Kako globoko v morje prodre sončna svetloba? Kako globoko prodre svetloba v morje?
Za določitev prosojnosti vode se uporablja preprosta tehnika: potopite bel disk (Secchijev disk) v vodo in zabeležite, na kateri globini postane neviden. Belo ploščo lahko zamenjate tudi z električno žarnico. Preglednost se giblje v povprečju med 30-50 m Primeri:
- V Sargaškem morju je bila zabeležena prosojnost do 66 m.
- V Sredozemskem morju je bila največja preglednost opažena ob obali Sirije in v Jonskem morju - do 50-60 m.
- V Črnem morju so med poskusom z žarnico zabeležili prosojnost 77 m.
- V Severnem morju je prosojnost le 20-22 m.
Globina prodora svetlobe je odvisna od valovne dolžine. V izjemno čistem morska voda pri prehodu iz rdeče svetlobe v modro se globina prodora vidne svetlobe (do popolnega slabljenja 30 dB, 1000-krat) poveča z 11 na 160 m (absorpcijska konstanta 0,310-0,021 m -1). Ultravijolični žarki prodrejo še globlje v vodo. Učinek ultravijoličnega sevanja na fotografsko ploščo je opazen do največje globine 500-1000 m.
Modeliranje absorpcijskega spektra vode z uporabo aplikacijskega programa SPECTRA kaže, da se povečevanje globine prodiranja z zmanjševanjem valovne dolžine nadaljuje v ultravijoličnem podobmočju A (400-320 nm) in B (320-275 nm) z minimalnim slabljenjem v podobmočju C ( 275-180 nm). Slabljenje se nato začne povečevati z močnim dvigom pri valovni dolžini približno 160 nm. Torej, če je absorpcijska konstanta rdeče svetlobe (700 nm) 1,0 m -1, potem je v skladu s tem v vijoličnem območju spektra (400 nm) 0,355 m -1; v bližnjem ultravijoličnem (320 nm) - 0,262 m -1; pri 275 nm - 0,235 m -1 ; pri 180 nm - 0,588 m -1. To pomeni, da je v kratkovalovnem območju globina prodora UV sevanja primerljiva z globino prodiranja vidne svetlobe. [Upoštevajte: številke v tem odstavku se nekoliko razlikujejo od zgornjih, kar odraža spremenljivost objavljenih znanstvenih podatkov.]
Barva morske vode je odvisna od globine prodiranja svetlobe različne dolžine valovi. Rdeči in oranžni žarki spektra se absorbirajo ali pretežno absorbirajo na majhnih globinah. Modri in vijolični žarki se absorbirajo v manjši meri in imajo zato večjo možnost, da se odbijejo obratna smer, na površje. Zato je voda modra. Na majhnih globinah ali nizki prosojnosti se rdeči in oranžni žarki odbijajo tudi od dna ali delcev, ki lebdijo v vodi, skupaj z modrimi in skupaj tvorijo zelena. Če je globina zelo majhna (ob robu obale, v kozarcu), razlike v absorpciji svetlobe različne barve nimajo časa vplivati nase in voda je videti brezbarvna.
Nečistoče, ki jih prinašajo reke, prav tako vplivajo na barvo: v Rumenem morju je rumena barva pridobljena zaradi lesa, ki ga prenašajo reke. Rdeče morje ima v bližini svojih obal množico rdečkasto obarvanih mikroorganizmov. Včasih je voda mlečno bela ali črna; slednje se zgodi zaradi šote, ki jo odnašajo reke. Takšne nečistoče povzročajo popačenje barve vode ob obali, daleč od obale pa nimajo učinka. Fosforescenca mikroorganizmov lahko vpliva tudi na barvo vode.
Barva morske vode niha med zeleno, modro in kobaltno modro (če ne upoštevamo vpliva nečistoč in razlik, ki jih povzroča barva neba: v jasnem vremenu je barva morja bolj modra ali modra, v oblačnem vreme je sivo in svinčeno). Barva vode je odvisna od njenih fizikalnih lastnosti, vendar povezava tukaj ni neposredna, ampak posredna. Opaziti je bilo, da bolj slano in toplo vodo ima intenzivnejšo modro barvo, medtem ko so hladni in manj slani bolj zelenkasti. zato južna morja običajno modre, medtem ko so severne zelene. Nad globljimi legami je barva modra, nad plitvimi pa zelena. Višja kot je slanost vode, hitreje pride do izločanja fine motnosti in posledično se poveča prosojnost vode (torej - več modra).
Zaradi teh razlogov bi morala biti najmočnejša modra barva v pasatih. V resnici je to območje nekoliko premaknjeno. Največja slanost je na zemljepisni širini 30°, območje kobaltno modre vode pa leži med 10 in 30°: v Atlantski ocean(na severni polobli) in na indijski (na južni) polobli.
Sredozemsko morje je modro, Črno morje je enako, vendar je odtenek šibkejši. Severno morje je zelenkasto, Baltik in severni del Kaspijskega morja sta zelena. V bližini Nove Fundlandije, kjer se združita dva tokova - Labradorski in Zalivski tok - je jasno vidna njuna razlika v barvi: Zalivski tok - nežno modra barva, labradorec pa je zelen. Hladni tokovi tečejo ob zahodnih obalah Amerike (Kalifornija, Peru) in Afrike (Benguela), zato je voda tam bolj zelenkaste barve.
Viri:
- Prozornost in barva morske vode - skrajšan povzetek iz knjige A.A. Kruber, "Splošna geografija", Moskva-Leningrad, 1938
- Lastnosti ultravijoličnega sevanja v vodi - fizični forum podaja podatke o prosojnosti vode v različnih ultravijoličnih podobmočjih in ponuja povezavo do programa za modeliranje motnosti vode.
- Popov N.I., Fedorov K.N., Orlov V.M., Morska voda: Referenčni vodnik. - M.: Nauka, 1979. - Podatki o absorpciji svetlobe in ultravijoličnega sevanja v čisti morski vodi.
Številni raziskovalci so si pogosto zastavljali vprašanje: na kateri globini v morju izgine? sončna svetloba? Podobna naloga v splošni pogled Pierre Bouguer je pred dvema stoletjema formuliral: "Če iz izkušenj poznamo zmanjšanje svetlobe, ko prehaja skozi določeno debelino prozornega telesa, določimo debelino, ki jo moramo dati telesu, da postane neprozorno."
Hkrati je Bouguer verjel, da Sonce postane popolnoma nevidno, če njegovo svetlobo oslabimo za 900 milijard krat.
Tolikšno globino v morju zlahka najdemo, če nastavimo ustrezno vrednost indeksa navpičnega slabljenja?. Kakšna je optimalna vrednost za modro-zeleni del spektra v bistrih vodah? enaka približno 0,02 m -1 . Zamenjava te vrednosti? v formulo: Ф z / Ф 0 = 10 -?z, zlahka najdemo globino, na kateri je sončna svetloba oslabljena za 10 12-krat: z = 12 / 0,02 = 600 m nemirne vode ta globina bo seveda bistveno manjša.
Ameriški biolog Beebe, ki se skoraj spusti v batisfero kilometer globine, je lahko na lastne oči videl začetek tega »kraljestva večne noči«: »Tema na globini 750 metrov se je zdela bolj črna, kot si je človek lahko predstavljal – in vendar se je zdaj (na globini približno 1000 m) zdelo bolj črn od črnega. Zdelo se je, da vse prihajajoče noči zgornji svet bodo zaznane le kot relativne stopnje somraka. In nikoli več nisem mogel uporabiti besede "črn" s trdnim prepričanjem.
In vendar sodobni sprejemniki svetlobe - fotopomnoževalci - omogočajo zaznavanje prisotnosti sončne svetlobe na takih globinah. Navsezadnje so najbolj občutljivi od teh sprejemnikov sposobni zaznati celo posamezne fotone!
Izračuni kažejo, da če na jasen sončen dan tak sprejemnik spustimo do globine 1000 m, potem bo v čisti vodi (z vrednostjo indeksa navpične atenuacije? = 0,02 m -1) registriral približno en foton na sekundo.
Sončna svetloba prodre tudi v velike globine. Samo en foton od vsakih 10 24, ki pade na morsko gladino, doseže globino 1200 m; tukaj bi naš sprejemnik zaznal zadetek fotona približno enkrat na dan. Na globini 1500 m - enkrat na 300 let!
Verjetnost, da prideš do dna Marianski jarek- sebe globoko mesto v oceanu - foton sončne svetlobe je tako majhen, da je malo verjeten dogodek se bo zgodil vsaj enkrat v vsej zgodovini človeštva.
P. Booger. Optična razprava o gradaciji svetlobe ...
V. Bib. Na globini enega kilometra. M.-L., Detgiz. 1937.
Naravni svetlobni tok v celotnem vodnem stolpcu je oslabljen predvsem zaradi absorpcije.
Sipanje svetlobe v manjši meri oslabi svetlobni tok, saj smer sipanja nekoliko odstopa od prvotne smeri toka.
Globina prodiranja svetlobe v vodo je določena z absorpcijskim indeksom in je odvisna od površinske osvetljenosti.
Osvetljenost morske gladine pa je odvisna od kota sonca nad obzorjem in od oblačnosti.
Sledimo žarku svetlobe, ki prodira v vodo. Žarek svetlobnih žarkov, ki pade na vodno površino, se delno odbije od nje in, delno lomljen, preide globlje. Diagram (slika 4) prikazuje vpadne kote svetlobnega žarka, njegov lom in odboj od površine vode. Lomni kot i" 1 se razlikuje od vpadnega kota in je odvisen od lomnega količnika n. Odbojni kot i 2 je odvisen od vpadnega kota i in mu je enak.
riž. 4. Shema odboja in loma svetlobnega žarka od vodne gladine. i 1 - vpadni kot svetlobnega žarka na vodno površino; i 2 - kot odboja svetlobnega žarka od vodne površine; i 1 " - lomni kot svetlobnega žarka pri prehodu skozi vodno površino; n 1 = 1 - lomni količnik za zračno okolje, n 2 = 1,337 - lomni količnik za vodno okolje
Poleg usmerjene sončne svetlobe pada pod vodo tudi razpršena svetloba oblakov in neba. V vodo prodre do 95 % difuzne svetlobe. Pri prehodu usmerjene svetlobe v vodo pomembno vlogo igra stanje vodne površine. Bolj kot je navdušena, manj svetlobe se odbija in bolj bo razpršena podvodna osvetlitev.
Naravna voda (slika 5) zelo intenzivno oslabi svetlobni tok, hkrati pa svetlobne žarke v različnih delih spektra voda različno absorbira. Ker je voda dober svetlobni filter, intenzivno absorbira žarke iz rdečega področja spektra, medtem ko se količina modrih žarkov v prozorni vodi relativno malo zmanjša.
Grafi, prikazani na sl. 6 jasno ponazarjajo spremembo kakovosti svetlobe glede na valovno dolžino svetlobe v milimikronih in na kontaminacijo vode. Zgrajeni so za pot svetlobe v vodi, ki je enaka 3 m. Vse krivulje v grafih imajo minimalne vrednosti v rdečem delu spektra. Fizikalno bistvo vode kot svetlobnega filtra je mogoče oceniti iz prvega grafa, izdelanega za čisto oceansko vodo.
Ta krivulja kaže, da čista voda prepušča do 95 % svetlobe v modrem delu spektra, medtem ko absorbira do 60 % rdeče svetlobe.
Delci, suspendirani v vodi, ki povzročajo sipanje svetlobe, hkrati močno absorbirajo modre žarke. Iz grafa za motno obalno vodo (slika 6) je razvidno, da količino svetlobe v modrem delu spektra taka voda absorbira do 80 %. Količina svetlobe, absorbirane v rdečem delu spektra, bo v tem primeru enaka 90%. Zato so predmeti v blatni vodi rumeni.
Iz obravnavanih grafov je razvidno, kako se osvetlitev kvalitativno in kvantitativno spreminja na različnih globinah in kako nanjo vpliva fizikalne lastnosti voda in njeno onesnaževanje. Številni poskusi pa so pokazali, da že v globinah 3 m v obmorskih razmerah čisto vodo Ostane samo 40 % svetlosti površinske osvetlitve.
Pri barvni podvodni fotografiji oslabitev žarkov rdečega dela spektra bistveno oteži proces razvijanja negativa in kasnejšega barvnega tiska pozitiva. Pri črno-belem fotografiranju na pankromatskih negativih, ki so najbolj enakomerno občutljivi za vse žarke vidnega spektra, oslabitev ali odsotnost rdečih žarkov, ki porušijo barvno ravnovesje, zmanjšajo kontrast slike.
Za zmanjšanje prevladujočega vpliva modrih žarkov, tj. za odstranitev meglice in jasnejše slike, s črno-belo podvodno fotografiranje, in za pridobitev barvnega ravnovesja, za katerega * je barvni film senzibiliziran, je pri barvni podvodni fotografiji potrebna uporaba korektivnih filtrov.
* (Fotografska senzitometrija je študija merjenja fotografskih lastnosti fotoobčutljivih plasti. Senzibilizacija je občutljivost fotoobčutljivih plasti filma na rdečo svetlobo.)
Na sl. Slika 7 prikazuje krivulje prepustnosti svetlobe v vodi na globini 3 m. Krivulje so bile pridobljene s korekcijo svetlobnega toka s filtri tipa PS-10 in korekcijo grafov ob upoštevanju te korekcije.
Krivulje prepustnosti svetlobe, dobljene s korekcijo, imajo rahel maksimum na mejah modrega in rdečega dela spektra ter rahel minimum v njegovem rumenem delu.
S takšnimi razmerji valovnih dolžin so kakovostne slike čisto možne tako pri črno-beli kot barvni fotografiji.
Vendar, če analizirate količino svetlobe, ki prehaja skozi vodo in jo popravite s svetlobnimi filtri z uporabo krivulj, se izkaže, da je zelo majhna. Že na globini 3 m za obalno blatno vodo je skupna prepustnost le 10 %, kar pomeni, da lahko le 1/10 svetlobe aktivno sodeluje v procesu fotografiranja. Če je pot svetlobe enaka 3 m, vzeto kot vsota, ki jo sestavlja pot svetlobe od površine vode do predmeta, ki ga fotografirate, plus pot svetlobe od predmeta, ki se fotografira, do kamere, nato pa v obalni vodi s povprečno motnostjo v globini 1,5 l in pri odmiku od motiva fotografiranja na daljavo 1,5 m potrebno je povečati izpostavljenost za 10-krat v primerjavi z izpostavljenostjo nad vodo.
Filtri tipa PS-10 popravijo svetlobni tok tako, da odrežejo kratkovalovni del spektra. Hkrati postane količina svetlobe za podvodno snemanje premalo.
Podvodna osvetlitev je še posebej šibka v blatni vodi. Jeseni 1962, ko je delal v pristanišču v Rigi, se je avtor potopil v reko. Daugava. Takrat je močno deževje povzročilo zelo močno onesnaženje rečne vode. In že na globini 3 m Povsem nemogoče je bilo ugotoviti, kje je gladina vode, obsijana s soncem.
Pri podvodnem snemanju na črno-belem filmu lahko za prilagoditev svetlobnega toka uporabite oranžne in rumene filtre: OS-12, ZhS-12, ZhS-18. Ti filtri imajo nekajkrat manjšo večkratnost kot rdeči filtri. Kot že omenjeno, v različnih naravne vode, pri enakih naravnih svetlobnih pogojih podvodna osvetlitev ni enaka.
V morski vodi na jasen, sončen dan z globino vidljivosti belega diska Z = 20 m, na globini 25-30 m tako svetlo kot zrak na oblačen dan. Svetloba na tej globini je zelenkasta.
Poleti 1962 se je avtor kot del skupine podvodnih raziskovalcev potopil v Tatarsko ožino Japonsko morje pregledati legendarno fregato "Pallada". Ladja je potonila v globino 20-25 m, včasih pa v lepo vreme njeni obrisi so bili vidni s površine. Ko smo se v lahki potapljaški opremi spustili do ostankov ladje, smo se znašli v hladnem zelenkastem mraku. Vse svetle barve so bili utišani, detajli ladje, porasli z algami, so se utapljali v mraku. Morska zvezda, svetlo na površini, z oranžnimi in vijoličnimi žarki, je bilo videti kot brezbarvni kosi blaga, raztreseni po dnu.
Georges Gouault in Pierre Wilme, ki sta se s podmornico spustila v Sredozemsko morje, menita, da na globini 500 m vsi znaki svetlobe izginejo. Med potapljanjem v bližini Bermudskih otokov so opazili, da na globini 200 m- svetloba je modra, globlje - vijolična in na globini 600 m vlada tema.
D. S. Pavlov in D. S. Nikolaev sta pri snemanju pod ledom na Rybinskem akumulacijskem jezeru zbirala gradivo o lokalni osvetlitvi pod ledom. Izkazalo se je, da je s površinsko osvetlitvijo ledu enaka 2000-4000 luksov, osvetlitev v globini 0,5-1 m od spodnje površine ledu je bilo le nekaj sto luksov. Debelina ledu med meritvami osvetljenosti je bila enaka 45 cm, debelina snežne odeje pa je bila od 0 do 15 cm.
V. S. Loščilov v svojih delih o stereoskopski fotografiji morja pod ledom poudarja, da je naravna osvetlitev spodnje površine ledu povsem zadostna za njeno fotografiranje brez umetni viri osvetlitev. Debelina ledu 1,5 m prepušča 20% svetlobe. Če je višina sonca nad obzorjem enaka 20 °, bo osvetlitev pod ledom v tem primeru 1500 luksov.
Raziskovalna praksa je pokazala, da ko je debelina morskega ledu do 1,5 m Osvetlitev v jasnem popoldnevu pod ledom omogoča fotografiranje brez osvetlitve od zadaj, a ko se sneg začne topiti, se prosojnost opazno zmanjša.
Snežna odeja tudi močno zmanjša osvetljenost pod ledom.
Podvodni lovec z zastreljenim bikom. Fotografija je bila posneta v Tartarskem prelivu Japonskega morja, globina 3 m, širina filma 35 mm, občutljivost 180 enot. GOST, izpostavljenost 1/125 s, naravna osvetlitev. Objektiv "Gidrorussar 5". Fotografija avtorja
Podvodno fotografiranje pod ledom in fotografiranje v onesnaženih vodah je nemogoče brez uporabe posebne fotografske opreme z umetno osvetlitvijo.
Za določanje osvetlitve med podvodno fotografijo mnogi strokovnjaki uporabljajo fotometre Leningrad-1 in Leningrad-2, ki jih postavijo v posebne izolacijske škatle. Takšne škatle vsebujejo prozorna okna in pogone na merilne lestvice. Vendar pa so prvi poskusi uporabe osvetliteljev med podvodnim snemanjem razkrili napačnost njihovih odčitkov v podvodnih razmerah.
O. A. Sokolov je izračunal popravke odčitkov domačih merilnikov izpostavljenosti. Rezultati njihove uporabe so se izkazali za precej zanimive. Torej, v Sredozemskem morju že na globini 25 m potrebno je povečati izpostavljenost za 2-krat v primerjavi z odčitkom instrumenta in na globini 75 m- 5-krat.
To precenjevanje odčitkov ekspozimetra je posledica razlike v spektralnih razmerjih svetlobe pod vodo in na površini.
Običajno je merilnik osvetlitve prilagojen glede na občutljivost filma na naravno svetlobo. Zato v vsakem konkreten primer Ko med podvodnim fotografiranjem uporabljate merilnik osvetlitve, ne pozabite primerjati njegovih odčitkov z rezultati, pridobljenimi med kontrolnim fotografiranjem.
Kaj povzroča spremembo barve vode v Bajkalskem jezeru?
Barva vode v Bajkalu, tako kot v morju, je odvisna od prisotnosti delcev, suspendiranih v njej, od globine, stanja neba in narave oblačnosti, višine sonca itd. IN odprti Baikal voda je običajno modra. V bližini obale ali na deltastih območjih velike reke- modrikasto-siva ali zelenkasta zaradi prisotnosti delcev v njej rumena ali rjavkasto rjava zaradi barve rečnih voda, ki prinašajo rjave suspendirane muljaste delce ali raztopljene humusne snovi, kot npr. v deltastem delu V. Angare. Zelenkasto barvo vodi dajeta zelena in diatomeje, rjava barva - množični razvoj rjavih alg med cvetenjem, ki se običajno pojavi spomladi (pogosto pod ledeni pokrov). Barva vode se spremeni tudi, ko sonce izgine za oblake ali se spet pojavi v prazninah.
Kaj je Trout lestvica?
Lestvica Trout je standard za odtenke rumene, zelene in modre rože. Služi za vizualno določanje barve jezerske in morske vode. Barva vode se določi v primerjavi z barvo standardnih raztopin, zaprtih v steklenih ampulah, na belem ozadju Secchijevega diska. Standardne raztopine pripravimo z mešanjem dveh soli v različnih razmerjih: bakrovega amonijevega sulfata (bakrovega sulfata z amoniakom) in nevtralnega kalijevega kromata. V lestvici Trout je bilo 11 ampul z različnimi barvnimi standardi, v lestvici, ki se uporablja pri nas, je bilo 22 ampul in se imenuje vodna barvna lestvica.
Kako se meri bistrost vode?
V jezerih za približna ocena preglednost z uporabo diska Secchi. To je bel kovinski disk s premerom 30 centimetrov. Spuščajo ga v vodo, dokler ne izgine iz vida. Ta globina se šteje za preglednost. Prvič so prosojnost vode izmerili mornarji ameriške mornarice z belim porcelanastim krožnikom leta 1803 v Sredozemskem morju. Spuščena plošča je bila vidna do globine 44 m. Ruski mornar O. Kotzebue, poveljnik briga Rurik, je leta 1817 prvi izmeril prosojnost z belimi in rdečimi diski (ploščami) v Tihem oceanu.
IN zadnja leta Za določanje prosojnosti se uporablja več elektronskih merilnikov prosojnosti, ki omogočajo ugotavljanje prosojnosti vode na poljubni globini in zapisovanje rezultatov na zapisovalnike.
Zakaj je voda v Bajkalu tako čista?
Bajkalska voda vsebuje malo suspendiranih snovi in raztopljenih snovi, vključno z raztopljenimi organske snovi, močno absorbira svetlobo, zato prosojnost presega vse jezerske rezervoarje na svetu in se približuje prosojnosti oceanskih voda.
Kje je najčistejša voda v Bajkalskem jezeru?
Na območjih velike globine v južnih in severnih kotlinah. Na območju največje globine v srednjem bazenu so vode manj prozorne. Poleg tega največja prosojnost ali najmanjši koeficient slabljenja svetlobnega toka ni v površinskih plasteh vode, temveč v globinah od 250-300 m do 1000-1200 m.
Voda je veljala za standard največje prosojnosti Sargaško morje, ki se nahaja v zahodnem severnem Atlantiku in se približuje bistrosti destilirane vode. Tukaj disk Secchi izgine iz pogleda na rekordni globini 66,5 m. v zadnjem času v Tihem oceanu v Cookovem morju so odkrili tudi zelo prozorne vode s prosojnostjo Secchijevega diska 67 m Vendar pa so študije z uporabo elektronskih merilnikov prosojnosti pokazale, da je na globinah 250-1200 m rekordna prosojnost bajkalske vode (96 %. ) je le malo slabša od rekordne preglednosti oceanskih voda ( 98 %).
Zakaj je meja med kalno poplavno rečno in jezersko vodo ostro definirana?
V času, ko je temperatura rečne vode nad +4 °C, voda v Bajkalu pa nižja od +4 °C, kontaktna cona teh voda ne presega enega ali dveh metrov, tudi med nevihto. rečna voda, ki se v kontaktnem območju ohladi na temperaturo največje gostote, pade navpično navzdol in tvori oster vmesnik. S stransko osvetlitvijo je stena blatne poplavne vode vidna iz bistre vode jezera do globine 10-15 m ali več.
Do katere globine prodre svetloba v vodo Bajkalskega jezera?
Meritve svetlobe z visoko občutljivimi fotopomnoževalnimi cevmi, ki štejejo vsak foton, so pokazale, da svetloba Sonca in Lune seže do 500 m.
Kaj je globoka razpršilna plast?
To je plast vode, ki vsebuje veliko število živih organizmov. V morjih podnevi se globoka razpršilna plast zabeleži na globini od 200 do 500 m ali več, ponoči pa se dvigne na površje. V Bajkalu se organizmi kopičijo tudi podnevi v globinah do 150-200 m, ponoči pa se dvignejo na površje (dnevne vertikalne migracije). Pri iskanju jat rib z odmevnikom z ribjo zanko so se na globinah 50-150 m jasno pojavile razpršene plasti, verjetno gre za kopičenje planktonskih rakov in morda komercialnih pelagičnih rib - omula in rumenokrilega goba. , po možnosti mladi golomyanok.
Zakaj se podvodni predmeti potapljačem zdijo večji, kot so v resnici?
Potapljačem, ki uporabljajo masko z ravnim steklom, se podvodni predmeti zdijo povečani za približno 30 %. To je posledica razlike v lomnih količnikih svetlobe v vodi in zraku v maski. Potapljač se na to navadi in nezavedno uvede ustrezen popravek. Vendar podvodna fotografija predstavlja resne izzive. Da bi odpravili popačenje objekta, je steklo v škatlah za podvodne fotografije ukrivljeno. S posebno izbiro ukrivljenosti stekla je mogoče zagotoviti minimalno popačenje.
Kakšen vpliv ima sončno sevanje na Baikal?
Oblikuje vreme in podnebje porečja, zagotavlja fotosintezo in uravnava njeno hitrost v organizmih vodnih rastlin, ki so posreden ali neposreden vir hrane za vse vodne živali. Sončno sevanje vpliva na razmnoževanje, obnašanje in selitev vodnih živali, jim daje sposobnost vida pod vodo itd.
Kateri del sončno sevanje prodre v vodo Bajkalskega jezera?
Več kot 60 % sončna energija se absorbira v zgornji metrski plasti vode, več kot 80 % pa v zgornjih 10 metrih. Na globini 50 m je jakost svetlobe le 5 % osvetljenosti na površini. V obalnih in motnih vodah je absorpcija veliko močnejša. Sevanje, ki prodre najgloblje, so ravno tiste valovne dolžine, ki jih rastline potrebujejo za fotosintezo.
Kateri dejavniki določajo globino prodiranja sončne svetlobe v vodni stolpec?
Najpomembnejši dejavnik je motnost, to je količina trdnih delov anorganskih in organskega izvora, vključno s sedimentnim materialom, fito- in zooplanktonom ter mikroorganizmi. Velik pomen ima tudi višina sonca nad obzorjem: svetloba najgloblje prodre opoldne.
Zelo opazno vpliva onesnaženje, predvsem z naftnimi derivati. Oljni film na površini vode oslabi intenzivnost svetlobe, ki prodira v vodni stolpec, za desetine in stokrat.
Kako se spreminja spektralna sestava vode, ki prodira svetlobi?
Spektralna sestava prodorne svetlobe je odvisna od čistosti in prosojnosti vode. Dolgovalovno sevanje se zadržuje v površinskih plasteh, kratkovalovno sevanje prodre najgloblje, zato v podvodnem prostoru najprej izginejo toplotni infrardeči, rdeči in oranžni žarki. Najgloblje prodre modro, vijolično in ultravijolično sevanje. V prisotnosti suspendiranih delcev se svetloba razprši in njena globina prodiranja v vodni stolpec se zmanjša. Toda tudi tanka skorja ledu debeline 1-2 mm na vodi skoraj popolnoma blokira vse toplotne žarke. Igra se zelo velika vloga za ogrevanje vode pod ledom. Voda pod ledenim pokrovom v Bajkalu se zaradi zakasnitve dolgovalovnega sevanja iz vode segreje do 1 °C in več, kar pospeši uničenje ledu od spodaj.
V Bajkalu je globina prodiranja svetlobe določena z intenzivnostjo razvoja zoo- in fitoplanktona ter količino suspendiranih delcev. V območjih ustja velikih rek se globina prodiranja svetlobe zmanjša zaradi velika količina suspendirane delce, ki jih prenašajo reke.
Kaj je evfotično območje?
Zgornja plast vode v rezervoarju, kamor prodre zadostna količina svetloba, potrebna za fotosintezo in razmnoževanje alg. Znotraj svojih meja je fotosinteza omejena z razpoložljivostjo hranil. pri ugodni pogoji biomasa fitoplanktona se lahko poveča dvakrat do trikrat na dan. Če predpostavimo, da se v evfotični coni izkoristi 99 % tistega, kar pride v vodo sončno sevanje, nato na Bajkalu, kjer je debelina fotične cone 2,8-krat večja od prosojnosti diska Secchi, njegova največja debelina znaša 112 m.
Kakšna je gostota bajkalske vode?
Njena mineralizacija je zanemarljiva (približno 0,1 g/l), njena gostota pa je blizu gostote destilirane vode, ki znaša 1 kg/dm3 pri temperaturi +4 °C. Povprečna letna temperatura Voda v jezeru ima približno +4 °C, kar je blizu temperature največje gostote sladke vode. Gostota vode na dnu Bajkalskega jezera v območju največjih globin je za 0,80% večja kot na površini jezera.
Zakaj limnologi potrebujejo študije gostote vode?
Poznavanje navpične porazdelitve gostote vode v jezeru, tako kot v morskih rezervoarjih, omogoča izračun smeri in hitrosti tokov. Prav tako je treba določiti stabilnost vodne mase. Če je gostejša voda nad manj gosto vodo, pride do mešanja povsem naravno vodne mase. To je še posebej pomembno upoštevati pri napovedovanju stanja jezer z različnimi koncentracijami soli, hranil in organskih snovi.
Je jezerska voda stisljiva?
Sladka voda je tako kot morska praktično nestisljiva (stisljivostni koeficient je pri normalnih pogojih le 0,000046 na 1 bar). Pod vplivom pritiska se molekule vode nekoliko približajo druga drugi, zaradi česar se njena gostota nekoliko poveča. Če bi bila voda popolnoma nestisljiva, bi bila gladina Bajkalskega jezera 4,5 m višja.
S kakšno hitrostjo potuje zvok v vodi?
Hitrost zvoka v vodi je odvisna od temperature, slanosti in tlaka. Pri temperaturi 25 °C je na primer enaka 1496 m/s. Zvok potuje 4,5-krat hitreje v morski vodi kot v zraku. S povečanjem katerega koli od omenjenih dejavnikov (temperatura, slanost, pritisk) se poveča hitrost zvoka v vodi. Pod vplivom vseh vzrokov je povprečna hitrost širjenja zvoka v sladki vodi pri temperaturi 4 °C 1421,55 m/s, v morski vodi pa pri slanosti.
35%o - 1466,7 m/s.
Kako daleč lahko potuje zvok v vodi?
Ni podatkov o tovrstnih študijah v sladki vodi. V oceanih so bile zvočne vibracije, ki jih je povzročila podvodna eksplozija, ki jo je povzročila raziskovalna ladja Vema univerze Columbia leta 1960, zabeležena na razdalji 12 tisoč milj. V podvodnem zvočnem kanalu ob obali Avstralije je bila detonirana globinska bomba in približno 144 minut kasneje so zvočne vibracije dosegle Bermude, torej skoraj nasprotno točko na zemeljski obli.
Kaj je zvočni kanal?
Na določeni globini pod gladino vode je plast, v kateri zvok potuje z najmanjšo izgubo energije. Nad to globino se hitrost zvoka poveča zaradi naraščanja temperature, pod to globino pa zaradi naraščanja z globino. hidrostatični tlak. Ta plast je neke vrste podvodni zvočni kanal. zvočni val, ali žarek, ki je zaradi loma odstopil od osi kanala navzgor ali navzdol, teži k vrnitvi v kanal. Vzbujeni valovi v kanalu torej ne morejo iz njega. Ko je enkrat v takem kanalu, lahko zvok potuje na tisoče milj. Zvočni kanal se uporablja za podvodno komunikacijo ultra dolgega dosega. Biologi domnevajo, da veliki vodni sesalci (kiti) uporabljajo ta kanal za komunikacijo s svojimi sorodniki, ki se nahajajo na veliki razdalji drug od drugega. Možno je, da Bajkalski tjulenj, in morda ribe v jezeru ohranjajo stik prek takega kanala. V odprtem Bajkalu se pri temperaturah vode nad 4 °C pojavi zvočni kanal, ki se ob segrevanju oz. površinske vode poglobi se do 200 m. V prisotnosti ledu nastane pripovršinski zvočni kanal. Značilnosti zvočnih kanalov na Bajkalskem jezeru se malo razlikujejo od tistih v oceanu.
Zelo velika vrednost Poleg slanosti, temperature in tokov ima svetloba in njen prodor globoko v ocean vlogo pri porazdelitvi življenja v oceanu. Brez svetlobe se rastlinski organizmi ne morejo razvijati; Globlje ko svetloba prodre v vodo, globlje prodrejo rastline. Prozornost vode je zelo različna - večja je daleč od obale in se zmanjšuje celinska morja. Več kot je živih organizmov v vodi, manj je prozorna. Zelo čiste morske vode, še posebej lepe temno modre barve, so vode revne z življenjem. Najbolj pregledni morji sta Sargaško in Sredozemsko.
Metode za merjenje prosojnosti vode imajo svojo zgodovino. Dolgo časa Prosojnost so določili tako, da so bel disk spustili v globino in zabeležili trenutek, ko ni več viden z ladje. Na ta način se še danes ugotavlja prosojnost vode.
Sončna svetloba in svetloba neba, ki doseže gladino morja, se delno odbijata, na določenem delu pa prodreta v vodni stolpec in ga osvetlita v večjo ali manjšo globino. Osvetljenost površinskih plasti morja je odvisna od številnih razlogov: geografska širina lega, letni čas, oblačnost, višina sonca nad obzorjem, količina in stanje vlage v ozračju. Nižje kot je sonce nad obzorjem, manj svetlobe prodre pod gladino morja. Kar zadeva prodor svetlobe v vodni stolpec, je to določeno s številom delcev, suspendiranih v vodi (seston), živih (bioseston) in neživih (abioseston). Neživa telesa po drugi strani pa jih lahko razdelimo na minerale in detritus ali ostanke organizmov. Količina svetlobe, ki prodre v vodni stolpec, in globina, do katere prodre, določata razvoj rastlinskih organizmov v vodi.
Količina svetlobe, ki prodre pod gladino morja, v severne zemljepisne širine razmeroma vedno manj kot na jugu, zaradi nižje lege sonca, tam pa je v poletni čas v veliki meri kompenzira z dolžino dneva. Zaradi tega se izkaže, da prejme površina polarnega morja junija na splošno enako količino svetlobe kot pod ekvatorjem, zimski čas izkaže se, da je blizu ničle.
Največja prosojnost vode, določena z uporabo belega diska, je bila ugotovljena v Sargaškem morju in je bila enaka 66,5 m. V Sredozemskem morju je bila prosojnost zabeležena do 60 m, v Tihem oceanu do 59 m, v. Indijski ocean do 50 m. V Barentsovem morju prosojnost ne presega 45 m, v Baltiku 13 m, v Azovskem morju prosojnost ne presega 2,75 m. in poleti, ko je v vodi Azovsko morje razvija se ogromno enocelične alge, je lahko prosojnost le 10–12 cm, kar pomeni, da beli disk na tej globini izgine iz oči opazovalca (slika 48).
Slika 48.
Čeprav v odprta morja svetloba prodre v zelo veliko globino, vendar že v prvem metru izgubi polovico svoje moči, pri čemer se najhitreje absorbirajo rdeči žarki, najgloblje pa modri in zeleni žarki. V destilirani vodi le zeleni, modri in vijolični žarki dosežejo globino 100 m. Tudi človeško oko je sposobno zaznati svetlobo na zelo velika globina. Američan Beebe, ki se je spustil v batisferi, ki jo je izumil, do globine 900 m na območju Bermudskega otočja (Sargaško morje), je opazil zeleno barvo vode v zgornjih 50 m, zelenkasto modro ali modro. -zelena na 60 m, jasno modra na 180 m, na 300 m je bila rahlo črnomodra in na globini 580 m je lovila še zadnje sledi svetlobe. Najprej ugasnejo rdeči in rumeni žarki, ki so najbolj potrebni za fotosintezo.
Globina v m | Deli spektra in valovna dolžina | ||
---|---|---|---|
rumena 6.000 Å | zelena 5.300 Å | modra 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 pomočjo razne naprave(fotografske plošče, v zadnjem času razne fotoelektrične naprave) lahko svetlobo občutno zaznamo velike globine. Vendar ta svetloba ne zadošča več za razvoj rastlinskih organizmov. Proces fotosinteze zahteva precej veliko količino svetlobe in pretežno rdeči del spektra, zato že na globini 150–200 m, tudi v najbolj prozorna morja rastlinski organizmi izginejo (slika 49).
Slika 49.
Rastline lahko živijo v veliko večjih globinah, vendar je proces fotosinteze tako oslabljen, da ne morejo več ustvarjati snovi, ki so potrebne za njihovo prehrano. Stanje, v katerem proces fotosinteze zagotavlja obstoj rastlinski organizem, se imenuje kompenzacijska točka. To stanje običajno ustreza zelo majhni globini (tabela 10).
Rastlinski organizmi, ki se nahajajo globlje, očitno že obstajajo v pogojih svetlobnega stradanja. Tu se znajdejo kot posledica nenehnega in neizogibnega spuščanja planktonskih organizmov, prikrajšanih za sredstva za aktivno gibanje.
Spodnja meja razširjenosti flore dna v Baltskem morju je le 20 m, ob obali Islandije 50 m, v Sredozemskem morju pa 130–160 m največja akumulacija rastline, potem se nahaja v višjih horizontih, ne pa v najbolj površinskih.
Največje kopičenje fitoplanktona ob obalah severozahodne Evrope se pojavi na globini 10–30 m, ob obali Kalifornije in v Sredozemskem morju na globini 25–55 m. Globlje je fitoplankton v bolj redkem stanju. Splošno opažen slab razvoj planktona na površini 10 m je lahko posledica škodljivih učinkov neposrednega sončni žarki, včasih močno segrevanje, včasih znatno razsoljevanje in močne motnje, značilne za površinsko plast in seveda nenehno potekajoč proces spuščanja pod vplivom gravitacije.
Razporeditev rastlin v morju v primerjavi s kopnim je več razlik značilne lastnosti. Rastline v morju dajejo veliko bolj enakomerno horizontalno porazdelitev kot na kopnem. To se popolnoma ujema z enakomerno porazdelitvijo svetlobe in raztopljenih hranilnih soli v vodi, odsotnostjo dejavnika nezadostne vlažnosti vode, ki pogosto zavira razvoj vegetacije na kopnem, veliko manjšo amplitudo temperaturnih nihanj, odsotnostjo, na primer pojavov, kot sta permafrost in nizko negativna temperatura. Ampak morske rastline bolj enakomerno porazdeljena v primerjavi z morskimi živalmi, saj sta prehranska sredstva, ki jih rastline potrebujejo, CO 2 (+ svetloba) in minerali- so tudi bolj enakomerno porazdeljena kot živalska hranila. Končno se rastline v svoji porazdelitvi odzivajo šibkeje na temperaturni faktor kot živali.
Pojav, povezan z neenakomernim prodiranjem žarkov različnih valovnih dolžin v vodni stolpec vertikalno coniranje v prevladujočih barvah živali in rastlin. Živali so zelo pogosto obarvane v komplementarno barvo tistemu delu spektra, ki prodre do določene globine, zaradi česar pridobijo zaščitno barvanje, delujejo sive in neopazne. Živali v zgornjih obzorjih večinoma obarvan rjavkasto-zelenkasto in temneje rdeče. Na velikih globinah, brez svetlobe, so živali večinoma črne ali popolnoma brezbarvne (depigmentirane). Alge spreminjajo tudi barvo z globino - od zelene do rjave in nato rdeče, zaradi česar prevladujejo v najvišjih horizontih. zelene alge, nadomestijo jih rjave alge, najgloblje pa gredo rdeče alge. Pri rastlinah barva ne pridobi zaščitne vloge, kot pri živalih, ampak prilagoditveno. najboljša uporaba ustreznih žarkov spektra za namene fotosinteze.