopic Equivalent Daylight Illuminance) erfolgt auf der Basis der Farbtemperatur. Eine Lampe mit 2700K (Glühlampe, LED) ergibt etwas unter 50 melanopische Lux. Die Kurven zeigen für 4 LEDs das Ergebnis der Umrechnung. Das bedeutet, dass 100 lx von der jeweiligen Lampe erzeugt dem Skalenwert entsprechend viel circadiane Wirkung zeigt. So wirkt L. 1 bei 4000K wie 75 lx Tageslichtäquivalent.

Wenn man 100 lx (visuell) auf einem Blatt Papier sieht, weiß man wie hell es etwa ist (25,477 cd/m2). Was sieht man aber, wenn man die 75 melanopische Lux auf das Blatt schickt? Dasselbe. Die melanopischen Lux wirken nur, wenn sie ins Auge gehen. Etwas problematisch?

Seit Prometheus gucken sich die Menschen beleuchtete Objekte an bzw. sie beleuchten Objekte, die sie sehen wollen. Auf die Idee, das Auge zu beleuchten, um die circadianen Rhythmen des Menschen zu ändern, ist man viel später gekommen. Bis dato galt Licht direkt von der Lampe zum Auge als Blendung. Mal sehen, wie viele Menschen es schaffen, noch in diesem Jahrzehnt den Sinn der Sache zu verstehen.

Wenn Sie also der Wissenschaft folgend über 250 lx M-EDI an Ihrem Arbeitsplatz haben, fühlen Sie sich frischer und wohler. Aber nur am Vormittag. Wenn dasselbe nachts kommt, können Sie anschließend nicht mehr schlafen. Theoretisch! Also die Lampe runterregeln auf 2500K (schön rötlich). Irgendwie kommt mir das bekannt vor.

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Gesundes Licht kann der Mensch nur im Sitzen empfangen

 

Gestern hatte ich über einen wichtigen Artikel berichtet, der demnächst erscheint. Hier sei nur eine der Anforderungen angeführt:

  • mindestens 250 lx "melanopic EDI" am Auge vertikal in 1,2 m Höhe

Warum eigentlich in 1,2 m Höhe? Bei mir befindet sich etwa dort die Brust - kurz darüber - und der Bauchnabel - kurz darunter. Aber 1,2 m Höhe? Des Rätsels Lösung liefert die Ergonomie. In (etwa) 1,2 m Höhe befinden sich die Augen einer "kleinen" Frau, wenn sie nicht zusammengesackt an dem Tisch sitzt. Die Augen des "großen" Mannes befinden sich 15 cm höher bei 135 cm. Die Beleuchtung soll exakt ins Auge gehen, d.h. horizontal einfallen. Mathematisch korrekt ist aber der Begriff Vertikalbeleuchtungsstärke. Dass dies eher zu Problemen führen kann, hatte ich hier dargelegt. Heute geht es aber um die Praxis.

Die Ergonomie hat durch einen Jahrzehnte währenden Kampf geschafft, dass immer weniger Leute sitzend arbeiten. Sitzen macht nämlich krank. So befinden sich die Augen des "großen" Mannes in 173,5 cm Höhe. Das sind mehr als 50 cm über 1,2 m. Da unsere Arbeitsräume eine Höhe von 2,50 m aufweisen dürfen, befinden sich die Leuchten nur 76,5 cm über den Augen. Da müssen sie aber bündig eingebaut sein. Wenn Aufbauleuchten verwendet werden, sind sie nur 65 cm über den Augen gelagert. Bei 2-Komponentenbeleuchtung, die ansonsten als "gesund" gilt, ist der Abstand zwischen Auge und Leuchte eher Glückssache. Bei Stehleuchten muss man zuweilen einen Kopfschutz vorsehen (kein Scherz).

Was man auch alles tun mag, Beleuchtung für Arbeitsplätze wird, seit es Normen gibt, auf die sog. Horizontalbeleuchtungsstärke geplant. So gibt es bei mehr als 40 Millionen Arbeitsplätzen keine 100.000, die man bewusst für andere Lichteinfallsrichtungen geplant haben könnte (so z.B. Regallager). Arbeitsräume werden fast ausschließlich von der Decke beleuchtet.

Und der Lichtplaner, der da eine Vertikalbeleuchtungsstärke von "melanopisch" >250 lx erzeugen kann, wird Kandidat für den Nobelpreis für Physik. Bzw. der Nachweis, dass er das könnte, könnte den Anlass für die Abschaffung des Preises geben.

Für alle, denen theoretische Überlegungen ein Graus sind, habe ich als Hilfe ein reales Bild aus einem realen Büro beigefügt. Nur die Gesichter gehören nicht zu den Personen. Datenschutz. Woher kommen waagrechte Lichtstrahlen, die in die Augen der drei gehen?

Ergo: Wer gesundes Licht empfangen will, muss sitzen. Gesund ist das aber nicht.

Tipp: Gehen Sie mittags etwa 10 Minuten draußen spazieren. Dann haben Sie genug melanopisches Licht und frische Luft dazu.

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Welt der Wunder - Die Wissenschaft entdeckt das Tageslicht

 

Kennt einer noch Columbus? Der fuhr 1492 in bis dato unbekannte Gewässer und entdeckte …? Indien! Am entdeckten Ort lebten damals nach neuesten archäologischen Erkenntnissen ca. 100 Mio Menschen, etwa so viele wie in Europa. Macht nix. Columbus gilt als der Entdecker Amerikas alias Indien. Gutes Marketing, wenn man sich verfährt und trotzdem feiern lässt. So ähnlich kommt es mir vor, wenn Wissenschaftler im 21. Jahrhundert das Tageslicht entdecken.

Im dritten Kapitel einer Publikation haben eine Reihe von bedeutenden Wissenschaftlern eine bemerkenswerte Aussage getroffen. Die sieht man unten und muss sich über die Zunge zergehen lassen:

Für den Fall, dass jemand seinen Englischkenntnissen nicht vertrauen will ob der Verblüffung, hier die Übersetzung: "Es scheint gefühlsmäßig zu stimmen, dass Tageslicht wo immer möglich der künstlichen Licht vorgezogen werden sollte, wir haben nur wenige Daten, die diese Forderung unterstützen". Zu der Einsicht müsste man den Wissenschaftlern gratulieren, wenn man die Kinnladen wieder hoch kriegt.

Spaß beiseite, die 2017 erschiene Publikation (hier) ist lesenswert auch wenn gesponsort.

Changing perspectives on daylight (PDF, 10MB)
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Konflikte von Autoren mit Interessen

 

Demnächst wird ein bedeutender Artikel zur Beleuchtung von Innenräumen erscheinen. Die 18 Autoren haben sich durch intensive Forschung auf dem Gebiet der Chronobiologie verdient gemacht und gehören zur Weltspitze. Sie geben Empfehlungen zu einer gesunden Lichtexposition bei Tage, am Abend und in der Nacht. Den Inhalt werde ich bringen, sobald die Begutachtung abgeschlossen ist. Der Artikel ist vorab hier verfügbar. (Änderungen sind ziemlich ausgeschlossen, weil sich die Autoren auf eine gute Basis gestellt haben. Daher kann man den Artikel auch jetzt lesen.)

Üblicherweise geben Autoren von Artikeln standardmäßig eine Erklärung ab, ob es Interessenkonflikte geben kann, so etwa wenn sich der Auftraggeber einer Studie  mit Geschäften handelt, die die Studie betreffen. Meistens liest man dort den lapidaren Satz, dass das Projekt vom Ministerium X oder aus dem Forschungsprogramm Y finanziert worden ist, und ggf. Projektnummer. Also keine besondere Bedeutung. Nur einmal in der Geschichte der BRD hat so eine Erklärung eine große Rolle gespielt. Ich weiß nicht mehr, ob die Erklärung selbst oder deren Unterbleiben dem Bundesgesundheitsamt den Rest gaben. Dessen Präsident Karl Überla hatte vom Verband der Cigarettenindustrie über ein von ihm geleitetes Unternehmen Zuwendungen erhalten. Zudem war er beratend tätig für die Pharmaindustrie (hier). Das war allerdings nicht so schlimm wie bei einem Mediziner, "Papst der Arbeitsmedizin", der Berater des Arbeitsministers war in Sachen Asbest. Gleichzeitig stand er bei der Asbestindustrie in Lohn und Brot (hier). Der durfte seine Weisheiten auf seine Schüler vererben. Überla indes nicht. Das Bundesgesundheitsamt wurde kurz nach seiner Ablösung abgeschafft.

Ich habe eine Zeitschrift geleitet, die zu jedem Artikel nicht nur so eine Erklärung verlangte, sondern auch eine Angabe darüber, wer oder welche Institution nicht als Gutachter beauftragt werden darf. Die Autoren mussten ihre Angaben nicht begründen. Die wurden auch nicht veröffentlicht. Ich wollte nur vermeiden, dass mögliche Gegner einer Idee als heimlicher Bock den Gärtner spielten.

Bei dem besagten Artikel bin ich auf eine erstaunliche Liste gestoßen. Der Artikel umfasst selbst 9 Seiten. Die Erklärung zum "Conflict of Interest" ist 3 Seiten lang. Bei 4.500 Manuskripten, die ich habe begutachten lassen, betrug die Länge der Erklärungen eine oder zwei Zeilen. Ca 1/4 dieser Erklärung geht auf Rechnung eines einzigen Autors. Daher wäre im Falle von Licht das eigentlich nicht so sehr wichtige Detail vielleicht von Interesse. Man kann von der Lektüre lernen, wer sich so alles für Licht interessiert. Wie gesagt, die Erklärung ist erstaunlich lang.           _________________________________________

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RJL and TMB have received research funding from Signify (formerly Philips Lighting).

RJL, LP, LJMS and MS have served as members of the CIE Joint Technical Committee 9 on the definition of CIE S 026:2018. These were unpaid roles.

JPH, MM and SNP report no conflicting interests.

JOH, In addition to paid employment with Public Health England, is Vice-President Standards of the CIE, a member of the Scientific Expert Group of the International Commission on Non- Ionizing Radiation Protection and a number of their Project Groups, Co-Convenor of an ISO committee on Integrative Lighting, a member of two committees of the Illuminating Engineering Society of North America, Convenor of an IEC committee and a member of a Core Group for the World Health Organization, all as unpaid roles.

LP served as the CIE reporter to CIE TN 003:2015 on the first Manchester Workshop in 2013, is currently serving as Director and as Secretary of the CIE Division “Photobiology and Photochemistry”, as the CIE reporter on the CIE S 026 Toolbox (doi.org/10.25039/S026.2018.TB), as a member of CIE Joint Technical Committee 14 (working with ISO Joint Working Group 4) on Integrative Lighting, and as the CIE reporter on the second Manchester Workshop 2019 (attended by all the authors), all as unpaid roles

LJMS’s full time position at Eindhoven University has been partially funded by Signify, he is also active in various unpaid roles within the International Commission on Illumination (CIE).

DJS is a co-inventor on issued patents (EP1614441A1 and WO2015052207A1).

CV is an unpaid member of the Circadian Light Therapy (Inc.) and the Chronsulting Scientific Advisory Boards. In addition, CV’s research and scholarship is funded by the University of Colorado Boulder, the Colorado Clinical and Translational Sciences Institute, the National Institutes of Health, and the Department of Energy.

PCZ reports funding from National Institutes of Health, Eisai, Philips, Jazz Pharmaceuticals, Technogel, Harmony Biosciences, Apnimed, X – a Division of Alphabet, Inc., Merck and Sanofi. In addition, PCZ has patent applications pending (62/038700; 15/517458).

KPW reports during the conduct of the 2nd International Workshop and preparation of this manuscript being a board member of the Sleep Research Society; chair of the American Academy of Sleep Medicine Clinical Practice Guideline for the Treatment of Adults with Shift Work Disorder and Jet Lag Disorder Workgroup; receiving research support from the NIH, the Office of Naval Research, the PAC-12 conference, and consulting for Circadian Therapeutics, LTD., Circadian Biotherapies, Inc. Philips Respironics, U.S. Army Medical Research and Materiel Command-Walter Reed Army Institute of Research outside the submitted work.

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