Jak hluboko do moře proniká sluneční světlo? Jak hluboko proniká světlo do moře?
K určení průhlednosti vody se používá jednoduchá technika: ponořte bílý disk (Secchiho disk) do vody a poznamenejte si, v jaké hloubce se stane neviditelným. Bílý kotouč můžete také vyměnit za elektrickou žárovku. Průhlednost se pohybuje v průměru mezi 30-50 m Příklady:
- V Sargasovém moři byla zaznamenána průhlednost až 66 m.
- Ve Středozemním moři byla největší průhlednost pozorována u pobřeží Sýrie a v Jónském moři - až 50-60 m.
- V Černém moři byla při pokusu s žárovkou zaznamenána průhlednost 77 m.
- V Severním moři je průhlednost pouze 20-22 m.
Hloubka průniku světla závisí na vlnové délce. V extrémně čisté mořskou vodou při přechodu z červeného světla na modré se hloubka průniku viditelného světla (do úplného zeslabení 30 dB, 1000x) zvyšuje z 11 na 160 m (absorpční konstanta 0,310-0,021 m -1). Ultrafialové paprsky pronikají ještě hlouběji do vody. Účinek ultrafialového záření na fotografickou desku je patrný do maximální hloubky 500-1000 m.
Modelování absorpčního spektra vody pomocí aplikačního programu SPECTRA ukazuje, že nárůst hloubky průniku s klesající vlnovou délkou pokračuje v ultrafialovém podrozsahu A (400-320 nm) a B (320-275 nm) s minimálním útlumem v podrozsahu C ( 275-180 nm). Útlum se pak začne zvyšovat s prudkým vzestupem na vlnové délce asi 160 nm. Je-li tedy absorpční konstanta červeného světla (700 nm) 1,0 m -1, pak je ve fialové oblasti spektra (400 nm) 0,355 m -1; v blízkém ultrafialovém (320 nm) - 0,262 m-1; při 275 nm - 0,235 m-1; při 180 nm - 0,588 m-1. To znamená, že v oblasti krátkých vln je hloubka průniku UV záření srovnatelná s hloubkou viditelného světla. [Upozornění: čísla v tomto odstavci se mírně liší od výše uvedených, což odráží variabilitu publikovaných vědeckých údajů.]
Barva mořské vody je dána hloubkou průniku světla různé délky vlny. Červené a oranžové paprsky spektra jsou absorbovány nebo převážně absorbovány v malých hloubkách. Modré a fialové paprsky jsou absorbovány v menší míře, a proto mají větší šanci na odraz obrácený směr, na povrch. Proto se voda jeví jako modrá. V mělkých hloubkách nebo nízké průhlednosti se červené a oranžové paprsky odrážejí ode dna nebo částice suspendované ve vodě spolu s modrými a společně dávají zelený. Pokud je hloubka velmi malá (na okraji břehu, ve sklenici), rozdíly v absorpci světla různé barvy nemají čas se ovlivnit a voda vypadá bezbarvá.
Nečistoty přinášené řekami také ovlivňují barvu: ve Žlutém moři se žlutá barva získává díky spraši přenášené řekami. Rudé moře má u svých břehů množství načervenalých mikroorganismů. Někdy je voda mléčně bílá nebo černá; k tomu druhému dochází v důsledku rašeliny unášené řekami. Takové nečistoty způsobují zkreslení barvy vody u břehu, ale daleko od břehu nemají žádný účinek. Fosforescence mikroorganismů může také ovlivnit barvu vody.
Barva mořské vody kolísá mezi zelenou, modrou a kobaltově modrou (pokud neberete v úvahu vliv nečistot a rozdíly způsobené barvou oblohy: za jasného počasí je barva moře modřejší nebo modřejší, za zataženo počasí je šedé a olověné). Barva vody závisí na jejích fyzikálních vlastnostech, ale souvislost zde není přímá, ale nepřímá. Bylo zjištěno, že slanější a teplá voda má intenzivnější modrou barvu, zatímco studené a méně slané jsou více nazelenalé. Proto jižní moře obvykle modré, zatímco severní jsou zelené. Nad hlubšími místy je barva modrá, nad mělkými místy zelená. Čím vyšší je slanost vody, tím rychleji dochází k vysrážení jemného zákalu a v důsledku toho se zvyšuje průhlednost vody (tedy - více modrý).
Z těchto důvodů by měla být nejsilnější modrá barva v pasátech. Ve skutečnosti je tato zóna poněkud posunutá. Největší slanost je na 30° zeměpisné šířky a zóna kobaltově modré vody leží mezi 10 a 30°: v Atlantický oceán(na severní polokouli) a na indické (na jižní) polokouli.
Středozemní moře je modré, Černé moře stejné, ale odstín je slabší. Severní moře je nazelenalé, Baltské moře a severní část Kaspického moře zelené. Poblíž Newfoundlandu, kde se spojují dva proudy – Labradorský a Golfský proud – je jasně vidět jejich barevný rozdíl: Golfský proud – jemně modrá barva a Labrador je zelený. Studené proudy procházejí západním pobřežím Ameriky (Kalifornie, Peru) a Afriky (Benguela), proto má tamní voda více nazelenalou barvu.
Zdroje:
- Průhlednost a barva mořské vody - zkrácené shrnutí z knihy A.A. Kruber, "Obecná geografie", Moskva-Leningrad, 1938
- Vlastnosti ultrafialového záření ve vodě – fyzikální fórum poskytuje údaje o průhlednosti vody v různých podrozsahech ultrafialového záření a poskytuje odkaz na program pro modelování opacity vody.
- Popov N.I., Fedorov K.N., Orlov V.M., Mořská voda: Referenční příručka. - M.: Nauka, 1979. - Údaje o absorpci světla a ultrafialového záření v čisté mořské vodě.
Mnoho badatelů si často kladlo otázku: v jaké hloubce v moři mizí? sluneční světlo? Podobný úkol v celkový pohled Pierre Bouguer před dvěma stoletími formuloval: „Na základě zkušenosti s poklesem, kterému světlo prochází při průchodu určitou tloušťkou průhledného tělesa, určete tloušťku, která musí být tělu dána, aby bylo neprůhledné.
Bouguer zároveň věřil, že Slunce se stane zcela neviditelným, pokud jeho světlo zeslabí 900 miliardkrát.
Takovou hloubku v moři snadno najdeme, pokud nastavíme odpovídající hodnotu indexu vertikálního útlumu?. Jaká je optimální hodnota pro modrozelenou část spektra v čistých vodách? se rovná přibližně 0,02 m -1. Nahrazení této hodnoty? do vzorce: Ф z / Ф 0 = 10 -?z snadno najdeme hloubku, ve které je sluneční světlo oslabeno 10 12krát: z = 12 / 0,02 = 600 m Ve více rozbouřené vody tato hloubka bude přirozeně podstatně menší.
Americký biolog Beebe, sestupující téměř v batysféře kilometrová hloubka, mohl na vlastní oči vidět nástup tohoto „království věčné noci“: „Tma v hloubce 750 metrů se zdála černější, než si kdo dokázal představit – a přesto se nyní (v hloubce asi 1000 m) zdálo černější než černá. Zdálo se, že všechny nadcházející noci horní svět budou vnímány pouze jako relativní stupně šera. A už nikdy bych nemohl s pevným přesvědčením použít slovo „černý“.
A přesto moderní světelné přijímače - fotonásobiče - umožňují detekovat přítomnost slunečního světla v takových hloubkách. Koneckonců, nejcitlivější z těchto přijímačů jsou schopny detekovat i jednotlivé fotony!
Výpočty ukazují, že pokud je za jasného slunečného dne takový přijímač spuštěn do hloubky 1000 m, pak v čistých vodách (s hodnotou indexu vertikálního útlumu? = 0,02 m -1) zaregistruje přibližně jeden foton za sekundu.
Sluneční světlo proniká také do velkých hloubek. Pouze jeden foton z každých 10 24 dopadajících na hladinu moře dosáhne hloubky 1200 m; zde by náš přijímač detekoval zásah fotonu přibližně jednou denně. V hloubce 1500 m - jednou za 300 let!
Pravděpodobnost dostat se na dno Mariánský příkop- sám hluboké místo v oceánu - foton slunečního světla je tak malý, že je to nepravděpodobné událost se stane alespoň jednou v celé historii lidstva.
P. Booger. Optické pojednání o gradaci světla...
V. Bib. V hloubce kilometru. M.-L., Detgiz. 1937.
Přirozený světelný tok v celém vodním sloupci je oslabený především v důsledku absorpce.
Rozptyl světla oslabuje světelný tok v menší míře, protože směr rozptylu se mírně odchyluje od původního směru toku.
Hloubka průniku světla do vody je určena indexem absorpce a závisí na osvětlení povrchu.
Osvětlení mořské hladiny zase závisí na úhlu slunce nad obzorem a na oblačnosti.
Sledujme paprsek světla pronikajícího do vody. Paprsek světelných paprsků dopadající na vodní hladinu se od ní částečně odráží a částečně lámaný prochází hlouběji. Diagram (obr. 4) ukazuje úhly dopadu světelného paprsku, jeho lom a odraz od hladiny vody. Úhel lomu i" 1 se liší od úhlu dopadu a závisí na indexu lomu n. Úhel odrazu i 2 závisí na úhlu dopadu i a je mu roven.
Rýže. 4. Schéma odrazu a lomu paprsku světla od vodní hladiny. i 1 - úhel dopadu světelného paprsku na vodní hladinu; i 2 - úhel odrazu světelného paprsku od hladiny vody; i 1 " - úhel lomu světelného paprsku při průchodu vodní hladinou; n 1 = 1 - index lomu pro vzdušné prostředí, n 2 = 1,337 - index lomu pro vodní prostředí
Kromě nasměrovaného slunečního světla padá pod vodu také rozptýlené světlo z mraků a oblohy. Až 95 % difúzního světla proniká do vody. Při průchodu směrovaného světla do vody hraje hlavní roli stav vodní hladiny. Čím více je vzrušená, tím méně světla se odráží a tím rozptýlenější bude podvodní osvětlení.
Přírodní voda (obr. 5) velmi intenzivně zeslabuje světelný tok, ale zároveň jsou světelné paprsky v různých částech spektra pohlcovány vodou různě. Jako dobrý světelný filtr voda intenzivně pohlcuje paprsky z červené oblasti spektra, zatímco množství modrých paprsků v průhledné vodě relativně mírně klesá.
Grafy znázorněné na Obr. 6 jasně ilustruje změnu kvality světla v závislosti na vlnové délce světla v milimikronech a na znečištění vody. Jsou stavěny pro cestu světla ve vodě rovnající se 3 m. Všechny křivky v grafech mají minimální hodnoty v červené části spektra. Fyzikální podstatu vody jako světelného filtru lze posoudit z prvního grafu sestrojeného pro čistou oceánskou vodu.
Tato křivka ukazuje, že čistá voda propouští až 95 % světla v modré části spektra, zatímco absorbuje až 60 % červeného světla.
Částice suspendované ve vodě, způsobující rozptyl světla, zároveň výrazně pohlcují modré paprsky. Podle grafu pro zakalenou pobřežní vodu (obr. 6) je vidět, že množství světla v modré části spektra je takovou vodou pohlceno až z 80 %. Množství světla absorbovaného v červené části spektra se v tomto případě bude rovnat 90 %. To je důvod, proč předměty v kalné vodě vypadají žlutě.
Z uvažovaných grafů je zřejmé, jak se kvalitativně a kvantitativně mění osvětlení v různých hloubkách a jak je ovlivněno fyzikální vlastnosti voda a její znečištění. Četné experimenty zase ukázaly, že již v hloubkách 3 m v přímořských podmínkách čistou vodu Zůstává pouze 40 % jasu osvětlení povrchu.
Při barevné podvodní fotografii zeslabení paprsků červené části spektra výrazně komplikuje proces vyvolávání negativu a následného barevného tisku pozitivu. Při černobílém fotografování na panchromatické negativní filmy, které jsou nejrovnoměrněji citlivé na všechny paprsky viditelného spektra, zeslabení nebo absence červených paprsků, narušující vyvážení barev, snižuje kontrast snímku.
Chcete-li snížit převládající vliv modrých paprsků, tj. odstranit závoj a získat jasnější snímky, s černobílým podvodní fotografování, a pro získání vyvážení barev, pro které je * barevný film senzibilizován, je při barevné podvodní fotografii nutné použít korekční filtry.
* (Fotografická senzitometrie je studium měření fotografických vlastností fotosenzitivních vrstev. Senzitizace je citlivost fotocitlivých vrstev filmu na červené světlo.)
Na Obr. Obrázek 7 ukazuje křivky prostupu světla ve vodě v hloubce 3 m. Křivky byly získány korekcí světelného toku pomocí filtrů typu PS-10 a korekcí grafů s přihlédnutím k této korekci.
Křivky prostupu světla získané korekcí mají nepatrná maxima na rozhraní modré a červené části spektra a nepatrné minimum v jeho žluté části.
S takovými poměry vlnových délek jsou vysoce kvalitní snímky docela možné u černobílé i barevné fotografie.
Pokud však analyzujete množství světla procházejícího vodou a korigovaného světelnými filtry pomocí křivek, ukáže se, že je velmi malé. Už v hloubce 3 m pro pobřežní bahnitou vodu je celková propustnost pouze 10%, tj. pouze 1/10 světla se může aktivně účastnit procesu fotografování. Pokud je dráha světla rovna 3 m, bere se jako součet skládající se z dráhy světla z hladiny vody k fotografovanému objektu plus dráhy světla z fotografovaného objektu do fotoaparátu, poté v pobřežní vodě s průměrným zákalem v hloubce 1,5 l a při vzdalování se od fotografovaného objektu na dálku 1,5 m je nutné zvýšit expozici 10x oproti nadvodní expozici.
Filtry typu PS-10 korigují světelný tok odříznutím krátkovlnné části spektra. Zároveň se množství světla pro natáčení pod vodou stává nedostatečným.
Podvodní osvětlení je zvláště slabé v bahnité vodě. Při práci na podzim roku 1962 v přístavu v Rize se autor ponořil do řeky. Daugava. V té době silné deště způsobily velmi silné znečištění říční vody. A to už v hloubce 3 m Bylo zcela nemožné určit, kde je hladina vody, osvětlená sluncem.
Při natáčení pod vodou na černobílý film lze pro úpravu světelného toku použít oranžové a žluté filtry: OS-12, ZhS-12, ZhS-18. Tyto filtry mají násobek několikanásobně menší než červené filtry. Jak již bylo uvedeno, v různých přírodní vody, za stejných přirozených světelných podmínek není podvodní osvětlení stejné.
V mořské vodě za jasného slunečného dne s hloubkou viditelnosti bílého disku Z = 20 m, v hloubce 25-30 m jasný jako vzduch za zamračeného dne. Světlo v této hloubce je nazelenalé.
V létě 1962 se autor jako součást skupiny podvodních badatelů potápěl v Tatarském průlivu Japonské moře k prohlídce legendární fregaty „Pallada“. Loď se potopila v hlubinách 20-25 m a někdy v dobré počasí jeho obrysy byly vidět z povrchu. Když jsme sestoupili v lehkém potápěčském vybavení ke zbytkům lodi, ocitli jsme se v chladném nazelenalém soumraku. Vše světlé barvy byly ztlumené, detaily lodi, porostlé řasami, se topily v šeru. Hvězdice, světlý na povrchu, s oranžovými a fialovými paprsky, vypadal jako bezbarvé kusy látky rozházené po dně.
Georges Gouault a Pierre Wilme, kteří sestoupili do ponorky ve Středozemním moři, věří, že v hloubce 500 m všechny známky světla zmizí. Při potápění poblíž Bermud si všimli, že v hloubce 200 m- světlo je modré, hlubší - fialové a v hloubce 600 m vládne temnota.
Při natáčení pod ledem na přehradě Rybinsk sbírali D. S. Pavlov a D. S. Nikolaev materiál o místním podledovém osvětlení. Ukázalo se, že s povrchovým osvětlením ledu rovným 2000-4000 luxů, osvětlení do hloubky 0,5-1 m od spodního povrchu ledu bylo jen několik set luxů. Tloušťka ledu během měření osvětlení byla rovna 45 cm, a tloušťka sněhové pokrývky se pohybovala od 0 do 15 cm.
V. S. Loschilov ve svých dílech o mořské podledové stereoskopické fotografii poukazuje na to, že přirozené osvětlení spodní plochy ledu je zcela dostačující pro její fotografování bez umělé zdroje osvětlení. Tloušťka ledu 1,5 m propouští 20 % světla. Pokud je výška slunce nad obzorem rovna 20°, bude osvětlení pod ledem v tomto případě 1500 luxů.
Průzkumná praxe ukázala, že když je tloušťka mořské ledové pokrývky až 1,5 m Osvětlení za jasného odpoledne pod ledem umožňuje fotografovat bez protisvětla, ale jak sníh začne tát, průsvitnost se znatelně sníží.
Sněhová pokrývka také výrazně snižuje osvětlení pod ledem.
Podvodní lovec se zastřeleným býkem. Fotografie byla pořízena v Tartarském průlivu Japonského moře, hloubka 3 m, šířka filmu 35 mm, citlivost 180 jednotek. GOST, expozice 1/125 sec, přirozené osvětlení. Objektiv "Gidrorussar 5". Foto od autora
Podvodní fotografování pod ledem a fotografování ve znečištěných vodách je nemožné bez použití speciální fotografické techniky s umělým osvětlením.
K určení expozice při fotografování pod vodou používá mnoho specialistů fotoexpozimetry Leningrad-1 a Leningrad-2 a umístí je do speciálních izolačních boxů. Takové boxy obsahují průhledná okénka a pohony na váhy přístroje. První experimenty s použitím expozimetrů při natáčení pod vodou však odhalily chybnost jejich odečtů v podmínkách pod vodou.
O. A. Sokolov vypočítal korekce odečtů domácích expozimetrů. Výsledky jejich aplikace se ukázaly být docela zajímavé. Takže ve Středozemním moři už v hloubce 25 m je nutné zvýšit expozici 2x oproti údaji přístroje a do hloubky 75 m- 5krát.
Toto nadhodnocení odečtů expozimetru je způsobeno rozdílem ve spektrálních poměrech světla pod vodou a na hladině.
Expozimetr se obvykle nastavuje podle citlivosti filmu na přirozené světlo. Proto v každém konkrétní případ Při použití expozimetru při fotografování pod vodou je nutné porovnat jeho naměřené hodnoty s výsledky získanými při kontrolním fotografování.
Co způsobuje změnu barvy vody v jezeře Bajkal?
Barva vody na Bajkalu, stejně jako v moři, závisí na přítomnosti částic v ní suspendovaných, na hloubce, stavu oblohy a povaze oblačnosti, výšce slunce atd. V otevřený Bajkal voda je obvykle modrá. V blízkosti pobřeží nebo v deltaických oblastech velké řeky- modrošedé nebo nazelenalé kvůli přítomnosti částic v něm žluť nebo hnědohnědé díky barvě říčních vod, přinášející hnědé suspendované částice bahna nebo rozpuštěné huminové látky, jako např. v deltaické části V. Angary. Nazelenalá barva vody je dána zeleným a rozsivky, hnědá barva - hromadný vývoj hnědých řas v období jejich květu, ke kterému obvykle dochází na jaře (často pod ledová pokrývka). Barva vody se také mění, když slunce zmizí za mraky nebo se znovu objeví v mezerách.
Co je Pstruhová stupnice?
Stupnice Pstruh je standardem pro odstíny žluté, zelené a modré květy. Slouží k vizuálnímu určení barvy jezerní a mořské vody. Barva vody se stanoví srovnáním s barvou standardních roztoků zatavených ve skleněných ampulích na bílém pozadí Secchiho disku. Standardní roztoky se připravují smícháním dvou solí v různých poměrech: síran měďnatý amonný (síran měďnatý s amoniakem) a neutrální chroman draselný. Ve stupnici Pstruh bylo 11 ampulí s různými barevnými standardy, v u nás používané stupnici bylo 22 ampulí a říká se tomu vodová barevná škála.
Jak se měří čistota vody?
V jezerech pro přibližný odhad průhlednost pomocí Secchiho disku. Jedná se o bílý kovový disk o průměru 30 centimetrů. Je spuštěn do vody, dokud není z dohledu. Tato hloubka je považována za průhlednost. Poprvé byla průhlednost vody měřena námořníky amerického námořnictva pomocí bílého porcelánového talíře v roce 1803 ve Středozemním moři. Spuštěná deska byla viditelná do hloubky 44 m Ruský námořní námořník O. Kotzebue, velitel brigy Rurik, v roce 1817 jako první změřil průhlednost pomocí bílých a červených kotoučů (desek) v Tichém oceánu.
V posledních letech Pro stanovení průhlednosti se používá řada elektronických měřičů průhlednosti, které umožňují zjistit průhlednost vody v libovolné hloubce a výsledky zaznamenat na zapisovače.
Proč je voda na Bajkalu tak čistá?
Bajkalská voda obsahuje málo suspendovaných látek a rozpuštěných látek, včetně rozpuštěných organická hmota, silně pohlcuje světlo, takže svou průhledností převyšuje všechny jezerní nádrže na světě a blíží se průhlednosti oceánských vod.
Kde je nejčistší voda v jezeře Bajkal?
V oblastech velké hloubky v jižní a severní pánvi. V oblasti maximální hloubky ve střední pánvi jsou vody méně průhledné. Navíc největší průhlednost neboli nejmenší koeficient útlumu světelného toku není v povrchových vrstvách vody, ale v hloubkách od 250-300 m do 1000-1200 m.
Voda byla považována za standard nejvyšší průhlednosti Sargasové moře, nacházející se v západním severním Atlantiku, blížící se průzračnosti destilované vody. Zde se Secchiho kotouč ztrácí z dohledu v rekordní hloubce 66,5 m. v poslední době v Tichém oceánu v Cookově moři byly objeveny i velmi průhledné vody s průhledností Secchiho disku 67 m Studie využívající elektronické měřiče průhlednosti však ukázaly, že v hloubkách 250-1200 m je rekordní průhlednost vody Bajkalu (96 %. ) je jen mírně horší než rekordní průhlednost oceánských vod (98 %).
Proč je hranice mezi bahnitou záplavovou říční vodou a vodou jezera ostře vymezena?
V době, kdy je teplota říčních vod nad +4 °C a voda na Bajkalu pod +4 °C, nepřesahuje kontaktní zóna těchto vod ani při bouřce jeden nebo dva metry. říční voda, ochlazování v kontaktní zóně na teplotu maximální hustoty, padá svisle dolů a vytváří ostré rozhraní. Při bočním osvětlení je z čisté vody jezera viditelná stěna bahnité záplavové vody do hloubky 10-15 m i více.
Do jaké hloubky proniká světlo do vody jezera Bajkal?
Měření světla pomocí vysoce citlivých fotonásobičů, které počítají každý foton, ukázala, že světlo ze Slunce a Měsíce dosahuje až 500 m.
Co je hluboká rozptylová vrstva?
Jedná se o vrstvu vody, která obsahuje velké množství živých organismů. V mořích během dne je hluboká rozptylová vrstva zaznamenána v hloubce 200 až 500 m nebo více, v noci vystupuje k hladině. Na Bajkalu se organismy hromadí i přes den v hloubkách až 150-200 m a v noci vystupují na povrch (denní vertikální migrace). Při hledání hejn ryb pomocí echolotu s rybí smyčkou se v hloubkách 50-150 m zřetelně vynořily rozptylové vrstvy. Pravděpodobně se jednalo o nahromadění planktonních korýšů a případně komerčních pelagických ryb - omul a žlutokřídlý. možná, mladý golomyanok.
Proč se podvodní předměty zdají potápěčům větší, než ve skutečnosti jsou?
Potápěčům, kteří používají masku s plochým sklem, se podvodní předměty zdají zvětšené asi o 30 %. To je způsobeno rozdílem v indexech lomu světla ve vodě a ve vzduchu obsaženém v masce. Potápěč si na to zvykne a nevědomky zavede vhodnou korekci. Fotografování pod vodou však představuje vážné problémy. Aby se eliminovalo zkreslení objektu, je sklo v podvodních fotoboxech zakřivené. Speciálním výběrem zakřivení skla je možné zajistit minimální zkreslení.
Jaký vliv má sluneční záření na Bajkal?
Utváří počasí a klima pánve, zajišťuje fotosyntézu a reguluje její rychlost v organismech vodních rostlin, které jsou přímým či nepřímým zdrojem potravy pro všechny vodní živočichy. Sluneční záření ovlivňuje rozmnožování, chování a migraci vodních živočichů, dává jim schopnost vidět pod vodou atd.
Která část sluneční záření proniká do vody jezera Bajkal?
více než 60 % sluneční energie je absorbován v horní metrové vrstvě vody a více než 80 % v horních 10 metrech. V hloubce 50 m je intenzita světla pouze 5 % osvětlení na povrchu. V pobřežních a kalných vodách je absorpce mnohem silnější. Záření, které proniká nejhlouběji, jsou přesně ty vlnové délky, které rostliny potřebují pro fotosyntézu.
Jaké faktory určují hloubku pronikání slunečního záření do vodního sloupce?
Nejdůležitějším faktorem je zákal, to znamená množství pevných částí anorganických a organického původu včetně sedimentárního materiálu, fyto- a zooplanktonu a mikroorganismů. Velký význam má i výška slunce nad obzorem: nejhlouběji světlo proniká v poledne.
Znečištění, zejména ropnými produkty, má velmi znatelný vliv. Olejový film na hladině vody zeslabuje intenzitu světla pronikajícího do vodního sloupce desetinásobně i stokrát.
Jak se mění spektrální složení světla pronikajícího do vody?
Spektrální složení pronikajícího světla závisí na čistotě a průhlednosti vody. Dlouhovlnné záření se zadržuje v povrchových vrstvách, krátkovlnné záření proniká nejhlouběji, proto v podmořském prostoru jako první mizí tepelné infračervené, červené a oranžové paprsky. Modré, fialové a ultrafialové záření proniká nejhlouběji. V přítomnosti suspendovaných částic se světlo rozptyluje a hloubka jeho průniku do vodního sloupce se snižuje. Ale i tenká krusta ledu o tloušťce 1-2 mm na vodě téměř úplně blokuje všechny tepelné paprsky. Hraje velmi velkou roli pro ohřev vody pod ledem. Voda pod ledovou pokrývkou na Bajkalu se ohřívá až na 1 °C a výše díky zpoždění dlouhovlnného záření z vody, které urychluje destrukci ledu zespodu.
Na Bajkalu je hloubka průniku světla dána intenzitou rozvoje zoo- a fytoplanktonu a množstvím suspendovaných částic. V oblastech ústí velkých řek se hloubka průniku světla snižuje v důsledku velké množství suspendované částice přenášené řekami.
Co je to eufotická zóna?
Horní vrstva vody v nádrži, kam proniká dostatečné množství světlo nezbytné pro fotosyntézu a reprodukci řas. V rámci svých limitů je fotosyntéza omezena dostupností živin. Na příznivé podmínky Biomasa fytoplanktonu se může zvýšit dvakrát až třikrát denně. Pokud předpokládáme, že v eufotické zóně je využito 99 % toho, co se dostane do vody sluneční záření, dále na Bajkalu, kde je tloušťka fotické zóny 2,8krát větší než průhlednost Secchiho kotouče, jeho maximální tloušťka je 112 m.
Jaká je hustota vody Bajkal?
Jeho mineralizace je zanedbatelná (cca 0,1 g/l) a hustota se blíží hustotě destilované vody, rovná se 1 kg/dm3 při teplotě +4 °C. Průměrná roční teplota Voda v jezeře má asi +4 °C, tedy blízkou teplotě maximální hustoty sladké vody. Hustota vody na dně jezera Bajkal v oblasti maximálních hloubek je o 0,80 % větší než na povrchu jezera.
Proč limnologové potřebují studie hustoty vody?
Znalost vertikálního rozložení hustoty vody v jezeře, stejně jako v mořských nádržích, umožňuje vypočítat směr a rychlost proudů. Je také nutné určit stabilitu vodní hmoty. Pokud hustší voda leží nad vodou s nižší hustotou, dochází k míšení zcela přirozeně vodní masy. To je zvláště důležité vzít v úvahu při předpovídání stavu jezer s různými koncentracemi solí, živin a organických látek.
Je jezerní voda stlačitelná?
Sladká voda, stejně jako mořská voda, je prakticky nestlačitelná (koeficient stlačitelnosti je za normálních podmínek pouze 0,000046 na 1 bar). Vlivem tlaku se molekuly vody poněkud přibližují k sobě, v důsledku čehož se její hustota mírně zvyšuje. Pokud by byla voda absolutně nestlačitelná, pak by hladina v Bajkalu byla o 4,5 m vyšší.
Jakou rychlostí se zvuk šíří ve vodě?
Rychlost zvuku ve vodě závisí na teplotě, slanosti a tlaku. Při teplotě například 25 °C se rovná 1496 m/s. Zvuk se v mořské vodě šíří 4,5krát rychleji než ve vzduchu. S nárůstem některého ze zmíněných faktorů (teplota, slanost, tlak) roste rychlost zvuku ve vodě. Pod vlivem všech příčin je průměrná rychlost šíření zvuku ve sladké vodě při teplotě 4 °C 1421,55 m/s a v mořské vodě při slanosti.
35%o - 1466,7 m/s.
Jak daleko se může zvuk šířit ve vodě?
Neexistují žádné informace o studiích tohoto druhu ve sladké vodě. V oceánech byly zvukové vibrace generované podvodní explozí produkovanou výzkumným plavidlem Columbia University Vema v roce 1960 zaznamenány ve vzdálenosti 12 tisíc mil. Hlubinná nálož byla odpálena v podvodním zvukovém kanálu u pobřeží Austrálie a přibližně o 144 minut později zvukové vibrace dosáhly Bermud, tedy téměř opačného bodu na zeměkouli.
Co je to zvukový kanál?
V určité hloubce pod hladinou vody je vrstva, ve které se zvuk šíří s nejmenší ztrátou energie. Nad touto hloubkou se rychlost zvuku zvyšuje v důsledku zvyšující se teploty a pod touto hloubkou se zvyšuje v důsledku nárůstu s hloubkou. hydrostatický tlak. Tato vrstva je druh podvodního zvukového kanálu. zvuková vlna nebo paprsek, který se odchýlil od osy kanálu nahoru nebo dolů v důsledku lomu, má tendenci se vracet do kanálu. Vlny excitované v kanálu proto nemohou opustit kanál. Jakmile je zvuk v takovém kanálu, může cestovat tisíce kilometrů. Zvukový kanál se používá pro podvodní komunikaci na velmi dlouhé vzdálenosti. Biologové předpokládají, že velcí vodní savci (velryby) používají tento kanál ke komunikaci se svými příbuznými umístěnými ve velké vzdálenosti od sebe. Je to možné tuleň bajkalský a možná, že ryby v jezeře zůstanou v kontaktu pomocí takového kanálu. Na otevřeném Bajkalu se při teplotě vody nad 4 °C objeví zvukový kanál, který se oteplením povrchové vody hloubka až 200 m V přítomnosti ledu se vytváří blízkopovrchový zvukový kanál. Charakteristiky zvukových kanálů na jezeře Bajkal se jen málo liší od těch v oceánu.
Velmi skvělá hodnota Kromě salinity, teploty a proudů hraje roli v rozložení života v oceánu světlo a jeho pronikání hluboko do oceánu. Bez světla se rostlinné organismy nemohou vyvíjet; Čím hlouběji světlo proniká do vody, tím hlouběji pronikají rostliny. Průhlednost vody je extrémně odlišná - je větší daleko od břehů a klesá vnitrozemských moří. Čím více živých organismů ve vodě, tím méně průhledná voda. Velmi čisté vody moří, zejména krásná sytě modrá barva, jsou vody chudé na život. Nejprůhlednější moře jsou Sargasové a Středozemní moře.
Metody měření průhlednosti vody mají svou historii. Dlouho Průhlednost byla stanovena spuštěním bílého disku do hloubky a zaznamenáním okamžiku, kdy přestane být z lodi viditelný. Tímto způsobem se průhlednost vody určuje dodnes.
Sluneční světlo a světlo oblohy dopadající na hladinu moře se částečně odráží a v určité části proniká do vodního sloupce a osvětluje jej do větší či menší hloubky. Osvětlení povrchových vrstev moře závisí na mnoha důvodech: zeměpisná šířka poloha, roční období, oblačnost, výška slunce nad obzorem, množství a stav vlhkosti v atmosféře. Čím níže je slunce nad obzorem, tím méně světla proniká pod hladinu moře. Pokud jde o průnik světla do vodního sloupce, ten je dán počtem částic suspendovaných ve vodě (seston), a to jak živých (bioseston), tak neživých (abioseston). Neživá těla zase lze rozdělit na minerál a detritus neboli zbytky organismů. Množství světla pronikajícího vodním sloupcem a hloubka, do které proniká, určují vývoj rostlinných organismů ve vodě.
Množství světla pronikajícího pod hladinu moře, v severní šířky relativně vždy méně než na jihu, vzhledem k nižší poloze slunce, ale tam je in letní čas z velké části kompenzováno délkou dne. Z tohoto důvodu se ukazuje, že povrch polárního moře dostává v červnu obecně stejné množství světla jako pod rovníkem, ale v zimní čas ukazuje se, že se blíží nule.
Nejvyšší průhlednost vody, při stanovení pomocí bílého kotouče, byla zjištěna v Sargasovém moři a byla rovna 66,5 m. Ve Středozemním moři byla zaznamenána průhlednost do 60 m, v Tichém oceánu do 59 m, v r. Indický oceán do 50 m v Barentsově moři průhlednost nepřesahuje 45 m, v Severním moři 23 m, v Baltském moři 13 m, v Bílém 8–9 m V Azovském moři průhlednost nepřesahuje 2,75 m. a v létě, když je ve vodě Azovské moře vyvíjí se obrovské množství jednobuněčné řasy, průhlednost může být pouze 10–12 cm, to znamená, že bílý kotouč v této hloubce zmizí z očí pozorovatele (obr. 48).
Obrázek 48.
Ačkoli v otevřená moře světlo proniká do velmi velké hloubky, ale již v tloušťce prvního metru ztrácí polovinu své síly, přičemž červené paprsky jsou absorbovány nejrychleji a modré a zelené paprsky pronikají nejhlouběji. V destilované vodě mohou do hloubky 100 m dosáhnout pouze zelené, modré a fialové paprsky. Dokonce i lidské oko je schopné detekovat světlo na velmi velká hloubka. Americký Beebe, který sestoupil v jím vynalezené batysféře do hloubky 900 m v oblasti Bermudských ostrovů (Sargasso moře), pozoroval v horních 50 m zelenou barvu vody, zelenomodrou nebo modrou. -zelená na 60 m, jasně modrá barva na 180 m, na 300 m byla slabá černomodrá a v hloubce 580 m zachytila poslední stopy světla. Červené a žluté paprsky, které jsou pro fotosyntézu nejdůležitější, vyblednou nejdříve.
Hloubka v m | Části spektra a vlnová délka | ||
---|---|---|---|
žlutá 6 000 Å | zelená 5 300 Å | modrá 4 800 Å | |
0 | 100 | 100 | 100 |
5 | 18 | 35 | 26 |
10 | 1,8 | 16 | 7,8 |
15 | 0,53 | 7,6 | 3,9 |
20 | 0,27 | 5,7 | 2,3 |
30 | 0,012 | 0,12 | 0,082 |
S pomocí různá zařízení(fotografické desky, v poslední době různá fotoelektrická zařízení) lze světlo výrazně detekovat velké hloubky. Toto světlo však již pro vývoj rostlinných organismů nestačí. Proces fotosyntézy vyžaduje poměrně velké množství světla a převážně červenou část spektra, proto již v hloubce 150–200 m, a to i v nejv. průhledná moře rostlinné organismy mizí (obr. 49).
Obrázek 49.
Rostliny mohou žít v mnohem větších hloubkách, ale proces fotosyntézy je natolik oslaben, že si již nedokážou vytvářet látky potřebné pro svou výživu. Stav, ve kterém proces fotosyntézy zajišťuje existenci rostlinný organismus, se nazývá kompenzační bod. Tento stav obvykle odpovídá velmi malé hloubce (tab. 10).
Rostlinné organismy umístěné hlouběji již zjevně existují v podmínkách lehkého hladovění. Končí zde v důsledku neustálého a nevyhnutelného sestupu planktonních organismů, zbavených prostředků aktivního pohybu.
Dolní hranice rozšíření spodní flóry v Baltském moři je pouze 20 m, u pobřeží Islandu 50 m, ve Středozemním moři 130–160 m největší akumulace rostlin, pak se nachází ve vyšších horizontech, ale ne v těch nejpovrchnějších.
Největší akumulace fytoplanktonu u pobřeží severozápadní Evropy se vyskytuje v hloubce 10–30 m, u pobřeží Kalifornie a ve Středozemním moři v hloubce 25–55 m Hlouběji se fytoplankton vyskytuje v řidším stavu. Obecně pozorovaný špatný vývoj planktonu v hladině 10 m může být důsledkem nepříznivých účinků přímých sluneční paprsky, někdy silné zahřívání, někdy výrazné odsolování a silné poruchy charakteristické pro povrchovou vrstvu a samozřejmě neustále probíhající proces spouštění pod vlivem gravitace.
Existuje několik rozdílů v distribuci rostlin v moři ve srovnání s pevninou charakteristické rysy. Rostliny v moři poskytují mnohem rovnoměrnější horizontální rozložení než na souši. To je v plném souladu s rovnoměrným rozložením světla a rozpuštěných živných solí ve vodě, nepřítomností faktoru nedostatečné vlhkosti ve vodě, který často brzdí rozvoj vegetace na souši, mnohem menší amplitudou teplotních výkyvů, nepřítomností, nepřítomností faktoru nedostatečné vlhkosti ve vodě, který často brzdí rozvoj vegetace na souši. například takových jevů, jako je permafrost a nízká negativní teplota. Ale mořské rostliny distribuovány rovnoměrněji ve srovnání s mořskými živočichy, protože nutriční zdroje, které rostliny potřebují, jsou CO 2 (+ světlo) a minerály- jsou také distribuovány rovnoměrněji než živočišné živiny. A konečně, rostliny reagují slabší ve své distribuci na teplotní faktor než zvířata.
Jev spojený s nerovnoměrným pronikáním paprsků různých vlnových délek do vodního sloupce vertikální zónování v převládajících barvách zvířat a rostlin. Zvířata jsou velmi často zbarvena doplňkovou barvou k té části spektra, která proniká do dané hloubky, v důsledku čehož získávají ochranný nátěr, vypadají šedě a nepostřehnutelně. Zvířata v horních horizontech většinou zbarvené hnědozelenavě a sytěji červené. Ve velkých hloubkách, bez světla, jsou zvířata většinou buď černá, nebo zcela bez barvy (depigmentovaná). Řasy také mění barvu s hloubkou - ze zelené na hnědou a poté červenou, díky čemuž převládají v nejvyšších horizontech. zelené řasy, jsou nahrazeny hnědými řasami a červené řasy jdou nejhlouběji. U rostlin barva nezíská ochrannou roli jako u zvířat, ale adaptivní. nejlepší využití odpovídající paprsky spektra pro účely fotosyntézy.