Распределение света в море

  Поскольку световые волны угасают с разной скоростью, из этого следует, что общее световое поле изменяется в зави­симости от глубины моря. Можно проверить это утверждение, обратив внимание на то, как на рисунке 14.1 ме­няются интенсивность и цвет солнечного света на все более глубоких уровнях в чистейшей воде открытого океана.

  На уровне 1 см (на рисунке 14.1 не показан) поглощается 15% всей солнечной энергии. Главным образом это энергия дальней инфракрасной области спектра, которая теряется из-за поглощения в этой самой верхней «коже» океана.

  На уровне 1 м поглощается 55% всей энергии, в том чис­ле все инфракрасные волны и значительная часть ультрафиолетовых. (Поглощение ультрафиолетовых фотонов привлекало внимание океанологов с тех пор, как было открыто, что эти обладающие значительной энергией фотоны губительны для живых тканей. Ес­ли жизнь возникла в море, то это должно было произойти на глу­бинах, куда не проникали ультрафиолетовые лучи. Я упоминаю об этом только потому, что иногда вы можете прочесть, что «жизнь зародилась в мелководных древних морях». К этому утверждению следует добавить: «не слишком мелководных».)

  На уровне 10 м поглощается 84% всей энергии. Только фотоны синего и зеленого света проникают на еще большие глубины. Если бы вы встретились с «желтой подводной лодкой» ниже этого уровня, вы и не догадались бы о том, что она желтая, просто потому, что здесь остается слиш­ком мало желтых фотонов, чтобы возбудить соответствую­щие цветовые рецепторы в ваших глазах.

  На уровне 100 м остается только 1% солнечной энергии, поступающей на поверхность моря. По цвету это остаточ­ный сине-зеленый свет с длинами волн около 470 нм.

Рисунок 14.3. Разная скорость ослабления света в разных водных мас­сах. На глубине ниже 10 м обычно остаются световые лучи, рас­сеянные вниз — иногда их называют «направленное вниз излуче­ние».

Разная скорость ослабления света в разных водных массах

1 — Саргассово море. Воды Саргассова моря в центральной части Северной Атлантики относятся к «чистейшим» океанским водам с точки зрения их прозрачности для световых волн. Фиолетовый и синий цвета угасают в наименьшей степени; поэтому наблюдате­лям, пересекающим это море на судне, кажется, что вода имеет цвет глубокого индиго.

2, 3 — Область апвеллинга у берегов Африки. Ослабевание света с глубиной идет гораздо быстрее в прибрежных водах Афри­ки, чем в Саргассовом море; в столбе воды 2 угасание света при­мерно в 3 раза больше, а в столбе воды 3 — в 4-7 раз. Кроме то­го, здесь меньше всего ослаблена желтая полоса спектра. В зонах активного апвеллинга, богатых питательными веществами, популя­ция растений может быть довольно плотной. Это увеличивает по­глощение фотонов и, следовательно, ослабление световой энергии. К тому же в таких продуктивных водах высоки концентрации рас­творенных органических веществ, которые добавляют желтоватый оттенок к зелени вод, содержащих значительные количества хлоро­филла. Этим объясняется сдвиг в цвете наименьшего угасания.

 

  Чистейшая океанская вода, к которой применимо это описание, обнаружена, например, в центре Северной Атлан­тики, вдали от суши. В прибрежных водах как концентрация взвешенных частиц, так и количество растворенного органи­ческого вещества намного выше. Основными источниками частиц являются микроскопические растительные клетки, многочисленные благодаря хорошему обеспечению пита­тельными веществами, и тяжелые взвеси органических ча­стиц, в том числе фекальные комочки. Следовательно, ско­рость ослабления света здесь больше. На рисунке 14.3 сравнива­ется ослабление света в районе апвеллинга у берегов Афри­ки и в Саргассовом море. В прибрежных водах Африки све­товая энергия уменьшается до 1% от падающего на поверх­ность воды света на глубине всего лишь 10 м, а не 100 м, как в приведенном выше примере чистейшей океанской во­ды. Кроме того, в прибрежных водах растворено гораздо больше органических веществ, и под их влиянием самая чи­стая часть окна прозрачности сдвигается к зелено-желтой области спектра. На рисунке 14.3 резкий минимум кривой ос­лабления света для прибрежных вод Африки находится вблизи 570 нм, а для Саргассова моря — около 450 нм.