Cât de adânc pătrunde lumina soarelui în mare? Cât de adânc pătrunde lumina în mare?
Pentru a determina transparența apei se folosește o tehnică simplă: un disc alb (discul Secchi) este scufundat în apă și se notează adâncimea la care devine invizibil. De asemenea, puteți înlocui discul alb cu un bec electric. Transparența variază în medie între 30-50 m. Exemple:
- Transparența de până la 66 m a fost înregistrată în Marea Sargasilor.
- În Marea Mediterană, cea mai mare transparență a fost observată în largul coastei Siriei și în Marea Ionică - până la 50-60 m.
- În Marea Neagră, în timpul unui experiment cu un bec, s-a înregistrat o transparență de 77 m.
- În Marea Nordului, transparența este de doar 20–22 m.
Adâncimea de penetrare a luminii depinde de lungimea de undă. În cel mai pur apa de mareîn trecerea de la lumina roșie la albastră, adâncimea de penetrare a luminii vizibile (până la atenuarea completă - 30 dB, de 1000 de ori) crește de la 11 la 160 m (constanta de absorbție 0,310-0,021 m -1). Razele ultraviolete pătrund și mai adânc în apă. Efectul radiațiilor ultraviolete asupra unei plăci fotografice este vizibil până la o adâncime maximă de 500-1000 m.
Modelarea spectrului de absorbție al apei cu ajutorul programului de aplicație SPECTRA arată că creșterea adâncimii de penetrare cu scăderea lungimii de undă continuă în sub-benzile ultraviolete A (400-320 nm) și B (320-275 nm) cu un minim de atenuare în subbandă. C (275-180 nm). Apoi atenuarea începe să crească cu o creștere bruscă la o lungime de undă de aproximativ 160 nm. Deci, dacă constanta de absorbție a luminii roșii (700 nm) este 1,0 m -1, atunci, respectiv, în regiunea violetă a spectrului (400 nm) - 0,355 m -1; în ultravioletul apropiat (320 nm) - 0,262 m -1; la 275 nm - 0,235 m -1; la 180 nm - 0,588 m -1. Adică, în domeniul undelor scurte, adâncimea de penetrare a radiației UV este comparabilă cu cea a luminii vizibile. [Rețineți că numerele din acest paragraf sunt ușor diferite de cele de mai sus, reflectând dispersarea dovezilor științifice publicate.]
Culoarea apei de mare este determinată de adâncimea de penetrare a luminii. lungimi diferite valuri. Razele roșii și portocalii ale spectrului sunt absorbite sau sunt absorbite predominant chiar și la adâncimi mici. Razele albastre și violete sunt absorbite într-o măsură mai mică și, prin urmare, sunt mai probabil să se reflecte în direcție inversă, la suprafață. De aceea apa pare albastră. La o adâncime mică sau la o transparență redusă, razele roșii și portocalii sunt, de asemenea, reflectate din fund sau particulele suspendate în apă, împreună cu cele albastre, și împreună dau Culoarea verde. Dacă adâncimea este foarte mică (la marginea coastei, într-un pahar), diferențele de absorbție a luminii Culori diferite nu au timp să afecteze, iar apa arată incoloră.
Culoarea afectează și impuritățile aduse de râuri: în Marea Galbenă se obține o culoare galbenă din cauza loess-ului transportat de râuri. Marea Roșie are o masă de microorganisme roșiatice în apropierea țărmurilor. Uneori apa este albă lăptoasă sau neagră; aceasta din urmă se întâmplă din cauza turbei purtate de râuri. Astfel de impurități provoacă o distorsiune a culorii apei din apropierea coastei, iar departe de coastă nu au niciun efect. De asemenea, culoarea apei poate fi afectată de fosforescența microorganismelor.
Culoarea apei mării fluctuează între verde, albastru și albastru cobalt (dacă nu ținem cont de influența impurităților și a diferențelor datorate culorii cerului: pe vreme senină, culoarea mării este mai mult albastră sau albastră, în noros - gri, plumb). Culoarea apei depinde de proprietățile sale fizice, dar legătura aici nu este directă, ci indirectă. Se observă că mai sărat și apa calda are o culoare albastră mai intensă, în timp ce cea rece și mai puțin sărată - mai verzuie. De aceea mările de sud de obicei albastre, în timp ce cele nordice sunt verzi. Deasupra locurilor mai adânci, culoarea este albastră, deasupra locurilor mai puțin adânci, verde. Cu cât salinitatea apei este mai mare, cu atât se produce mai devreme sedimentarea turbidității fine și, ca urmare, transparența apei crește (deci - mai mult Culoarea albastră).
Din aceste motive, cea mai puternică culoare albastră ar trebui să fie în regiunea alizei. De fapt, această zonă este oarecum deplasată. Cea mai mare salinitate este sub 30° latitudine, iar zona de culoare albastru cobalt a apei se află între 10 și 30°: în Oceanul Atlantic(în emisfera nordică), și în indiană (în sudul).
Marea Mediterană este albastră, și Marea Neagră, dar nuanța este mai slabă. Culoarea verzuie este Marea Nordului, verde - Marea Baltică și partea de nord a Mării Caspice. La Newfoundland, unde doi curenți se contopesc - Labrador și Gulf Stream, diferența lor de culoare este clar vizibilă: Gulf Stream - ușor culoarea albastra, iar Labradorul este verde. Curenții reci trec de-a lungul coastelor de vest ale Americii (California, Peru) și Africii (Benguela), motiv pentru care apa de acolo are o culoare mai verzuie.
Surse:
- Transparența și culoarea apei de mare - o prezentare prescurtată din cartea lui A.A. Kruber, „Geografia generală”, Moscova-Leningrad, 1938
- Proprietățile ultravioletei în apă - forumul fizic oferă date despre transparența apei în diferite subdomenii de ultraviolete, este dat un link către programul de modelare a opacității apei.
- Popov N. I., Fedorov K. N., Orlov V. M., Apa de mare: un ghid de referință. - M.: Nauka, 1979. - Date despre absorbția luminii și a ultravioletelor în apa de mare pură.
Mulți cercetători și-au pus adesea întrebarea: la ce adâncime se află în mare lumina soarelui? O sarcină similară în vedere generala Cu două secole în urmă, Pierre Bouguer formula: „Cunoscând din experiență scăderea suferită de lumină la trecerea printr-o grosime cunoscută a unui corp transparent, determinați grosimea care trebuie dată corpului pentru a-l face opac”.
În același timp, Bouguer credea că Soarele devine complet invizibil dacă lumina sa este slăbită de 900 de miliarde de ori.
Putem găsi cu ușurință o astfel de adâncime pe mare dacă ne întrebăm valoarea corespunzătoare a indicelui de atenuare verticală?. În apele transparente pentru partea albastru-verde a spectrului este valoarea optimă? egal cu aproximativ 0,02 m -1 . Înlocuirea acestei valori? în formula: Ф z / Ф 0 \u003d 10 -? z, găsim cu ușurință adâncimea la care lumina soarelui este atenuată de 10 12 ori: z \u003d 12 / 0,02 \u003d 600 m. ape noroioase această adâncime, desigur, va fi mult mai mică.
Biologul american Beebe, coborând aproape în batisferă adâncimea kilometrică, a putut să vadă cu ochii săi declanșarea acestui „regat al nopții eterne”: „Întunericul la o adâncime de 750 de metri părea mai negru decât îți poți imagina - și totuși acum (la o adâncime de aproximativ 1000 m) părea mai negru decât negru. Se părea că toate nopțile următoare intrau lumea superioara vor fi percepute doar ca trepte relative de amurg. Și niciodată nu aș mai putea folosi cuvântul „negru” cu convingere fermă.
Și totuși, receptoarele moderne de lumină - multiplicatori fotoelectronici - fac posibilă detectarea prezenței luminii solare chiar și la astfel de adâncimi. La urma urmei, cele mai sensibile dintre aceste receptoare sunt capabile să capteze chiar și fotoni individuali!
Calculul arată că dacă un astfel de receptor este coborât la o adâncime de 1000 m într-o zi senină și însorită, atunci în ape transparente (cu un indice de atenuare verticală? = 0,02 m -1) va înregistra aproximativ un foton pe secundă.
Lumina soarelui pătrunde și la adâncimi mari. Adâncimile de 1200 m vor atinge doar un foton din fiecare 10 24 incidente la suprafața mării; aici receptorul nostru ar înregistra lovitura unui foton aproximativ o dată pe zi. La o adâncime de 1500 m - o dată la 300 de ani!
Probabilitatea de a merge la fund Mariana Trench- însuși loc adâncîn ocean - un foton al luminii soarelui este atât de mic încât este puțin probabil ca evenimentul va avea loc măcar o dată în istoria omenirii.
P. Buger. Un tratat de optică despre gradația luminii...
W. Beeb. La o adâncime de un kilometru. M.-L., Detgiz. 1937.
Fluxul luminos natural în întreaga coloană de apă este atenuat în principal prin absorbție.
Imprăștirea luminii slăbește fluxul luminos într-o măsură mai mică, deoarece direcția de împrăștiere se abate ușor de la direcția inițială a fluxului.
Adâncimea de pătrundere a luminii în apă este determinată de indicele de absorbție și depinde de iluminarea suprafeței.
Iluminarea suprafeței mării, la rândul său, depinde de unghiul de răsărit al soarelui deasupra orizontului și de acoperirea norilor.
Să urmărim un fascicul de lumină care pătrunde în apă. Un fascicul de raze de lumină, care cade pe suprafața apei, este parțial reflectat de ea și, parțial refractat, trece în adâncuri. Diagrama (Fig. 4) prezintă unghiurile de incidență ale unui fascicul de lumină, refracția și reflectarea acestuia de la suprafața apei. Unghiul de refracție i" 1 diferă de unghiul de incidență și depinde de indicele de refracție n. Unghiul de reflexie i 2 depinde de unghiul de incidență i și este egal cu acesta.
Orez. 4. Schema de reflexie și refracție a unui fascicul de lumină de la o suprafață a apei. i 1 - unghiul de incidență a fasciculului luminos pe suprafața apei; i 2 - unghiul de reflectare a fasciculului de lumină de la suprafața apei; i 1 "- unghiul de refracție al fasciculului de lumină la trecerea prin suprafața apei; n 1 \u003d 1 - indicele de refracție pentru mediul aerian, n 2 \u003d 1,337 - indicele de refracție pentru mediul acvatic
Pe lângă lumina direcțională a soarelui, în apă intră și lumina difuză din nori și din cer. Până la 95% din lumina difuză pătrunde în apă. Starea suprafeței apei joacă un rol important în trecerea luminii direcționale în apă. Cu cât este mai emoționată, cu atât se reflectă mai puțină lumină și cu atât lumina subacvatică va fi mai difuză.
Apa naturală (Fig. 5) atenuează foarte intens fluxul luminos, dar, în același timp, razele de lumină din diferite părți ale spectrului sunt absorbite de apă în moduri diferite. Fiind un bun filtru de lumină, apa absoarbe intens razele din regiunea roșie a spectrului, în timp ce cantitatea de raze albastre din apa limpede scade relativ ușor.
Graficele prezentate în fig. 6 ilustrează clar schimbarea calității luminii în funcție de lungimea de undă a luminii în milimicroni și de poluarea apei. Sunt construite pentru o cale de lumină în apă egală cu 3m. Toate curbele de pe grafice au valori minime în partea roșie a spectrului. Esența fizică a apei ca filtru de lumină poate fi estimată din primul grafic construit pentru apa oceanică curată.
Această curbă arată că apa pură transmite până la 95% din lumina în partea albastră a spectrului, absorbind în același timp până la 60% din lumina roșie.
Particulele suspendate în apă, fiind cauza împrăștierii luminii, absorb în același timp razele albastre în mare măsură. Conform graficului pentru apa de coastă noroioasă (Fig. 6), puteți vedea că cantitatea de lumină din partea albastră a spectrului este absorbită de o astfel de apă până la 80%. Cantitatea de lumină absorbită în partea roșie a spectrului, în acest caz, va fi egală cu 90%. Prin urmare, obiectele din apa noroioasă par galbene.
Din graficele luate în considerare este clar cât de calitativ și cantitativ se modifică iluminarea la diferite adâncimi și cum este influențată de proprietăți fizice apa si poluarea acesteia. Numeroase experimente, la rândul lor, au arătat că deja la adâncime 3mîn condiţii de coastă apă curată rămâne doar 40% din luminozitatea luminii de suprafață.
În fotografia subacvatică color, atenuarea razelor părții roșii a spectrului complică foarte mult procesul de dezvoltare a unui negativ și imprimarea color ulterioară a unui pozitiv. Când fotografiați în alb-negru pe filme negative pancromatice, care sunt cel mai uniform sensibile la toate razele din spectrul vizibil, slăbirea sau absența razelor roșii, perturbând echilibrul culorilor, reduce contrastul imaginii.
Pentru a reduce efectul predominant al razelor albastre, adică pentru a elimina ceața și a obține imagini mai clare, în alb-negru fotografie subacvatică, iar pentru a obține un echilibru de culoare, conform căruia * filmul color este sensibilizat, cu fotografia subacvatică color, este necesar să se folosească filtre corective.
* (Sensitometria fotografică este studiul măsurării proprietăților fotografice ale straturilor fotosensibile. Sensibilizare - sensibilitatea straturilor sensibile la lumină ale filmului la lumina roșie.)
Pe fig. 7 prezintă curbele de transmisie a luminii în apă la adâncime 3m. Curbele au fost obtinute prin corectarea fluxului luminos cu filtre de lumina de tip PS-10 si corectarea graficelor tinand cont de aceasta corectie.
Curbele de transmisie a luminii obținute prin corecție au maxime nesemnificative la limitele părților albastre și roșii ale spectrului și un minim nesemnificativ în partea sa galbenă.
Cu astfel de rapoarte ale lungimilor de undă, imaginile de înaltă calitate sunt destul de posibile atât în fotografia alb-negru, cât și în fotografia color.
Totuși, dacă analizăm din curbe cantitatea de lumină care a trecut prin apă și este corectată de filtrele de lumină, rezultă că este foarte mică. Deja adânc 3m pentru apa noroioasă de coastă, transmisia totală este de numai 10%, adică doar 1/10 din lumină poate participa activ la procesul de fotografiere. Dacă calea luminii este egală cu 3m, luată ca suma constând din calea luminii de la suprafața apei până la obiectul fotografiat plus drumul luminii de la obiectul fotografiat până la cameră, apoi în apa de coastă cu turbiditate medie la adâncime 1,5 l iar când se îndepărtează de obiectul filmat la distanţă 1,5 m este necesara cresterea expunerii de 10 ori fata de expunerea deasupra apei.
Filtrele de tip PS-10 corectează fluxul luminos prin tăierea părții cu lungime de undă scurtă a spectrului. În același timp, cantitatea de lumină pentru fotografierea subacvatică devine insuficientă.
Iluminarea subacvatică în apa noroioasă este deosebit de slabă. Lucrând în toamna anului 1962 în portul Riga, autorul s-a scufundat în râu. Daugava. La acea vreme, ploile abundente au provocat o poluare foarte severă a apei râului. Și deja adânc 3m era absolut imposibil de stabilit unde se afla suprafața apei, iluminată de soare.
Când fotografiați sub apă pe film alb-negru, filtrele portocalii și galbene pot fi folosite pentru a corecta fluxul de lumină: OS-12, ZhS-12, ZhS-18. Aceste filtre de lumină au o multiplicitate de câteva ori mai mică decât filtrele de lumină roșie. După cum sa menționat deja, în diverse ape naturale, în aceleași condiții de lumină naturală, iluminarea subacvatică nu este aceeași.
În apa de mare într-o zi senină, însorită, la adâncimea vizibilității unui disc alb Z = 20 m, la o adâncime 25-30 m lejer ca aerul într-o zi înnorată. Lumina la această adâncime este verzuie.
În vara anului 1962, autorul, ca parte a unui grup de cercetători subacvatici, s-a scufundat în strâmtoarea Tătarului Marea Japoniei pentru a vedea legendara fregata „Pallada”. Nava s-a scufundat în apă adâncă 20-25 m, iar uneori în vreme buna contururile sale erau vizibile de la suprafață. După ce am coborât cu un echipament ușor de scufundare la rămășițele navei, ne-am trezit într-un amurg rece verzui. Toate culori deschise au fost înăbușite, detaliile navei, acoperite de alge, s-au scufundat în amurg. Stele de mare, strălucitoare la suprafață, cu raze portocalii și violete, arătau ca niște bucăți incolore de pânză împrăștiate de-a lungul fundului.
Georges Gouault și Pierre Wilm, coborând într-un batiscaf în Marea Mediterană, cred că la adâncime 500 m toate semnele de lumină dispar. În timpul unei scufundări în apropierea Bermudelor, au observat că la adâncime 200 m- lumina este albastră, mai profundă - violet, și la o adâncime 600 m domnește întunericul.
Când au fotografiat sub gheața de pe rezervorul Rybinsk, D.S. Pavlov și D.S. Nikolaev au colectat materiale pe iluminarea locală sub gheață. S-a dovedit că atunci când iluminarea suprafeței gheții este egală cu 2000-4000 lux, iluminare la adâncime 0,5-1 m de la suprafața inferioară a gheții erau doar câteva sute de lux. Grosimea gheții în timpul măsurătorilor de iluminare a fost egală cu 45 cm, iar grosimea stratului de zăpadă a variat de la 0 la 15 cm.
V. S. Loshchilov, în lucrările sale privind sondajele stereoscopice marine sub gheață, indică faptul că iluminarea naturală a suprafeței inferioare a gheții este destul de suficientă pentru a o fotografia fără surse artificiale iluminat. Grosimea gheții 1,5 m transmite 20% din lumină. Când soarele stă la o înălțime de 20° deasupra orizontului, iluminarea sub gheață în acest caz va fi 1500 lux.
Practica de topografie a arătat că cu grosimea gheții de mare până la 1,5 m iluminarea într-o după-amiază senină sub gheață permite fotografierea fără iluminare, totuși, pe măsură ce zăpada începe să se topească, transparența scade semnificativ.
Stratul de zăpadă reduce, de asemenea, foarte mult iluminarea sub gheață.
Vânător subacvatic cu un taur împușcat. Fotografia a fost făcută în strâmtoarea tătară a Mării Japoniei, adâncime de 3 m. Lățimea filmului 35 mm, sensibilitate 180 unități. GOST, expunere 1/125 sec, iluminare naturala. Lentila „Gidrorussar 5”. Fotografia autorului
Fotografia subacvatică sub gheață și fotografiarea în ape poluate este imposibilă fără utilizarea unui echipament fotografic special cu un dispozitiv pentru iluminare artificială.
Pentru a determina expunerea în timpul fotografierii subacvatice, mulți specialiști folosesc fotoexpunerea Leningrad-1 și Leningrad-2, plasându-le în cutii speciale izolante. În astfel de cutii există ferestre transparente și conduce la cântarul instrumentului. Cu toate acestea, primele experimente privind utilizarea expunemetrelor în timpul fotografierii sub apă au scos la iveală eroarea citirilor acestora în condiții subacvatice.
O. A. Sokolov a calculat corecțiile la citirile expunemetrelor domestice. Rezultatele aplicării lor au fost destul de interesante. Deci, în Mediterana deja la adâncime 25 m este necesar să creșteți expunerea de 2 ori în comparație cu citirea dispozitivului și la o adâncime 75 m- de 5 ori.
O astfel de supraestimare a citirilor expunetorului este cauzată de diferența dintre rapoartele spectrale ale luminii sub apă și pe suprafață.
În mod normal, contorul de expunere este reglat în funcție de sensibilitatea filmului la lumina naturală. Prin urmare, în fiecare caz concret fotografie subacvatică, atunci când utilizați un luminometru, ar trebui să comparați cu siguranță citirile acestuia cu rezultatele obținute în timpul fotografierii de control.
Ce cauzează schimbarea culorii apei în Lacul Baikal?
Culoarea apei din Baikal, precum și cea a mării, depinde de prezența particulelor suspendate în ea, de adâncime, de starea cerului și de natura acoperirii norilor, de înălțimea soarelui etc. ÎN deschide Baikalul apa este de obicei albastră. Aproape de coastă sau în zonele deltei râuri majore- gri-albăstrui sau verzui din cauza prezenței particulelor în el Culoarea galbena sau maroniu-maroniu din cauza culorii apelor râului, aducând particule brune de mâl în suspensie sau substanțe humice dizolvate, ca, de exemplu, în porțiunea apropiată de deltă a V. Angara. Culoarea verzuie a apei este dată de verde și diatomee, culoare maro - dezvoltarea în masă a algelor brune în timpul înfloririi lor, care are loc de obicei primăvara (adesea sub acoperire de gheață). Culoarea apei se schimbă și atunci când soarele dispare în spatele norilor sau reapare în goluri.
Ce este scara Forel?
Cântarul Trout este un standard pentru nuanțele de galben, verde și flori albastre. Servește la determinarea vizuală a culorii apei lacului și a mării. Culoarea apei este determinată prin comparație cu culoarea soluțiilor standard sigilate în fiole de sticlă pe fundalul alb al unui disc Secchi. Soluțiile de referință se obțin prin amestecarea în diferite proporții a două săruri: sulfat de cupru amoniu (sulfat de cupru cu amoniac) și cromat neutru de potasiu. Au fost 11 fiole cu standarde de culoare diferite la scara Forel, 22 de fiole la scara folosită la noi și se numește scara de culoare a apei.
Cum se măsoară claritatea apei?
în lacuri pentru estimare aproximativă foliile transparente folosesc discul Secchi. Este un disc de metal alb cu diametrul de 30 de centimetri. El este coborât în apă până când nu va fi văzut. Această adâncime este considerată transparență. Pentru prima dată, transparența apei folosind o farfurie albă de porțelan a fost măsurată de marinarii Marinei SUA în 1803 în Marea Mediterană. Placa coborâtă era vizibilă până la o adâncime de 44 m. Marinarul rus O. Kotzebue, comandantul bricului Rurik, în 1817 a măsurat pentru prima dată transparența folosind discuri (plăci) albe și roșii în Oceanul Pacific.
ÎN anul trecut pentru a determina transparența, sunt utilizate o serie de transparente electronice, care vă permit să determinați transparența apei la orice adâncime și să înregistrați rezultatele pe instrumente de auto-înregistrare.
De ce este apa din Baikal atât de limpede?
Apa Baikal conține puține substanțe suspendate și dizolvate, inclusiv dizolvate materie organică, care absoarbe puternic lumina, astfel încât transparența depășește toate corpurile de apă ale lacului din lume și se apropie de transparența apelor oceanice.
Unde este cea mai limpede apă din Baikal?
În zonele de mare adâncime din bazinele sudice şi nordice. În zonă adâncimi maxime in bazinul mijlociu apele sunt mai putin transparente. În plus, cea mai mare transparență sau cel mai mic coeficient de atenuare a fluxului luminos, nu în straturile de suprafață ale apei, ci la adâncimi de la 250-300 m până la 1000-1200 m.
Apa era considerată standardul de cea mai înaltă transparență. Marea Sargasilor, situat în partea de vest a Atlanticului de Nord, apropiindu-se de transparența apei distilate. Aici, discul Secchi dispare din vedere la o adâncime record de 66,5 m. În ultima vremeîn Oceanul Pacific în Marea Cook s-au găsit și ape foarte transparente cu o transparență de-a lungul discului Secchi de 67 m. Totuși, studiile folosind transparențe electronice au arătat că la adâncimi de 250-1200 m, transparența record a apei Baikal (96 %) este doar puțin inferior transparenței record a apelor oceanice (98%).
De ce este clar delimitată granița dintre apele noroioase ale râului de inundații și apa lacului?
În momentul în care temperatura apelor râului este peste +4 °C, iar apa din Baikal este mai mică de +4 °C, zona de contact a acestor ape nu depășește unul sau doi metri chiar și în timpul unei furtuni. apa râului, răcind în zona de contact la temperatura de densitate maximă, cade vertical în jos, formând o interfață ascuțită. Cu iluminare laterală, peretele de ape noroioase de inundații este vizibil din partea apei limpezi a lacului până la o adâncime de 10-15 m sau mai mult.
Până la ce adâncime pătrunde lumina în apa Baikal?
Măsurătorile luminii folosind fotomultiplicatori foarte sensibili care numără fiecare foton au arătat că lumina de la Soare și Lună ajunge până la 500 m.
Ce este un strat de împrăștiere profund?
Acesta este un strat de apă care conține un număr mare de organisme vii. În mări, în timpul zilei, stratul de împrăștiere adânc este fixat la o adâncime de 200 până la 500 m sau mai mult, noaptea iese la suprafață. În Baikal, organismele se acumulează și în timpul zilei la adâncimi de până la 150-200 m, iar noaptea se ridică la suprafață (migrații verticale zilnice). Când căutați bancuri de pești folosind un ecosonor cu o buclă de pește, straturile de împrăștiere au fost clar vizibile la adâncimi de 50-150 m. Probabil, aceasta este o acumulare de crustacee planctonice și, posibil, pești pelagici comerciali - omul și guful de muscă galbenă și, posibil, tineri golomyankas.
De ce obiectele subacvatice par mai mari pentru scafandri decât sunt în realitate?
Pentru scafandrii care folosesc o mască de sticlă plată, obiectele subacvatice par a fi mărite cu aproximativ 30%. Acest lucru se datorează diferenței indicilor de refracție ai luminii din apă și din aerul conținut de mască. Scufundatorul se obișnuiește cu asta și introduce inconștient amendamentul corespunzător. Cu toate acestea, există dificultăți serioase cu fotografia subacvatică. Pentru a elimina distorsiunea obiectului, ochelarii din fotobox-urile subacvatice sunt realizati curbati. Prin selecția specială a curburii sticlei, este posibil să se asigure că distorsiunile sunt minime.
Ce efect are radiația solară asupra lacului Baikal?
Formează vremea și clima bazinului, asigură fotosinteza și reglează rata acesteia în organismele vegetale acvatice, care sunt o sursă directă sau indirectă de hrană pentru toate animalele acvatice. Radiația solară afectează reproducerea, comportamentul și migrarea animalelor acvatice, le oferă posibilitatea de a vedea sub apă etc.
Ce parte radiatie solara pătrunde în apa Baikalului?
Peste 60% energie solara absorbit în stratul superior de apă, iar mai mult de 80% - în primii 10 metri. La o adâncime de 50 m, intensitatea luminii este de doar 5% din iluminarea de pe suprafață. În apele de coastă și tulburi, absorbția este mult mai puternică. Radiația cu acele lungimi de undă de care plantele au nevoie pentru fotosinteză pătrunde cel mai adânc.
Ce factori determină adâncimea pătrunderii razelor solare în coloana de apă?
Cel mai important factor este turbiditatea, adică cantitatea de părți solide de anorganice și origine organică, inclusiv material sedimentar, fito- și zooplancton și microorganisme. De mare importanță este înălțimea soarelui deasupra orizontului: lumina pătrunde cel mai adânc la prânz.
Poluarea, în special produsele petroliere, are un efect foarte vizibil. O peliculă de ulei de la suprafața apei slăbește de zeci și sute de ori intensitatea luminii care pătrunde în coloana de apă.
Cum se modifică compoziția spectrală a apei care pătrunde lumina?
Compoziția spectrală a luminii penetrante depinde de puritatea și transparența apei. Radiația cu undă lungă este reținută în straturile de suprafață, radiația cu unde scurte pătrunde cel mai adânc, prin urmare, în spațiul subacvatic, razele infraroșii termice, roșii, portocalii dispar în primul rând. Radiațiile albastre, violete și ultraviolete pătrund cel mai adânc. În prezența particulelor în suspensie, lumina este împrăștiată și adâncimea de penetrare a acesteia în coloana de apă scade. Dar chiar și o crustă subțire de gheață de 1-2 mm grosime pe apă reține aproape complet toate razele de căldură. Joacă foarte mare rol pentru încălzirea apei sub gheață. Apa de sub stratul de gheață din Baikal se încălzește cu până la 1 °C și mai mult din cauza întârzierii radiațiilor cu unde lungi din apă, care accelerează distrugerea gheții de dedesubt.
În Baikal, adâncimea de penetrare a luminii este determinată de intensitatea dezvoltării zoo- și fitoplanctonului și de cantitatea de particule în suspensie. În zonele de vărsare ale râurilor mari, adâncimea de pătrundere a luminii scade din cauza un numar mare particule în suspensie transportate de râuri.
Ce este o zonă eufotică?
Stratul superior de apă într-un rezervor în care pătrunde suficient lumina necesară pentru fotosinteză și reproducerea algelor. În cadrul acestuia, fotosinteza este limitată de disponibilitatea nutrienților. La conditii favorabile biomasa fitoplanctonului poate crește de două până la trei ori pe zi. Presupunând că 99% din apa care intră în apă este utilizată în zona eufotică radiatie solara, apoi în Baikal, unde grosimea zonei fotice este de 2,8 ori mai mare decât transparența de-a lungul discului Secchi, grosimea sa maximă este de 112 m.
Care este densitatea apei Baikal?
Mineralizarea acestuia este neglijabilă (aproximativ 0,1 g/l) iar densitatea este apropiată de densitatea apei distilate, egală cu 1 kg/dm3 la temperatura de +4 °C. Temperatura medie anuală de apă din lac este de aproximativ +4 °C, adică este aproape de temperatura densității maxime a apei proaspete. Densitatea apei la fundul Baikalului în regiunea adâncimii maxime este cu 0,80% mai mare decât pe suprafața lacului.
De ce trebuie limnologii să studieze densitatea apei?
Cunoașterea distribuției verticale a densității apei într-un lac, precum și în corpurile de apă marine, face posibilă calcularea direcției și vitezei curenților. De asemenea, este necesar să se determine stabilitatea masei de apă. Dacă apa mai densă se află deasupra celei mai puțin dense, atunci amestecarea are loc destul de natural. mase de apă. Acest lucru este deosebit de important de luat în considerare atunci când se prezică starea lacurilor cu diferite concentrații de săruri, elemente biogene și substanțe organice.
Apa lacului este compresibilă?
Apa dulce, ca și apa de mare, este practic incompresibilă (factorul de compresibilitate este de numai 0,000046 pe 1 bar în condiții normale). Sub acțiunea presiunii, moleculele de apă se apropie oarecum unele de altele, drept urmare densitatea acesteia crește ușor. Dacă apa ar fi absolut incompresibilă, atunci nivelul apei în Baikal ar fi cu 4,5 m mai mare.
Cât de repede circulă sunetul în apă?
Viteza sunetului în apă depinde de temperatură, salinitate și presiune. La o temperatură de 25 °C, de exemplu, este egală cu 1496 m/s. Sunetul circulă de 4,5 ori mai repede în apa mării decât în aer. Odată cu creșterea oricăruia dintre factorii menționați (temperatură, salinitate, presiune), viteza sunetului în apă crește. Sub acțiunea tuturor cauzelor, în medie, viteza de propagare a sunetului în apa dulce la o temperatură de 4 ° C este de 1421,55 m/s, iar în apa de mare la salinitate
35% o - 1466,7 m/s.
Cât de departe poate călători sunetul în apă?
Nu există informații despre studii de acest fel în apă dulce. În oceane, vibrațiile sonore de la o explozie subacvatică produsă de nava de cercetare Vema a Universității Columbia în 1960 au fost înregistrate la o distanță de 12.000 de mile. O sarcină de adâncime a fost detonată într-un canal de sunet subacvatic în largul coastei Australiei, iar după aproximativ 144 de minute, undele sonore au ajuns în Bermude, adică aproape în punctul opus al globului.
Ce este un canal audio?
La o anumită adâncime sub suprafața apei există un strat în care sunetul se propagă cu cea mai mică pierdere de energie. Peste această adâncime, viteza sunetului crește din cauza creșterii temperaturii, iar sub aceasta crește datorită creșterii cu adâncimea. presiune hidrostatica. Acest strat este un fel de canal de sunet subacvatic. Unda de sunet, sau un fascicul deviat de la axa canalului în sus sau în jos din cauza refracției, tinde să se întoarcă în canal. Undele excitate în canal, prin urmare, nu pot părăsi acesta. Odată ajuns pe un astfel de canal, sunetul poate călători mii de mile. Canalul audio este folosit pentru comunicații subacvatice cu rază ultra-lungă. Există o presupunere a biologilor că mamiferele acvatice mari (balenele) folosesc acest canal pentru a comunica cu rudele lor, aflate la distanță mare unele de altele. Este posibil ca foca Baikal, și poate peștii din lac țin legătura folosind un astfel de canal. În Baikal deschis, la temperaturi ale apei peste 4 °C, apare un canal de sunet care, pe măsură ce se încălzește, suprafata apei se adâncește la 200 m. În prezența gheții, se formează un canal de sunet aproape de suprafață. Caracteristicile canalelor de sunet de pe Baikal diferă puțin de cele ale oceanului.
Foarte mare importanță Pe lângă salinitate, temperatură și curenți, lumina și pătrunderea ei adânc în ocean joacă un rol în distribuția vieții în ocean. Fără lumină, organismele vegetale nu se pot dezvolta; cu cât lumina pătrunde mai adânc în apă, cu atât plantele pătrund mai adânc. Transparența apei este extrem de diferită - este mai mare departe de coastă și scade în mărilor interioare. Cu cât sunt mai multe organisme vii în apă, cu atât apa este mai puțin transparentă. Apele foarte transparente ale mărilor, în special frumosul albastru adânc, sunt ape care sunt rare în viață. Cele mai transparente mari sunt Sargasso si Mediterana.
Metodele de măsurare a transparenței apei au propria lor istorie. Pentru o lungă perioadă de timp transparența a fost determinată coborând un disc alb până la adâncime și notând momentul în care acesta încetează să mai fie vizibil de pe navă. În acest fel, transparența apei este determinată și acum.
Lumina soarelui și lumina firmamentului, ajungând la suprafața mării, se reflectă parțial, iar într-o anumită parte pătrunde în coloana de apă și o luminează la o adâncime mai mare sau mai mică. Iluminarea straturilor de suprafață ale mării depinde de mulți factori: de la latitudine geografică locuri, din anotimpul anului, de la înnorare, de la înălțimea soarelui deasupra orizontului, de la cantitatea și starea de umiditate din atmosferă. Cu cât soarele este mai jos deasupra orizontului, cu atât mai puțină lumină pătrunde sub suprafața mării. În ceea ce privește pătrunderea luminii în coloana de apă, aceasta este determinată de numărul de particule suspendate în apă (seston), atât vii (bioseston), cât și nevii (abioseston). corpuri neînsuflețite la rândul lor pot fi împărțite în minerale și detritus, sau resturi de organisme. Cantitatea de lumină care pătrunde în coloana de apă și adâncimea la care pătrunde determină dezvoltarea organismelor vegetale în apă.
Cantitatea de lumină care pătrunde sub suprafața mării, în latitudinile nordice relativ întotdeauna mai puțin decât în sud, din cauza stării mai scăzute a soarelui, dar acolo este ora de vara compensată în mare măsură de lungimea zilei. Din această cauză, se dovedește că suprafața mării polare primește în iunie, în general, aceeași cantitate de lumină ca sub ecuator, dar în timp de iarna se dovedește a fi aproape de zero.
Cea mai mare transparență a apei, atunci când a fost determinată cu ajutorul unui disc alb, a fost constatată în Marea Sargasilor și a fost egală cu 66,5 m. Oceanul Indian până la 50 m. În Marea Barents, transparența nu depășește 45 m, în Marea Nordului 23 m, în Marea Baltică 13 m, în Marea Albă 8–9 m. Marea Azov dezvoltând un număr imens alge unicelulare, transparența poate fi de numai 10–12 cm, adică discul alb dispare din ochii observatorului la această adâncime (Fig. 48).
Figura 48.
Deși în mări deschise lumină și pătrunde la o adâncime foarte mare, dar deja în grosimea primului metru își pierde jumătate din forță, razele roșii fiind absorbite cel mai repede, iar albastrul și verdele pătrunzând cel mai adânc. În apa distilată, doar razele verzi, albastre și violete pot atinge o adâncime de 100 m. Chiar și ochiul uman este capabil să capteze lumina pentru o perioadă foarte lungă de timp. adâncime mare. Beebe american, care a coborât în batisfera pe care a inventat-o la o adâncime de 900 m în Insulele Bermude (Marea Sargasso), a observat o culoare verde a apei în cei 50 m de sus, verzui-albastru sau albastru-verde la 60 m, și o culoare albastră limpede la 180 m, la 300 m era un albastru slab negricios, iar la adâncimea de 580 m a prins ultimele urme de lumină. Razele roșii și galbene, cele mai necesare pentru fotosinteză, se sting mai întâi.
Adâncime în m | Părți ale spectrului și lungimea de undă | ||
---|---|---|---|
galben 6000 Å | verde 5 300 Å | albastru 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 |
Cu ajutor diverse dispozitive(plăci fotografice, recent diverse dispozitive fotoelectrice) lumina poate fi constatată la un semnificativ adâncimi mari. Cu toate acestea, această lumină nu mai este suficientă pentru dezvoltarea organismelor vegetale. Procesul de fotosinteză necesită o cantitate destul de mare de lumină și predominant partea roșie a spectrului, deci deja la o adâncime de 150–200 m, chiar și în cele mai multe mări transparente organismele vegetale dispar (Fig. 49).
Figura 49.
Plantele pot trăi la adâncimi mult mai mari, dar procesul de fotosinteză este atât de slăbit încât nu mai pot crea substanțele necesare pentru hrănirea lor. Starea în care procesul de fotosinteză doar asigură existența organism vegetal se numeste punct de compensare. Această stare corespunde de obicei la o adâncime foarte mică (Tabelul 10).
Organismele vegetale, situate mai adânc, există deja, aparent, în condiții de foamete ușoară. Ele sunt aici ca urmare a scufundării constante și inevitabile a organismelor planctonice, lipsite de mijloacele de mișcare activă.
Limita inferioară a distribuției florei bentonice în Marea Baltică este de numai 20 m, în largul coastei Islandei la 50 m, în Marea Mediterană 130–160 m. cea mai mare concentrație plante, este situat în orizonturi mai înalte, dar nu și în cele mai superficiale.
Cea mai mare acumulare de fitoplancton în apropierea coastelor nord-vestului Europei are loc la o adâncime de 10–30 m, în largul coastei Californiei și în Marea Mediterană la o adâncime de 25–55 m. Mai adânc, fitoplanctonul există într-o stare mai rarefiată. . Dezvoltarea slabă observată de obicei a planctonului la suprafața de 10 m se poate datora efectelor adverse ale razele de soare, uneori încălzire puternică, uneori desalinizare semnificativă și valuri puternice caracteristice stratului de suprafață și, bineînțeles, un proces constant de tasare sub influența gravitației.
În distribuția plantelor în mare, în comparație cu pământul, există mai multe trasaturi caracteristice. Plantele din mare oferă o imagine a unei distribuții orizontale mult mai uniforme decât pe uscat. Acest lucru este în deplin acord cu distribuția uniformă a luminii și a sărurilor nutritive dizolvate în apă, absența umidității insuficiente în apă, care inhibă adesea dezvoltarea vegetației pe uscat, o amplitudine mult mai mică a fluctuațiilor de temperatură, absența, pt. de exemplu, fenomene precum permafrost și low temperatura negativă. Dar plante marine sunt distribuite mai uniform și în comparație cu animalele marine, deoarece resursele nutritive necesare plantelor sunt CO 2 (+ lumină) și minerale- sunt, de asemenea, distribuite mai uniform decât nutrienții de origine animală. În cele din urmă, plantele sunt mai puțin receptive în distribuția lor la factor de temperatură decât animalele.
Fenomenul este asociat cu pătrunderea neuniformă a razelor de diferite lungimi de undă în coloana de apă. zonarea verticalăîn culoarea predominantă a animalelor şi plantelor. Animalele sunt foarte adesea pictate într-o culoare suplimentară față de acea parte a spectrului care pătrunde la o anumită adâncime, în urma căreia dobândesc colorare protectoare par gri, invizibile. Animale din orizonturile superioare în majoritatea cazurilor vopsite în culori maro-verzui și mai adânc în roșu. La adâncimi mari, lipsite de lumină, animalele sunt în mare parte fie vopsite în negru, fie complet lipsite de culoare (depigmentate). Algele dau, de asemenea, o schimbare de culoare cu adâncimea - de la verde la maro, apoi roșu, motiv pentru care orizonturile cele mai sus sunt dominate de alge verzi, sunt înlocuite cu alge brune, iar algele roșii merg cel mai adânc. La plante, culoarea nu capătă un rol protector, ca la animale, ci de adaptare la cea mai bună utilizare razele corespunzătoare ale spectrului în scopul fotosintezei.
- Acnee pe față? Există o ieșire! Cosuri pe fața femeilor: de ce organe sunt responsabile și cum sunt tuberculii de pe frunte conectați cu fast-food? Pe față a apărut o mulțime de acnee, ce să faci
- Remedii eficiente pentru creșterea rapidă a părului: cele mai bune recomandări pentru îngrijirea părului
- Ceaiul verde Beneficiile ceaiului verde
- Acnee pe față? Există o ieșire! De ce apare acneea pe corpul uman - ce să faceți dacă se întâmplă acest lucru Care este cauza acneei