Свет в море
Шрифт:
В глубинных водах уже нет живого фитопланктона [13] . Что касается зоопланктона, то его биомасса с глубиной заметно убывает. Так, в глубочайшей впадине Мирового океана — Марианской — ее значения в тысячу раз ниже, чем в слое 0—500 м. Среди компонентов взвеси, влияющих на прозрачность воды, главную роль играют остатки отмерших фито- и зоопланктонных организмов и различные неорганические частицы. В общей своей массе глубинные воды гораздо прозрачнее поверхностных.
13
В результате сравнительно недавних исследований доказано существование глубоководной флоры. Это прежде всего жгутиковые и синезеленые водоросли (Cyanophyceae), обладающие способностью усваивать
Казалось бы, в океанических глубоководных впадинах должны быть самые прозрачные воды. Согласно же измерениям М. В. Козлянинова в Идзу-Бонинской впадине, воды предельных глубин мутнее, чем поверхностные. Вероятная причина их замутнения — оползни тонких донных осадков с крутых скалистых гребней, окружающих впадину.
В последние годы обнаружили еще одно интереснейшее явление — придонные мутьевые потоки. Таким образом, вблизи океанского дна прозрачность может понижаться за счет взмучивания частиц, слагающих тонкие донные осадки.
«Облака» в океане
Рассматривая географические зоны Северного полушария, мы говорили о скоплении частиц — оптически рассеивающих слоях. В некоторых районах Мирового океана наблюдается не один такой слой, находящийся над температурным скачком, а несколько. Существуют также и слои, выделяющиеся в толще воды своей высокой прозрачностью.
«Однажды мы плавали над подводной скалой в Средиземном море, — пишет Ж.-И. Кусто. — Вода была настолько мутна, что видимость ограничивалась несколькими ярдами. Двумя саженями ниже нам вдруг попался совсем прозрачный слой. Его сменил пятнадцатифутовый пласт воды молочного оттенка, с видимостью примерно в пять футов: После этого молока до самого дна шла чистая вода. В сумеречной прозрачной толще сновало множество рыб, и туманная пелена над нами напоминала низко нависшие тучи в дождливый день. Часто погружаясь на большую глубину, мы пересекали причудливо, чередующиеся мутные и прозрачные слои…» [14]
14
Ж.-И. Кусто, Ф. Дюма. В мире безмолвия…
В феврале-марте 1952 г. научно-исследовательский корабль «Гаусс» производил в южной части Северного моря на протяжении 2100 миль непрерывную, регистрацию прозрачности с помощью фотоэлектрического прозрачномера, врезанного в днище корабля. Одновременно через каждую милю пути брались пробы планктона и взвеси. Редко на записях ход прозрачности был совершенно монотонен. Как правило, однообразие нарушалось единичными всплесками: «Гаусс» пересекал небольшие скопления планктона. Казалось, под килем корабля чистое синее небо с отдельными облачками. Ближе к берегам облачка эти сливались, образуя сплошной покров, подобный облакам стратусам.
В прибрежных районах большое влияние на прозрачность оказывает неорганическая взвесь — частицы терригенного происхождения. Немецкий исследователь Клаус Виртки, регистрируя прозрачность воды в прибрежном районе Балтийского моря и подсчитывая одновременно с помощью микроскопа число минеральных частиц и число клеток фитопланктона в пробах, приходит к выводу, что вблизи берега фитопланктон никак не влияет на величину прозрачности.
Обычно прибрежная полоса довольно узкая. Казалось бы, она должна существенно расшириться вблизи устьев рек, выносящих в море массу частиц. Однако сотрудники Института океанологии установили, что влияние на оптические свойства морских вод таких больших рек, как Нил или Ганг, распространяется в лучшем случае лишь на несколько десятков миль, причем мутные речные воды резко отграничиваются от прозрачных морских. Кроме частиц, выносимых реками, к терригенным частицам относятся эоловые. Тот, кто побывал зимой у берегов Западной Африки, никогда не забудет огромного красного солнечного диска. Причина его необычной окраски в том, что воздух насыщен тонкой красноватой сахарской пылью. Поднятая над пустыней и подхваченная нассатами, она выносится далеко в Атлантический океан. Даже на расстоянии нескольких сот миль от побережья, африканского континента пыльный туман иной раз так плотен, что видимость в нем всего 1,5–2 мили. Довольно далеко в Индийский океан ветер выносит частицы пыли из Аравийской пустыни. Но это аномальные явления. Обычно частицы эолового происхождения
Прибрежная зона, или полоса, составляет около 2–3 % от площади Мирового океана. На остальном огромном пространстве открытых океанов и морей главенствующую роль в ослаблении света играет фитопланктон.
От белого диска к современным прозрачномерам
В истории известны случаи, когда общепризнанным научным достижением становилось то, что сначала считалось курьезом. Так было и со способом визуального наблюдения прозрачности морокой воды, придуманным Коцебу, который опускал на тросе за борт обыкновенные столовые тарелки и следил за глубиной их погружения в разных местах Тихого океана. Наблюдения с помощью стандартного белого диска диаметром 30 см в настоящее время являются частью многих океанографических и гидрографических исследований. В литературе, особенно зарубежной, он нередко фигурирует как диск Секки. В 1866 г. патер Секки вместе с капитаном Чиальди провели многочисленные наблюдения в Средиземном море как с белыми, так и цветными дисками. Несколько позднее швейцарский географ Ф. Форель предложил белый диск именовать диском Секки. Отмечая заслуги Секки в становлении и развитии способа, все же белый диск по праву следовало бы назвать диском Коцебу.
В XIX и в начале XX в. визуальные наблюдения прозрачности морокой воды осуществлялись крайне нерегулярно и лишь лет 40 назад получили достаточно широкий размах, охватив многие районы Мирового океана. Вот ориентировочные данные о наибольшей глубине видимости белого диска.
| Море, океан, залив | Наибольшая глубина видимости белого диска, м |
|---|---|
| Белое | 8 |
| Балтийское | 13 |
| Баренцево | 18 |
| Черное | 25 |
| Бенгальский залив | 45 |
| Индийский | 50 |
| Тихий | 52 |
| Саргассово | 66,5 |
Как видно, рекордная глубина видимости белого диска отмечается в Саргассовом море. За последние 40 лет было выполнено несколько десятков тысяч измерений с помощью белого диска.
В Институте океанологии результаты этих наблюдений обобщаются для создания детальной карты Мирового океана. На рис. 19 (см. цв. вкл. на стр. 30) изображен лишь предварительный вариант такой карты. Дальнейшее накопление новых данных, безусловно, приведет к ее уточнению.
Рис. 19. Карта относительной прозрачности вод Мирового океана, составленная по данным измерений белым диском (глубина исчезновения диска, м)
Для построения карты было использовано 37 тыс. наблюдений с белым диском (необходимо отметить, что глубина видимости белого диска не является строгой количественной характеристикой прозрачности, хотя в значительной степени и определяется ею).
В оптике моря для глубины видимости белого диска принят термин относительная прозрачность.
О физических причинах, определяющих глубину видимости белого диска в разных водах, мы будем говорить дальше, а сейчас остановимся на измерении абсолютной прозрачности.
Устройство современных прозрачномеров
Путешествуя по географическим зонам Мирового океана, мы говорили о «более или менее прозрачных» водах, о слоях «повышенной и пониженной прозрачности», но нигде не приводили ее количественных оценок. В то же время в гидрооптике существует строгое определение понятия «прозрачность».
Направим на слой воды толщиной в один метр параллельный пучок света так, чтобы он падал перпендикулярно к поверхности этого слоя. Выраженное в процентах отношение светового потока, прошедшего через воду Фz, к величине падающего потока Ф0 называется прозрачностью: