Показатель преломления морской воды: некоторые следствия

  Большинство из нас видели кажущийся «излом» палки, часть которой погружена в воду. Это результат различия между показателями преломления воды (от 1,33 для дистил­лированной до 1,35 для морской воды) и воздуха (1,00).

  Эту мысль иллюстрирует рисунок 14.7,а. Луч света, падаю­щий на поверхность моря под углом i, проходя через по­верхность раздела воздух—вода, отклоняется в сторону вер­тикали; в воде луч идет под углом r < i.

Рисунок 14.7. Эффекты, связанные с показателем преломления морской воды.

Эффекты, связанные с показателем преломления морской волы

(а) Лучи света, проходя из атмосферы в океан, приближаются к вертикали; і — угол падения луча на поверхность, r - угол пре­ломления луча.

(б) Поле зрения рыбы. Из-за более высокого показателя преломле­ния воды рыба может видеть световые лучи почти от горизонта до горизонта (180°), хотя угол ее зрения — всего 96°.

  Одно следствие большего показателя преломления воды состоит в том, что световые лучи проникают в океан глуб­же, чем проникали бы, если бы они продолжали идти под углом i. Иными словами, если бы средняя длина пути све­тового луча сквозь воду определялась только ослаблением света, то на самую большую глубину проникал бы луч, ори­ентированный ближе всего к вертикали.

  Другим следствием высокого показателя преломления воды является то, что рыба, находясь у поверхности и за­хватывая все лучи света в пределах поля зрения всего 96°, может обозревать всю полусферу над поверхностью раздела воздуха и воды, от горизонта до горизонта (рисунок 14.7,б). Это явление было воспроизведено оптиками в некоторых специальных фотографических линзах, получивших название «рыбий глаз». Данная способность морских рыб, как из­вестно, почти не используется ими, если не считать того, что эти рыбы ощущают приближение морских птиц практи­чески с любой стороны. Ловцы форели хорошо знают этот эффект — они приближаются к реке, в которой водится фо­рель, осторожно, стараясь, чтобы их силуэты не оказались на фоне горизонта.

  Тот факт, что в воде световые лучи, распространяющие­ся вниз, идут ближе к вертикали, может оказывать замет­ное влияние на форму и окраску морских рыб, обитающих в приповерхностных слоях воды. Многие виды имеют отчет­ливо выраженные более светлые оттенки цвета на нижней части туловищ. Это интерпретируют как защитную меру, чтобы хищники не обнаружили их снизу. Поскольку много света рассеивается в обратном направлении от молекул во­ды и от частиц, содержащихся в морской воде, существует значительное «восходящее» свечение. Этот свет лучше отра­жается от брюха рыбы, если оно окрашено в светлые тона, и, таким образом, рыба сливается с фоном из направленно­го вниз излучения.