Свет в море - [5]
Так как фотоны в зависимости от частоты (т. е. от длины волны света) обладают, как мы убедились, различной энергией, то и поглощаются по-разному. Как же оценить это поглощение количественно?
Способность любого вещества поглощать свет характеризуется его показателем поглощения.
Направим на тонкий слой вещества луч света. Количество фотонов (ΔN), поглощенных этим слоем, будет пропорционально его толщине (Δz) и числу N фотонов, падающих на этот слой: ΔN = ϰNΔz.
Коэффициент пропорциональности ϰ в этой формуле зависит только от поглощающих свойств данного вещества и носит название показателя поглощения. С физической точки зрения он равен вероятности того, что фотон, пробегая в веществе слой единичной толщины, будет поглощен в этом слое.
Измеряется показатель поглощения в единицах, обратных единицам длины: см>-1, м>-1, км>-1. В оптике моря используют м>-1.
Показатель поглощения является спектральной величиной, т. е. его значения зависят от длины волны света. Способность воды избирательно поглощать свет различных длин волн называется селективностью.
Насколько отличаются показатели поглощения (в пределах видимой области спектра) у дистиллированной воды, видно из следующих данных:
| Цвет | Фиолетовый | Синий | Зеленый | Оранжевый | Красный | ||
| НМ | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 |
| м>-1 | 0,0050 | 0,0013 | 0,0025 | 0,015 | 0,091 | 0,15 | 0,26 |
Как видим, поглощение красного света в сотни раз больше, чем сине-зеленого. Но приведенные показатели характеризуют поглощение света собственно молекулами воды. В морской воде это процесс гораздо более сложный, ибо фотоны поглощаются не только молекулами, но и растворенными в воде веществами органического и неорганического происхождения.
В ней растворены практически все известные нам химические элементы. Профессор Н. Н. Зубов писал: «…если некоторые из них (элементов. — Авт.) до сих пор не обнаружены, то это надо приписать скорее неточности методов определения, чем действительному их отсутствию»[6].
Больше всего в морской воде содержится солей натрия, калия и магния. Морская вода обладает одним удивительным свойством: постоянством своего солевого состава. Концентрация растворенных солей в океане может в зависимости от местных условий меняться в довольно широких пределах, но соотношение между основными солями остается неизменным.
Чем же отличается (с точки зрения поглощающих свойств) морская вода от дистиллированной?
Еще в 1927 г. очень интересные измерения проделал американский ученый Е. Хальбарт. Справедливо считая, что поглощение в морской воде обусловлено как самой водой, так и растворенными в ней солями, он исследовал молекулярные коэффициенты поглощения NaCl, KCl, MgCl>2, MgSO>4 и CaSO>4. В результате измерений Хальбарт установил; что в видимой области спектра поглощение дистиллированной водой мало отличается от поглощения в хорошо отфильтрованной чистой морской воде. А вот в ультрафиолетовой области спектра растворенные соли резко увеличивают показатель поглощения.
В море кроме солей растворены еще и органические вещества, которые увеличивают поглощение и меняют (по сравнению с дистиллированной) селективность морской воды. Особенно это присуще водам, содержащим большое количество таинственного «желтого вещества».
Последние исследования ученых и. главным образом фундаментальные работы немецкого океанолога К. Калле показали, что «желтое вещество» состоит из свободных углеводов и свободных аминокислот, образующихся в результате распада органических веществ, конечный продукт которого — гуминовые соединения, имеющие желтый цвет и весьма устойчиво сохраняющиеся в водах моря. Эти соединения содержатся во всех морях и океанах, но особенно много их в районах высокой продуктивности, богатых органическими веществами. Присутствие «желтого вещества» значительно изменяет спектральную кривую поглощения морской воды (рис. 3). У вод Балтийского моря, богатых «желтым веществом», показатель поглощения выше, чем у чистых вод, а его минимум смещен в более длинноволновую часть спектра.
Эта разница в значениях показателей поглощения и в их спектральном распределении может заметно сказаться на температуре поверхностного слоя моря. При прочих равных условиях (количество упавшей энергии, интенсивность перемешивания и т. п.) воды с повышенной концентрацией «желтого вещества» будут лучше прогреты, чем такой же слой чистых океанских вод. Грубо говоря, мутные воды более теплые, чем чистые. Если одно и то же количество световой энергии будет поглощено, т. е. в значительной степени преобразовано в тепловую, в тонком слое мутной воды, то этот слой будет нагрет сильнее, чем более толстый слой чистой воды, поглотивший ту же энергию.
Наряду с другими факторами данное явление определяет более бурное протекание процесса фотосинтеза, т. е. образования фитопланктона, в водах с повышенным содержанием «желтого вещества». Это один из примеров взаимообусловленности процессов, происходящих в море.
Таким образом, поглощение света в морской воде вызывается как поглощением молекулами самой воды, так и растворенными в ней неорганическими и органическими веществами. Мы уже говорили о том, что в видимой области спектра неорганические соли оказывают слабое влияние на поглощение света; следовательно, различие в спектральных кривых поглощения морской воды может возникать только за счет различия в количестве и характере растворенного в воде органического вещества
ДОРОГИЕ ЧИТАТЕЛИ! Перед вами первый выпуск новой подписной популярной серии издательства «Знание» «Странствия и приключения». Мы понимаем, что вам нелегко живется в это сложное время, что вы в бесконечных заботах и хлопотах о хлебе насущном и устали от коллизий политических и экономических. Так постарайтесь отложить все дела и почитайте эту брошюру. Необыкновенные приключения мореплавателей отвлекут вас и, может быть, придадут вам решительности для удачного плавания по крутым волнам нашей жизни. В ближайшее время вы вместе с нашими героями побываете на необитаемых островах, в других экзотических местах планеты, совершите увлекательное путешествие на «Летучем голландце», примете участие в погоне за морскими чудищами и в необычайных экспедициях прошлого и настоящего.
В книге в увлекательной форме рассказывается об открытии континентов в разные исторические эпохи. Восстанавливаются маршруты древних мореходов. Рассматриваются любопытные гипотезы и научные факты, свидетельствующие о неослабевающем интересе всех исследователей к истории развития и познания Мира. Автор, океанолог по профессии, ведущий научный сотрудник Института океанологии Российской академии наук, участник многочисленных экспедиций в Мировом океане. Он свой опыт и знания старается передать читателям этой книги.
В книге рассматривается «проблема» Бермудского треугольника — обширного района в Западной Атлантике, где, как считают многие, постоянно происходят необъяснимые катастрофы кораблей и самолетов. Автор, океанолог по профессии, неоднократно принимал участие в экспедициях в этом районе.Дается анализ природных особенностей Бермудского треугольника, а также подвергаются критике расхожие представления о других «таинственных» районах земного шара.Для широкого круга читателей, интересующихся проблемами научного анализа «необъяснимых» явлений.
Аннотация издательства: «Из всех видов мореплавания больше всего приковывают внимание людей плавания отважных одиночек. Автор, ученый-океанолог и популяризатор, собрал большой фактический материал о таких плаваниях и о наиболее интересных из них поведал в новеллах, собранных в эту книгу. Читатель узнает о пересечении Атлантического океана Енсеном и Блэкберном, Бомбаром и Линдеманом, Чичестером и Табарли, о плаваниях через Тихий океан Уиллиса и Хори, о кругосветных плаваниях Слокама, Шербо, Пиджена, Телиги, Грэхема и о многих других, связанных с большим риском и необыкновенным мужеством.
О наиболее крупных катастрофах супертанкеров, о конкретных последствиях этих катастроф, о мерах борьбы с нефтяным загрязнением и научных прогнозах, связанных с ним, рассказывают член-корреспондент АН СССР А. Монин и старший научный сотрудник Института океанологии имени П. П. Ширшова В. Войтов.
Авторы — ученые-океанологи, участники экспедиций на «Витязе» — рассказывают о первых рейсах прославленного советского корабля науки в наших дальневосточных морях и о его плаваниях по программе Международного геофизического года на просторах Тихого океана. Читатель узнает о теплых и холодных морских течениях, тайфунах, строении океанского ложа, обитателях глубочайших впадин, жизни рифов и лагун коралловых островов. В книге рассказывается о посещении Новой Гвинеи, архипелага Бисмарка и островов Хермит — земель, где советские люди были впервые, а также о впечатлениях от японских городов Осака и Нагасаки. [Адаптировано для AlReader].
Монография посвящена непростой истории становления американо-израильского сотрудничества с момента возникновения Государства Израиль в 1948 г. до 2014 г.Автор рассматривает, как в годы холодной войны израильские лидеры боролись за признание Израиля партнером США, активизируя свою роль проводника американских интересов на Ближнем Востоке. В книге показано, как в конце 1990-х годов развитие израильско-американских отношений приобрело характер стратегического партнерства и Израиль стал наиболее привилегированным внеблоковым союзником США.
Эта книга рассказывает о золоте — древнем и современном, об отношении к нему людей различных формаций. Она знакомит с тем, как образовалось золото, каковы его свойства и где оно встречается в природе, какие машины на наших приисках пришли на смену бутаре и промывочному лотку. В заключение говорится об использовании золота в технике сегодняшнего и завтрашнего дня.
Детские вопросы обо всем на свете – один из главных двигателей научно-популярной литературы. Карманный Ученый «Розового жирафа» много лет отвечал детям в своем подкасте на сайте издательства, а сейчас этот разговор продолжается в Университете детей и Научных лабораториях Политехнического музея. «Розовый жираф» и Политех попросили лучших российских ученых, чтобы они письменно ответили на 108 детских вопросов, и получилась замечательная книга.
Монография посвящена становлению дипломатических и торговых отношений США с государствами Латинской Америки: от первых официальных контактов до дипломатического признания и подписания межгосударственных договоров. Дается оценка деятельности различных участников этих событий: политиков, военных, купцов и просто – авантюристов. Работа имеет серьезное значение для понимания развития внешнеполитических принципов США, в том числе известной доктрины Монро. Автор выявляет социально-культурные предпосылки будущих конфликтов между двумя Америками.
Вниманию широкого читателя предлагается научно-популярная книга о средневековой истории Северной Руси – от Древней Руси через удельный период к Московской Руси. Территориально исследование охватывает Белозерскую, Вологодскую и Устюжскую земли. История этой отдалённой окраины Древней Руси проанализирована на основе разнообразных письменных источников и с учётом новейших археологических данных. Показаны пути интеграции Севера с метрополией, формы административно-территориального устроения обширного края в XV–XVII вв.
Книга посвящена одному из основателей Добровольческой армии на Юге России генералу И. Г. Эрдели. В основу положены его письма-дневники, адресованные М. К. Свербеевой, датированные 1918–1919 годами. В этих текстах нашла отражение реакция генерала на происходящее, его рассуждения о судьбах страны и смысле личного участия в войне; они воссоздают внутреннюю атмосферу деникинской армии, содержат отрывки личного характера, написанные ярким поэтическим языком. Особое внимание автором монографии уделено реконструкции причинно-следственных связей между жизненными событиями и системообразующими свойствами личности.Монография предназначена для научных работников, преподавателей, студентов, всех интересующихся российской историей.