Оптичні властивості морської води

Прозорість морської води, тобто здатність пропускати світлові промені, залежить від розмірів і кількості у воді завислих частинок різного походження, які значно змінюють глибину проникнення світлових променів. Розрізняють абсолютну і відносну прозорість морської води.

Абсолютною прозорістю називається глибина (в метрах), на яку може проникнути хоч якийсь промінь світла сонячного спектру. Вважається, що в чистих морських водах ця глибина приблизно змінюється від 1000 до 1700 м.

Відносна прозорість — це глибина (в метрах), на якій білий диск (діаметром 30 см) перестає бути видимим (табл. 4.7).

Отже, в усіх океанах і морях прозорість зменшується в прибережній зоні і збільшується у відкритому океані. Найбільшу прозорість має Саргасове море — 66,5 м, у Тихому океані вона досягає 59 м, в Індійському — 45 м.

Таблиця 4.7

Відносна прозорість вод Світового океану

Проникання сонячного світла на глибину. Якщо в морі небагато завислих частинок і планктону, то слабке світло помітне на глибині 580–600 м. У прибережних водах міститься багато завислих речовин і планктону, фотосинтез обмежений верхнім шаром від 20 до 25 м і навіть меншою глибиною, хоча тьмяне світло можна розрізнити на глибині 70 і навіть 300–350 м.

Промені сонячного спектру у водному середовищі поглинаються і розсіюються по-різному, а значить, і проникають на різну глибину. Червоне світло (довгохвильове), що містить найменшу кількість енергії, зникає першим. Вже на глибині 100 м не видно жовто-зеленого кольору, до якого людське око найбільш чутливе. На глибинах від 130 до 150 м сприймаються тільки синій тафіолетовий кольори, а нижче 250–300 м морська вода стає вже синяво-чорною На глибинах понад 600–650 м панує “вічна ніч”.

На глибині понад 500 м навіть в середині дня людському оку доступні тільки рідкі біолюмінесцентні спалахи світла від риб та зоопланктону, що пропливають поблизу. Вченими визначено, що на 100‑метрову глибину в океан потрапляє близько 1% сонячної енергії, що досягає поверхні води.

На відміну від атмосфери, що порівняно прозора для всіх хвиль електромагнітного випромінювання, океан для них непроникний. На глибину океану не проникають ані довгі радіохвилі, ані короткохвильове ультрафіолетове випромінювання.

Колір моря

На географічних картах моря та океани синього кольору. У дійсності їх колір має багато відтінків: зеленуватий, сіруватий, жовто-бурий, червонуватий, білий та ін. Деякі моря отримали назву завдяки кольору води, наприклад, Червоне море — завдяки червонувато-коричневому відтінку води внаслідок значної кількості зоо- і фітопланктону. Води Жовтого моря забарвлюють значні маси лесу, що приносяться річкою Хуанхе.

Колір морської води та зміни її забарвлення залежать від багатьох причин. Колір води визначається вибірковим розсіюванням і поглинанням природного світла молекулами води та завислими у ній частинками неорганічного і органічного походження.

Моря й океани мають переважно синій колір з тієї ж причини, що й небо: внаслідок властивостей самої води та атмосфери. Море освітлюється сонячним світлом, а воно, як відомо, являє собою поєднання променів усіх кольорів з різною довжиною хвилі.

Сонячне світло падає на поверхню моря у вигляді прямих променів і розсіяного світла. Частина світлового потоку при цьому відбивається від поверхні води, частина заломлюється і потрапляє до води. Розподіл енергії поміж вказаними частками світлового потоку залежить від висоти Сонця. Коли Сонце знаходиться в зеніті, поверхня моря відбиває 2% променів падаючого світлового потоку, а 98% поглинає вода. При зменшенні висоти Сонця співвідношення змінюється, і частка відбитого світла зростає, майже до 100%, коли Сонце схиляється до горизонту. Світло з глибиною одночасно розсіюється і поглинається, в результаті чого ослаблюється.

Величина ослаблення світла в морській воді пов’язана з вибірковістю процесів поглинання і розсіювання сонячного світла. Вибірковість виражається в тому, що короткі хвилі — фіолетові і синя частини спектра — розсіюються сильніше, а поглинаються слабкіше, ніж довгі хвилі — червона та інфрачервона частини спектра. Розсіяні сині та інші промені потім відбиваютьсяуверх. Таким чином, промені світла, що йдуть з-під поверхні води, і їх бачить людина, — це розсіяні у воді та відбиті промені, які забарвлюють воду у відповідний колір. Яскравість їх залежить від переважаючого кольору спектра.

У морській воді багато різноманітних домішок, які впливають на процеси молекулярного поглинання і розсіювання світла та змінюють колір води. Більш крупні завислі частинки розсіюють переважно зелені та інші довгохвильові промені.

Сині води відрізняються малою кількістю домішок, життя в них розвинуто слабкіше, і вони характерні для відкритих вод океанів і глибоких морів. Зелені відтінки мають води шельфів більшості морів і великих відкритих просторів океану. В цих водах є багато домішок, вони відрізняються хорошою продуктивністю, а також в них розташовані райони промислового лову риби. Якщо вода містить значну кількість частинок ґрунту, то вона має жовтий колір, а після шторму стає коричневою, тому що з дна піднімаються частинки ґрунту.

Колір моря постійно змінюється і залежить не тільки від оптичних властивостей води, але й від погодних умов, від освітленості та стану моря. У тиху ясну погоду, коли море спокійне, воно здається блакитним, як небо. Невеликий вітерець — поверхня моря засяяла міріадами золотих бліків. Коли вітер посилюється, піднімаються невеликі хвилі, небо затягують сірі хмари, море швидко сіріє.

Океани та моря мають свої відтінки кольорів: темно-синій — Індійський, Атлантичний і Тихий океани, темно-блакитний — Середземне море, зеленуватий — Карибське, жовтуватий — Балтійське моря.

Поширення звуку в океані. Вчення про поширення звукових хвиль в океані називається акустикою моря. Швидкість звуку в океані може коливатися від 1400 до 1550 м/с (табл. 4.8).

Таблиця 4.8