Гарольд Дубах - 1001 вопрос об океане и 1001 ответ
В начале 1926 г. профессор гидробиологии колледжа Гуше в Балтиморе Уильям X. Лонгли послал в «Нейшнл Джиогрэфик джорнэл» («Национальный географический журнал») статью о животном мире коралловых рифов. Хотя в те времена цветная фотография только зарождалась (тогдашние фотопластинки требовали секундной выдержки), редакция журнала настояла на том, чтобы статья сопровождалась цветными иллюстрациями. Поэтому руководитель фотолаборатории журнала Чарлз Мартин и Лонгли отправились в район отмели Драй-Тортугас, чтобы сделать нужные снимки. Они понимали, что для подводной фотосъемки потребуется хорошее освещение (электрические лампы-вспышки тогда еще не были изобретены). Чтобы обеспечить достаточную освещенность, во время каждого снимка на плоту, находившемся на поверхности, поджигался фунт порошка магния. Магниевая вспышка освещала дно на глубине 3–5 м с такой же интенсивностью, как 2400 ламп-вспышек. Так впервые была получена серия цветных фотографий подводного мира. В январском номере «Нэйшнл Джиогрэфик джорнэл» за 1927.г. были опубликованы результаты их работы.
217. Может ли цветная фотография воспроизвести истинные цвета подводных объектов?В чистой мелкой воде глаз человека автоматически корректирует цветовые оттенки, однако на фотопленке все приобретает зелено-голубую окраску. Голубые и зеленые фильтры значительно улучшают цветопередачу, однако для получения истинных цветов лучше всего пользоваться искусственными источниками света вблизи объекта.
218. Где и когда был снят первый подводный кинофильм?Первый подводный кинофильм был снят в 1914 г. англичанином Дж. Уильямсоном. Специально для съемки этого фильма была изготовлена стальная сфера с иллюминаторами из высокопрочного стекла. Сфера опускалась с баржи на глубину 9 м, в ней могли разместиться два оператора с кинокамерами. Первый подводный фильм рассказывал о мире коралловых рифов в районе Багамских островов.
219. Как получают снимки океанского дна?Для того чтобы сфотографировать океанское дно, необходимо искусственное освещение. Пионером в этой области стал Гарольд Эджертон из Массачусетского технологического института. Разработанный им стробоскопический источник света позволяет фотографировать дно в глубоководных районах на ходу судна.
220. Для чего используется подводное телевидение?Подводное телевидение применяется начиная с 1951 г. для определения местоположения объектов на дне, для осмотра кабелей, а также для биологических и геологических исследований.
221. Как изменяется цвет организмов с глубиной?Рыбы, живущие вблизи поверхности, снабжены естественным камуфляжем: спина у них обычно темного цвета с голубым или зеленым оттенком, а нижняя часть тела — серебристая или светлая. На тех глубинах, куда еще проникает видимый свет, рыбы либо серебристого цвета, либо окрашены в бледные оттенки коричневого или серого. На больших глубинах морские организмы обычно имеют темную окраску.
222. Почему многие глубоководные организмы светятся?По-видимому, свечение организмов необходимо для освещения, приманивания добычи, привлечения особей противоположного пола, а возможно, и для отпугивания врагов.
223. Зачем нужны глаза животным, обитающим на тех глубинах, где нет света?Некоторые глубоководные рыбы, перемещаясь по вертикали в поисках пищи, заходят в освещенную зону. Другие все время пребывают в темноте; они могут видеть лишь свечение других организмов.
224. Почему море синего цвета?Море имеет синий цвет по той же причине, что и небо, а именно вследствие молекулярного рассеяния солнечного света. Коротковолновое световое излучение, соответствующее синему участку спектра, лучше рассеивается на молекулах, чем длинноволновое.
225. Чем вызываются изменения цвета океана?Цвет моря зависит от присутствия взвешенных в воде частиц, от глубины, характера облачного покрова и других факторов. В открытом море вода обычно синего цвета, особенно в тропических и субтропических районах. Вблизи берегов вода бывает зеленой из-за присутствия в ней частиц желтого цвета, смешивающихся с синей водой. Большие концентрации растворенных веществ могут дать желтоватый оттенок. Коричневый цвет воды объясняется присутствием взвешенного ила. Зеленоватый цвет придают воде водоросли. Очень плотные популяции мельчайших растений и животных могут сообщить воде красную или коричневую окраску. Кроме того, цвет моря постоянно меняется из-за того, что солнце то скрывается за облаками, то вновь появляется в просветах. Зависит цвет моря и от высоты солнца над горизонтом.
226. Что такое шкала Фореля?Это шкала, включающая различные оттенки желтого, зеленого и голубого цветов; определение цвета морской воды производится на белом фоне диска Секки. В Океанографическом управлении ВМС США принята следующая описательная цветовая кодовая шкала:
Цвет морской воды, наблюдаемый на фоне диска Секки, сравнивается с цветом эталонных растворов (в наборе из 11 ампул), получаемых при смешении в различных пропорциях двух солей: сульфатаммония меди (медный купорос с нашатырным спиртом) и нейтрального хромовокислого калия[22].
227. Какова плотность морской воды?Плотность морской воды зависит от температуры, солености и давления. Средняя плотность морской воды составляет 1,025. Это означает, что данный объем морской воды в 1,025 раза тяжелее того же объема дистиллированной воды. Плотность возрастает при понижении температуры, повышении солености и увеличении давления (глубины).
228. На сколько увеличивается давление с глубиной?Через каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атм (примерно 1 кг/см2). На глубине 1000 м давление составляет около 100 атм: этого достаточно, чтобы сжать кусок дерева до половины его начального объема, так что он начнет тонуть.
229. Каково давление на дне океана?Батискаф «Триест» подвергался на дне Марианского желоба давлению 1100 атм. Роберт Тот подсчитал, что батискаф при этом выдерживал вес двух с половиной авианосцев. Корпус батискафа диаметром 218 см при толщине стенок 87 мм был сжат давлением воды на 2 мм, так что от него даже отстала краска. На дне менее глубокого желоба Пуэрто-Рико (самого глубокого в Атлантике), на глубине 8390 м, французский батискаф «Архимед» выдержал давление около 840 атм.
230. Как измеряется плотность?В прибрежных водах, где плотность сильно меняется, ее иногда измеряют непосредственно ареометром. В открытом океане, где нужна высокая точность, плотность не измеряется, а рассчитывается по температуре, солености и глубине (давлению).
231. Где в океане самая плотная вода?Самая плотная вода в районе Антарктики: там она имеет не только низкую температуру, но и высокую соленость. При образовании льда остающаяся вода становится более соленой и тем самым более плотной.
232. Что такое σt («сигма-тэ»)?Так океанологи обозначают условную плотность. Например, плотность, равная 1,025, записывается так: σt = 25,0.
233. Зачем океанологам нужны сведения о плотности морской воды?Если известно вертикальное распределение плотности морской воды, то можно рассчитать направление и скорость течений. Вертикальное распределение плотности необходимо знать и для определения устойчивости водной массы: если масса неустойчива, то есть если более плотная вода лежит выше менее плотной, будет происходить перемешивание.
234. Сжимаема ли морская вода?Морская вода практически несжимаема. Точнее говоря, ее коэффициент сжимаемости составляет всего 0,000 046 на 1 бар при нормальных условиях. Отклонения этой величины за счет изменения температуры и солености невелики. Под действием давления молекулы воды несколько сближаются друг с другом, вследствие чего плотность ее немного увеличивается. Если бы вода была абсолютно несжимаемой, то, по расчетам Океанографического управления ВМС США, уровень Мирового океана оказался бы на 27 м выше.
235. С какой скоростью распространяется в океане звук?В морской воде звук распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе[23]. Скорость его распространения зависит от температуры, солености и давления. С увеличением любого из этих факторов скорость звука возрастает.
236. Как измеряется скорость звука?Ее можно рассчитать, зная температуру, соленость и глубину — три основные характеристики, измеряемые на океанографических станциях. В течение многих лет этот метод был единственным. В последние годы скорость звука в морской воде стали измерять непосредственно. Измерители скорости звука работают на принципе измерения отрезка времени, за который звуковой импульс проходит определенное расстояние.
