Прозрачность вод и оптические процессы в Мировом океане

Оптические свойства морской воды. Поверхность моря освещается непосредственно солнечными лучами (прямая радиация) и светом, рассеянным небесным сводом (рассеянная радиация), т. е. частью солнечных лучей, которые на своем пути к Земле оказались рассеянными атмосферой и облаками.

Средняя освещенность горизонтальной поверхности прямыми лучами Солнца, находящегося точно в зените, равна 140 тыс. люкс.

Падая на поверхность моря, солнечные лучи частично отражаются в атмосфере, а частично уходят в воду после преломления у поверхности воды. Ослабление света, проходящего через воду, происходит за счет совокупного действия процессов поглощения и рассеяния. При рассеянии происходит только изменение направления световых лучей и уход их в сторону, а при поглощении свет превращается в другую форму энергии — в основном в тепловую и в незначительной части в химическую.

Прозрачность морской воды зависит от характера процессов поглощения и рассеяния света, главным образом от размеров и количества взвешенных в воде частиц (взвесей) органического и неорганического происхождения. Прозрачность не зависит ни от температуры, ни от солености морской воды. Под прозрачностью понимают глубину погружения белого диска (диаметром 30 см), на которой он перестает быть видимым с поверхности моря. Самая большая прозрачность — 79 м — установлена в море Уэдделла (Антарктида).

Цвет и цветение морской воды. Цвет морской воды обусловливается совокупным действием поглощения и рассеяния света в воде. Основная роль при этом отводится рассеянному потоку световой энергии, исходящему из глубин моря.

Индивидуальные особенности цвета воды каждого моря, так же, как и величина его прозрачности, зависят в основном от процесса рассеяния света крупными включениями. Необходимо иметь в виду, что большое значение имеют количество и размеры взвешенных частиц органического и неорганического происхождения, содержание в воде растворенных газов и т. д.

Окраска поверхности моря зависит от разного рода внешних условий: от угла зрения, под которым наблюдатель смотрит на морскую поверхность, от цвета небесного свода, времени суток, наличия облаков, от состояния поверхности моря (зыбь, рябь, волнение, шторм), от размеров волн, наличия взвешенных частиц и т. д. Замечено, что при возникновении волн море начинает быстро синеть, а при сплошных облаках цвет моря кажется более темным.

Оказывается, что вода поглощает и рассеивает световые лучи разного цвета неодинаково.

Общей закономерностью, свойственной всем океанам и морям, является некоторое уменьшение прозрачности по мере приближения к берегам. Цвет воды при этом также меняется; вода зеленеет, а иногда приобретает желтоватые и даже коричневатые оттенки. Объясняется это тем, что прибрежные воды опресняются стоком рек, богатым различными взвесями. К тому же на прибрежных мелководьях воды взмучиваются во время штормов. В открытом море прозрачность и цвет определяются в основном количеством частиц органического происхождения, главным образом количеством планктона. Весной и осенью, в период интенсивного развития фитопланктона, прозрачность моря уменьшается и цвет его вод становится зеленым.

В центральных частях океанов прозрачность обычно превышает 20 м, а цвет соответствует синему, темно-синему, темно-голубому.

Существует специальная шкала цветности моря.

Свечение и цвет моря. Свечением моря (океана) называется восприятие зрением ночью увеличения яркости морской поверхности, вызванного светом, излучаемым морскими организмами. Иначе это явление называется биолюминесценцией. Свет в этих случаях продуцируется химическими реакциями, происходящими в органах некоторых морских организмов.

Способностью к свечению обладают тысячи видов морских организмов, главным образом низших (планктонных). Среди позвоночных такое явление встречается у некоторых видов рыб, лангустов и даже акул. Свечение наблюдается повсеместно в теплых поверхностных водах (например, Бенгальский залив — так называемые бенгальские огни). В сильно опресненных водах оно не встречается.

Хотя большинство светящихся организмов малы по размерам, но их так много, что судну, которое движется ночью, часто сопутствует настоящая иллюминация. Одни из этих организмов светятся непрерывно (бактерии), другие — под влиянием раздражения, третьи — произвольно.

Различают три типа свечения:

а) разлитое, или бактериальное;

б) искрящееся (точечное);

в) свечение крупных организмов.

Первый тип свечения вызывается бактериями, это сплошное, как бы разлитое по поверхности моря свечение. Искрящееся (точечное) свечение вызывается планктоном (многими видами жгутиковых, моллюсками, рачками). Светятся также крупные рыбы (более 200 видов), некоторые виды акул и осьминогов. Святящиеся организмы обитают во всей толще вод, от поверхности до самого дна. Биологический смысл свечения еще полностью не изучен, свет позволяет животным одного вида отпугивать друг друга, а также служит для отпугивания хищников. Явление свечения моря представляет собой практический интерес для различных отраслей деятельности человека. Оно учитывается при рыбном промысле, а также при мореплавании. Свечение моря сигнализирует рыболовам о наличии косяков рыбы и в то же время отпугивает рыбные стада. Может предостерегать мореплавателей от подводных опасностей и от столкновения с соседствующими судами и плавающими предметами.

Цветение моря. Под цветением моря подразумевается необычное изменение окраски поверхности моря, вызванное биологическими причинами. Это явление — следствие бурного развития растительности и реже животных организмов. Массовое скопление обычно одного какого-либо организма окрашивает поверхность моря в разные цвета. В тропиках довольно часто встречаются скопления синезеленых водорослей, которые окрашивают воду в зеленый цвет; многочисленные жгутиковые воду в Желтом море — в желтый цвет. Осенью в Азовском море, во время развития кремневых одноклеточных диатомовых водорослей, вода принимает коричневую окраску.

Ночесветка, святящаяся ночью, днем вызывает цветение моря и окрашивает его воды в розовые, буро-красные, а иногда желтые и зеленые тона. При массовом развитии диатомовых водорослей у тихоокеанских берегов Северной Америки вода приобретает цвет крови, поэтому Калифорнийский залив за кровавый цвет воды носит название Багряного моря. Синезеленые водоросли окрашивают морскую воду в зеленый цвет. В тропических широтах происходят скопления синезеленых водорослей триходесмиум на сотни миль вокруг. Вода при этом зеленеет и имеет запах хлора. Зеленая окраска воды в результате скопления синезеленых водорослей в летнее время года — частое явление в Балтийском и Азовском морях. В арктических и антарктических водах розовый цвет воды обусловлен скоплением ракообразных организмов (капшака) и мелководных рачков — криля.

Вызывает изменение окраски моря также икра рыб и яйца морских червей. Так, яйца тропического червя палоло окрашивают воду в молочный и соломенно-желтые тона. Это явление характерно для центральных акваторий Индийского океана. С этим событием у жителей многих островов Индийского океана связано празднование Нового года.