10.12. Оптичні та акустичні властивості морської води

До оптичних характеристик відносять оцінку кольору і прозорості води.

Прозорість води– це властивість води 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 прозорістюназивається 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. 10.8).

Прозорість моря залежить від характеру вбирання і розсіювання світла в морській воді; від розмірів і кількості завислих у воді часток органічного і неорганічного походження. Морська вода є напівпрозорим середовищем, тому світло не проникає на великі глибини океану. Найбільшу прозорість в Атлантичному океані має Саргасове море - 66,5 м; у Тихому океані в районі острова Кука (Полінезія) вона досягає 67 м, в Індійському – 45 м.

Найпрозорішим серед морів до останнього часу вважалося Сарґасове море, прозорість якого – 66,5 м. Однак восени 1986 р. німецькі вчені на судні «Поляр Штерн» встановили, що лідером є море Ведделла, біля берегів Антарктиди. Занурений у воду диск за сонячного освітлення й абсолютного штилю, що буває дуже рідко, можна побачити з борту корабля на глибині 79 м. Отже, морська вода біля Антарктиди є абсолютно чистою, тому що диск Секкі залишається видимим у дистильованій воді до глибини 80 м. А найменш прозорими є води Білого моря, де максимальна глибина видимості становить лише 8 м.

Таблиця 10.8

Відносна прозорість вод Світового океану

Водний басейн	Відносна прозорість (м)
Атлантичний океан, Саргасове море	До 66,5
Атлантичний океан, екваторіальна зона	40–50
Індійський океан, зона пасатів	40–50
Тихий океан, зона пасатів	До 45
Баренцове море, південно-східна частина	До 45
Середземне море	60
Егейське море	До 50
Адріатичне море	30–40
Чорне море	25
Балтійське море	13
Північне море, Англійський канал	6,5–11
Біле море	8
Каспійське море, південна частина	11–13

Колір водипов’язаний з вибірковістю процесів поглинання і розсіювання сонячного світла. Колір води визначають за еталонними стандартними шкалами колірності.

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 й 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 відбиваються уверх. 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. Більші 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 відтінкимають води шельфів більшості морів і великих відкритих просторів океану. В цих водах є багато домішок, вони відрізняються гарною продуктивністю, а також в них розташовані райони промислового лову риби. Якщо вода містить значну кількість частинок ґрунту, то вона маєжовтий 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.

По освітленостів океані можна виділити чотири яруси.Перший– світловий, займає верхні 100–150 м, найкраще освітлений. Саме в цьому шарі можуть існувати зелені водорості.Другий ярус– напівсвітловий (від 150 до 500 м), в якому можуть існувати водорості, але не зелені.Третій ярус- тіньовий (500–1500 м), де водоростей немає, але достатня кількість живих організмів, можна займатися промислом. Нижче 1500 м знаходитьчетвертий ярус– без світла, в якому також мешкають глибоководні тварини, але дуже розрізнено.

Акустичні властивості морської води– вода має властивості добре проводити звук. Швидкість звуку залежить від температури, солоності води, тиску. Так, при підвищенні температури на 1 °С швидкість звуку в морі збільшується на 4 м/с у холодній води (нижче 10 °С) і на 35 м/с у теплій (вище 25 °С). Швидкість звуку в морі приймається рівною 1 500 м/с (табл. 10.8).

Таблиця 10.8