thumb|Ciudad de México de noche, con el cielo iluminado por la contaminación lumínica en 2005|alt= miniatura|En los cielos libres de contaminación lumínica se puede ver la Vía Láctea.|alt=
La definición de la contaminación lumínica es algo bastante discutido. Una de las definiciones establece que la introducción de luz artificial produce una degradación de los ecosistemas o el estado natural.https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:076:0017:0044:ES:PDF Actualmente, la ONU lo considera un subtipo de contaminación del aire.https://legal.un.org/ilc/reports/2015/english/chp5.pdf Sin embargo, existe también una definición operacional que limita a la degradación lumínica como aquellas emisiones lumínicas de fuentes artificiales de la luz en la noche en intensidades, direcciones, diarios u horarios innecesarios para la realización de actividades en la zona en la que se instalan las fuentes.
La principal diferencia entre estas definiciones es que, en la primera, prácticamente toda iluminación nocturna causaría contaminación lumínica; y en la segunda, tan solo las instalaciones que emiten variedad de luz. Los efectos de la luz artificial en la naturaleza están probados independientemente de la eficiencia de los sistemas de iluminación.
La principal razón de ser es la de proporcionar la luz suficiente para realizar ciertas tareas y una sensación de seguridad (si la luz produce una seguridad real está en discusión). Sin embargo, un ineficiente y mal diseñado alumbrado exterior, la utilización de proyectores y cañones láser, la inexistente regulación del horario de apagado de iluminaciones publicitarias, monumentales u ornamentales, etc., generan un problema cada vez más extendido.
Como consecuencia de estos fenómenos, las ciudades se han desligado de su entorno y, junto con la contaminación, han generado una cápsula que impide disfrutar los cielos estrellados aún en condiciones climáticas adecuadas. Esta interferencia astronómica (que disminuye y distorsiona el brillo de las estrellas o cualquier objeto estelar afectando el trabajo de observatorios y astrónomos), se da durante la noche en las cercanías de las ciudades. Por este motivo, los observatorios astronómicos importantes se asientan en regiones alejadas de las urbes.
La contaminación lumínica tiene como manifestación más evidente el aumento del brillo del cielo nocturno, por reflexión y difusión de la luz artificial en los gases y en las partículas del aire urbano (smog, contaminación, etc), de forma que se disminuye la visibilidad de las estrellas y demás objetos celestes.
Consecuencias thumb|500px|Mapamundi de la contaminación lumínica. Los colores falsos muestran intensidades de brillo de fuentes de luz artificial alrededor del mundo.
Sobre la contaminación lumínica, hasta el momento, existe escasa conciencia social, pese a que genera numerosas y perjudiciales consecuencias como el desperdicio de energía (y las emisiones de gases de invernadero resultantes de su producción), el daño a los ecosistemas nocturnos, los efectos dañinos a la salud en humanos y animales, las dificultades para el tráfico aéreo y marítimo, las dificultades para la astronomía y la pérdida en general de la percepción del Universo a gran escala. Es probable que muchos de los efectos negativos de la contaminación lumínica sean desconocidos aún.
Es indudable que el alumbrado exterior es un logro que hace posible desarrollar múltiples actividades en la noche, pero es imprescindible iluminar de forma adecuada, evitando la emisión de luz directa a la atmósfera y empleando la cantidad de luz estrictamente necesaria allí donde necesitamos ver. Toda luz enviada lateralmente, hacia arriba o hacia los espacios en donde no es necesaria, no proporciona seguridad ni visibilidad y es un despilfarro de energía y dinero. Estos perjuicios no se limitan al entorno del lugar dónde se produce la contaminación —poblaciones, polígonos industriales, áreas comerciales, carreteras, etc.—, sino que la luz se difunde por la atmósfera y su efecto se deja sentir hasta centenares de kilómetros desde su origen. Además, la contaminación lumínica puede provocar plagas y cambios persistentes en el medio ambiente.
Al incrementarse más el brillo del cielo, acaban por desaparecer también, de forma progresiva, las estrellas, con lo que, al final, solamente las más brillantes, algunos planetas y la Luna resultan visibles en medio de un cielo urbano neblinoso de color gris-anaranjado. Si consideramos que, en condiciones óptimas, nuestro ojo alcanza a distinguir estrellas hasta la sexta magnitud, lo que supone poder alcanzar a ver unas 3000 en verano, podremos juzgar con equidad la magnitud de lo que nos perdemos.
El efecto de la contaminación lumínica trastoca esa fuente de valores culturales, históricos y científicos que nos han permitido ubicarnos en el universo. Poco a poco, nos despoja de esa ventana intrigante y extraordinaria que nos reafirma como seres humanos; ese exceso de iluminación nocturna innecesaria nos arrebata el derecho a disfrutar de los cielos oscuros.
El cielo oscuro ha sido y es necesario para la astronomía, la ciencia que ha ayudado a los marinos a viajar por todo lo largo y ancho de este mundo. Desde el , se han venido perfeccionando las cartas del cielo, que eran efemérides elaboradas para su uso en la navegación. Estas cartas del cielo se hicieron a lo largo de los siglos XVII a XIX, en observatorios que estaban, en general, en los centros de las mayores ciudades europeas. Recuérdese el caso de los Observatorios de Greenwich, en Londres; del Observatorio de París; del Observatorio Nacional español, en el madrileño Parque del Retiro, o del Observatorio Nacional de México, instalado primeramente en pleno Bosque de Chapultepec. Gran parte del estudio de las estrellas y nebulosas realizado entre los siglos y se lleva a cabo en estos observatorios. Hasta casi finales del , el uso de iluminación era muy escaso, con lámparas que equivalían en el mejor de los casos a una bombilla moderna de 2.5 vatios. Esto explica que la observación astronómica pudiese hacerse sin grandes problemas desde el mismo centro de las ciudades. A partir de la invención de la electricidad comercial, en el se inició un proceso imparable de iluminar cada vez más las ciudades. Iluminar era signo de modernidad, y seguridad. A mitad del la implantación de lámparas en las ciudades es una prioridad. A finales de siglo la iluminación es ya omnipresente, inutilizando los antiguos observatorios. Así, la observación astronómica profesional, que antes se podía hacer desde las ciudades, hoy se hace normalmente desde sitios remotos, altas montañas o enclaves singulares. Incluso estos enclaves se ven en muchas ocasiones amenazados por el exceso de iluminación de ciudades más o menos cercanas, hasta el punto de que algunos observatorios profesionales pueden verse amenazados en corto tiempo si no se toman medidas.
Además, se ha demostrado en los últimos años que una exposición prolongada de los árboles a luz artificial puede provocar que los árboles se descontrolen y crezcan en momentos inadecuados.http://physics.fau.edu/observatory/lightpol-Plants.html#LAN_on_Trees
La contaminación lumínica produce un incremento de la contaminación del aire al inhibir en parte las reacciones químicas que hacen depositarse a los Óxidos de nitrógeno en forma de nitratos.Stark, H., Brown, S. S., Wong, K. W., Stutz, J., Elvidge, C. D., Pollack, I. B., ... & Parrish, D. D. (2011). City lights and urban air. Nature Geoscience, 4(11), 730-731. http://www.nature.com/ngeo/journal/v4/n11/full/ngeo1300.html
Contaminación lumínica y CO2 Cada vez, un habitante necesita más energía, entre otros motivos para los aparatos eléctricos (televisores, lavadoras, ordenadores...) provocando que un ciudadano de un país industrializado gaste unas 100 veces más que un habitante del tercer mundo.
La contaminación lumínica está relacionada en parte con un aumento del CO2 debido a que para producir electricidad se necesitan centrales térmicas (aparte de energías renovables) y esto produce un aumento notable de la contaminación medioambiental.
Biodiversidad y contaminación lumínica alt=Farola girada hacia la zona de casas para evitar iluminar el campo adyacente|miniaturadeimagen|Farola girada hacia la zona de casas para evitar iluminar el campo adyacente alt=La farola se orienta hacia la zona urbanizada, respetando el campo|miniaturadeimagen|La farola se orienta hacia la zona urbanizada, respetando el campo Muchas especies de animales son de hábitos nocturnos. Esto significa que buena parte de sus actividades (campeo, búsqueda de alimentos, desplazamientos migratorios, apareamiento, oviposición, etc.) se desarrollan entre la puesta de sol y el amanecer. El ser humano está adaptado evolutivamente a tener un ciclo circadiano de actividad en horas diurnas y dejando las horas nocturnas para el descanso.
El ser humano ha desarrollado todo tipo de sistemas de alumbrado que le permiten iluminar sus horas de oscuridad, y cuando esto sucede en zonas exteriores y especialmente fuera de los núcleos urbanos, pueden aparecer una serie de interferencias con el resto de las especies.
Se ha utilizado el término «interferencia» para señalar que el alumbrado exterior altera de manera más o menos significativa la actividad de ciertas especies eminentemente nocturnas, sin llegar a provocar en la mayoría de los casos una «aniquilación» directa de las poblaciones afectadas. En los últimos años,la literatura científica ha identificado numerosos grupos zoológicos afectados por la contaminación lumínica, así como diversas formas de impactos sobre la biodiversidad que erosionan las poblaciones de muchas especies. En efecto, se han recogido las consecuencias ecológicas del alumbrado exterior sobre mamíferos voladores y terrestres, aves, anfibios, reptiles, peces, zooplancton. . . en definitiva, todos los grupos zoológicos existentes. Pero quizás uno de los grupos más significativos, tanto por su importante contribución a la biodiversidad en cifras absolutas como su posición en la cadena trófica, es el de los insectos. En este grupo zoológico, el alumbrado exterior provoca un comportamiento de hiperestímulo que se conoce como «vuelo a la luz». La base de este comportamiento es difícil de entender porque los cálculos y circuitos que se usan para el control del vuelo están pobremente estudiados. El vuelo a la luz se traduce en tres grandes impactos: un efecto de cautividad (el insecto se siente atraído por la luz, muere extenuado, quemado o depredado por lo general), el efecto barrera (las fuentes de luz actúan como barreras migratorias o de dispersión) o el llamado efecto aspirador (los insectos son «extraídos» de sus hábitats naturales). En cuanto a los efectos sobre la fisiología de los insectos atrapados, se han descrito todo tipo de alteraciones, con consecuencias permanentes o de carácter temporal, sobre la visión, la navegación, la oviposición y el apareamiento, los insectos son el grupo zoológico más numeroso en prácticamente todos los ecosistemas terrestres. Además suponen el alimento base para el resto de la cadena trófica y cumplen funciones vitales como la polinización de las plantas.
Medición En general, la contaminación lumínica se mide en unidades de radiancia espectral. Esta puede medirse de manera directa, observando las fuentes de luz o indirecta midiendo la luz difundida. Para medir luz directa y luz difundida hay varios métodos, tales como cámaras réflex digitales calibradas, fotómetros,https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022407317304442 luminancímetros, etc. Imágenes de satélite de los instrumentos VIIRS, las imágenes de los astronautas de la Estación Espacial Internacional o SDGSAT-1https://www.sdgsat.ac.cn/ son las principales fuentes de medida en órbita.
Sin embargo, habitualmente se usan otras unidades como proxy. Por ejemplo, el brillo de cielo en determinada banda.