На какой глубине видно солнечный свет. До какой глубины в море проникает солнечный свет

Многие исследователи часто задавали вопрос: а на какой глубине в море вообще исчезает солнечный свет? Подобную задачу в общем виде еще два века назад сформулировал Пьер Бугер: «Зная из опыта уменьшение, претерпеваемое светом при прохождении известной толщи прозрачного тела, определить толщину, которую необходимо придать телу, дабы сделать его непрозрачным» .

При этом Бугер считал, что Солнце становится полностью невидимым, если его свет ослабить в 900 млрд. раз.

Мы легко можем найти такую глубину в море, если зададимся соответствующим значением показателя вертикального ослабления?. В прозрачных водах для сине-зеленого участка спектра оптимальная величина? равна приблизительно 0,02 м -1 . Подставляя это значение? в формулу: Ф z / Ф 0 = 10 -?z , без труда находим глубину, на которой солнечный свет ослабляется в 10 12 раз: z = 12 / 0,02 = 600 м. В более мутных водах эта глубина, естественно, будет значительно меньше.

Американский биолог Биб, опустившись в батисфере почти на километровую глубину, смог собственными глазами увидеть наступление этого «царства вечной ночи»: «Тьма на глубине 750 метров казалась черней, чем можно вообразить, - и все же теперь (на глубине около 1000 м) она казалась чернее черного. Казалось, все предстоящие ночи в верхнем мире будут восприниматься только как относительные ступени сумерек. И никогда более не мог я применять слово „черный“ с твердым убеждением» .

И все же современные приемники света - фотоэлектронные умножители - позволяют фиксировать наличие солнечного света и на таких глубинах. Ведь самые чувствительные из этих приемников способны улавливать даже отдельные фотоны!

Расчет показывает, что если в ясный солнечный день опустить такой приемник на глубину 1000 м, то в прозрачных водах (со значением показателя вертикального ослабления?=0,02 м -1) он будет регистрировать попадание примерно одного фотона в секунду.

Солнечный свет проникает и на большие глубины. Глубины 1200 м достигнет лишь один фотон из каждых 10 24 , падающих на поверхность моря; здесь наш приемник фиксировал бы попадание фотона примерно один раз в сутки. На глубине 1500 м - один раз в 300 лет!

Вероятность проникнуть на дно Марианской впадины - самого глубокого места в океане - у фотона солнечного света настолько мала, что вряд ли такое событие произойдет хотя бы один раз за всю историю человечества.

П. Бугер. Оптический трактат о градации света…

В. Биб. На глубине километра. М.-Л., Детгиз. 1937.

Первые опыты по определению светопроницаемости воды были проведены с белыми дисками. Их спускают в море и следят, на какой глубине они перестают быть видимыми. Получены самые различные цифры. В Средиземном море глубины колебались от 32 до 60 метров.

Фактором, уменьшающим надежность результата, был при этом, конечно, человеческий глаз - орган далеко не объективный. Значительно более точными были опыты, при которых в море погружались высокочувствительные фотографические пластинки, хорошо защищенные от проникновения воды. Но и при этом получены не совсем одинаковые результаты. В Женевском озере на глубине 100 метров свет уже не действует на пластинку. Однако последние измерения, произведенные в Саргассовом море - одной из частей Атлантического океана между Канарскими и Антильскими островами, - показали, что до глубины 100 метров проникает свет всех цветов, до глубины 500 метров заметны лишь голубые лучи; установлено также, что свет действует на фотографическую пластинку до глубины 1000 метров. Правда, Саргассово море чрезвычайно прозрачно и опыты производились летним днем при сияющем солнце.

В Средиземном море в последнее время специальным фотоаппаратом обнаружено наличие дневного света только до глубины 500 метров. Правда, речь шла лишь о следах света, интенсивность его на этой глубине составляла только миллионную часть силы света, замеренной на поверхности.

Фотометр, который опускали в море на различные глубины в тихий день, при ярком солнечном свете, показал, что уже на глубине 1 метра интенсивность света понизилась почти на половину, на глубине 3 метров она уменьшилась до одной трети. Однако с этого момента интенсивность стала уменьшаться значительно медленнее. Водолазы и экипажи подводных лодок рассказывают, как быстро меркнет свет при погружении в воду. Уже на глубине нескольких метров свет резко ослабевает. Но во всяком случае глубины, на которых могут производиться полезные работы, например, работы по подъему судна, еще достаточно светлы, чтобы обходиться без искусственного освещения. Автор книги разговаривал в Херингсдорфе с водолазом, который на дне Балтийского моря уже много лет взрывает затонувшие корабли и прожигает в них отверстия для подъемных цепей. В то время - это было поздним летом 1954 года - он работал в 12 километрах от Херингсдорфа на глубине 16 метров на большом норвежском 8000-тонном корабле неизвестного названия, который в конце войны подорвался на мине и затонул. "Условия освещения здесь хорошие, - рассказывал он, - я видел вокруг себя примерно на 10 метров". Когда он смотрел вверх, он видел тень корабля. Солнца в форме шара не видно, но если его загораживает туча, уменьшение освещения заметно и на дне моря. Даже лунный свет достаточно ощущается на этой глубине. Наибольшая глубина, которая может быть достигнута водолазами, - 130 метров, но и она для спасательных операций фактически уже недосягаема, так как никаких работ производить на такой глубине нельзя. Глубина, на которой можно еще что-то делать - во всяком случае выполнять более или менее тяжелую работу, - не превышает 40 метров. На таком удалении от поверхности можно еще вполне обходиться естественным светом и в зависимости от условий освещения на поверхности видеть на расстоянии до 8 метров. Только с 600 метров для человеческого глаза наступает полная темнота.

Узнав, как солнечный ультрафиолет проходит через атмосферу различного состава, мы должны теперь рассмотреть его проникновение в воду. Ведь ранняя жизнь не могла существовать на суше в непосредственном контакте с атмосферой, через которую свободно проходили смертоносные ультрафиолетовые лучи. Ранняя жизнь, конечно, была защищена от этого излучения или горными породами, или почвой, или водой озер и морей.

Уже тонкого слоя горной породы или почвы достаточно для защиты от коротковолнового ультрафиолета, однако передвижение по порам в толще песка или глины или из одной естественной пещеры в другую весьма затруднительно. В крупных водоемах передвижение организмов требует значительно меньших усилий. Поскольку эволюция хотя бы на некоторых этапах предполагает достаточно хорошее сообщение между разными популяциями и биотопами и поскольку на заре развития жизни для защиты от ультрафиолета требовался значительный слой воды, можно предположить, что главную роль в развитии жизни сыграли именно обширные водоемы. В этом разделе мы рассмотрим ограничения, накладывавшиеся на раннюю жизнь проникновением ультрафиолета через атмосферу и верхние слои гидросферы. На графике, приведенном на фиг. 94, показано проникновение солнечного ультрафиолета разной длины волны в жидкую воду при разных уровнях содержания кислорода в атмосфере.

Фиг. 94. Глубина проникновения солнечного ультрафиолета в жидкую воду в различных атмосферах (с содержанием свободного кислорода 0,001; 0,01; 0,1; 1 и 10 PAL) . Если бы в атмосфере не происходило поглощения, то ультрафиолет с длиной волны 180 нм проникал в воду менее чем на 1 см, свет с длиной волны около 280 нм - почти на 10 м, а красный свет конца видимой части спектра - примерно на 100 м. В примитивной атмосфере, в которой содержание О 2 поддерживается за счет автоматического регуляторного механизма Юри на уровне около 0,001 современного, картина мало изменится. Но уже при содержании кислорода 0,01 современного должны произойти большие изменения. Смертоносное излучение с длинами волн от 230 до 275 нм задерживается уже в атмосфере, а ультрафиолет с меньшей длиной волны проникает в воду всего на 1 м. При содержании кислорода в 10 раз ниже современного уровня все летальное излучение с длиной волны менее 290 нм поглощается в атмосфере и жизнь может выйти на сушу

Сравнивая фиг. 94 с графиками, приведенными в предыдущем разделе, мы видим, что наш новый график охватывает более широкий участок спектра. Дело в том, что в предыдущих разделах мы интересовались главным образом неорганическими фотохимическими реакциями синтеза "органических" соединений. Такие реакции протекают под действием света с длиной волны до 210 нм. Теперь же нас интересует летальное действие солнечного ультрафиолета на живое вещество, т. е. речь идет уже не о возможности синтеза, а о возможности избежать распада. Живые клетки сильнее всего поглощают ультрафиолет с длиной волны от 240 до 280 нм. Облучение таким светом может быть смертельным даже при энергии ниже установленного нами предела поглощения, т. е. ниже 1 эрг на 1 см 2 в спектральном интервале шириной 5 нм. Вот почему сейчас мы будем говорить об ультрафиолете с несколько большей длиной волны.

На фиг. 94 показано общее поглощение ультрафиолета водой, кислородом и озоном. В чисто теоретическом случае облучения водоема, не защищенного никакой атмосферой, проникновение ультрафиолетового солнечного излучения в воду описывается гладкой кривой (сплошная линия на фиг. 94). Вода практически непрозрачна для жесткого ультрафиолета: свет с длиной волны 180 нм пройдет в воде меньше 1 см. Свет с длиной волны около 280 нм пройдет уже около 10 м, прежде чем поглотится; красные же лучи видимого спектра проникают до глубины 100 м.

В случае примитивной атмосферы, в которой содержание кислорода не превышает 0,001 его современного уровня, положение изменится слабо.

Сильное поглощение озоном ультрафиолета с длиной волны от 240 до 270 нм (фиг. 91) приводит к ослаблению этих волн уже в атмосфере. Становится также значительным поглощение в атмосфере более коротковолнового излучения, и теперь для полного поглощения солнечного ультрафиолета достаточно слоя воды толщиной всего 1 м.

При повышении содержания кислорода в атмосфере до 0,1 современного совместное действие кислорода и озона распространяется до длин волн около 290 нм. Это означает, что весь смертоносный ультрафиолет поглощается в атмосфере. Жизнь уже не нуждается в подводном убежище и может выйти на сушу.

Запись к врачу-стоматологу в Нижнем Новгороде через интернет на

Чем вызывается изменение цвета воды в Байкале?

Цвет воды в Байкале, как и в море, зависит от присутствия взвешенных в нем частиц, от глубины, состояния неба и характера облачного покрова, высоты стояния солнца и т.д. В открытом Байкале вода обычно синего цвета. Вблизи берегов или в придельтовых участках крупных рек - голубовато-серая либо зеленоватая из-за присутствия в ней частиц желтого цвета или буровато-коричневая за счет цвета речных вод, приносящих коричневые взвешенные илистые частицы или растворенные гуминовые вещества, как, например, в придельтовой части В. Ангары. Зеленоватый цвет воде придают зеленые и диатомовые водоросли, бурый цвет - массовое развитие водорослей бурого цвета в период их цветения, которое бывает обычно весной (часто под ледовым покровом). Цвет воды меняется также тогда, когда солнце скрывается за облаками или вновь появляется в просветах.

Что такое шкала Фореля?

Шкала Фореля - это эталон оттенков желтого, зеленого и голубого цветов. Она служит для визуального определения цвета озерной и морской воды. Цвет воды определяется сравнением с цветом эталонных растворов, запаянных в стеклянных ампулах, на белом фоне диска Секки. Эталонные растворы получают при смешивании в различных пропорциях двух солей: сульфат аммония меди (медный купорос с нашатырным спиртом) и нейтрального хромовокислого калия. В шкале Фореля было 11 ампул с различными эталонами цвета, в шкале, употребляемой в нашей стране - 22 ампулы, и ее называют шкалой цветов воды.

Как измеряется прозрачность воды?

В озерах для приблизительной оценки прозрачности пользуются диском Секки. Это белый металлический диск диаметром 30 сантиметров. Его опускают в воду до тех пор, пока он не скроется из виду. Эта глубина и считается прозрачностью. Впервые прозрачность воды с помощью белой фарфоровой тарелки измерили моряки ВМС США в 1803 г. в Средиземном море. Опущенная тарелка была видна до глубины 44 м. Русский военный моряк О. Коцебу, командир брига «Рюрик», в 1817 г. впервые измерял прозрачность с помощью белых и красных дисков (тарелок) в Тихом океане.

В последние годы для определения прозрачности применяется целый ряд электронных прозрачномеров, которые позволяют определить прозрачность воды на любой глубине, а результаты записать на самопишущих приборах.

Почему в Байкале вода такая прозрачная?

Байкальская вода содержит мало взвешенных веществ и растворенных, включая и растворенное органическое вещество, сильно поглощающее свет, поэтому прозрачность превосходит все озерные водоемы мира и приближается к прозрачности вод океанов.

Где в Байкале самая прозрачная вода?

В районах больших глубин в южной и северной котловинах. В области максимальных глубин в средней котловине воды менее прозрачны. Причем, самая большая прозрачность или самый малый коэффициент ослабления светового потока, не в поверхностных слоях воды, а на глубинах от 250-300 м и до 1000-1200 м.

Эталоном самой высокой прозрачности считалась вода Саргассова моря, находящегося в западной части Северной Атлантики, приближающаяся к прозрачности дистиллированной воды. Здесь диск Секки исчезает из виду на рекордной глубине - 66,5 м. В последнее время в Тихом океане в море Кука также обнаружены очень прозрачные воды с прозрачностью по диску Секки 67 м. Однако исследования с помощью электронных прозрачномеров показали, что на глубинах 250-1200 м рекордная прозрачность байкальской воды (96%) лишь немного уступает рекордной прозрачности океанических вод (98%).

Почему граница между мутными паводковыми речными водами и озерной водой резко очерчена?

В момент когда температура речных вод выше +4 °С, а воды в Байкале меньше +4 °С, зона контакта этих вод не превышает одного-двух метров даже при шторме. Речная вода, охлаждающаяся в зоне контакта до температуры максимальной плотности, опускается вертикально вниз, образуя резкую границу раздела. При боковом освещении стена мутных паводковых вод видна со стороны прозрачной воды озера до глубины 10-15 м и более.

До какой глубины проникает свет в воду Байкала?

Измерения света с помощью высокочувствительных фотоумножителей, которые считают каждый фотон, показали, что свет от Солнца и Луны доходит до 500 м.

Что такое глубинный рассеивающий слой?

Это слой воды, в котором содержится большое количество живых организмов. В морях в дневное время глубинный рассеивающий слой фиксируют на глубине от 200 до 500 м и более, ночью он поднимается к поверхности. В Байкале также происходит скопление организмов в дневное время на глубинах до 150-200 м, а ночью они поднимаются к поверхности (суточные вертикальные миграции). При поисках косяков рыбы с помощью эхолота с фишлупой явно вырисовывались рассеивающие слои на глубинах 50-150 м. Вероятно, это скопление планктонных рачков и, возможно, промысловых пелагических рыб - омуля и бычка-желтокрылки, а, возможно, и молодых голомянок.

Почему подводные объекты кажутся аквалангистам более крупными, чем они есть на самом деле?

Аквалангистам, пользующимся маской с плоским стеклом, подводные объекты кажутся увеличенными примерно на 30 %. Это вызвано различием коэффициентов преломлениях света в воде и в воздухе, заключенном в маске. Аквалангист к этому привыкает и бессознательно вводит соответствующую поправку. Однако при подводной фотографии возникают серьезные трудности. Для того, чтобы устранить искажение объекта, стекла в подводных фотобоксах делают изогнутыми. Специальным подбором кривизны стекла можно добиться того, что искажения будут минимальными.

Какое влияние на Байкал оказывает солнечная радиация?

Она формирует погоду и климат котловины, обеспечивает фотосинтез и регулирует его скорость у водных растительных организмов, которые являются прямым или косвенным источником пищи для всех водных животных. Солнечная радиация влияет на размножение, поведение и миграции водных животных, дает им возможность видеть под водой и т.д.

Какая часть солнечной радиации проникает в воду Байкала?

Более 60% солнечной энергии поглощается в верхнем метровом слое воды, а более 80% — в верхних 10 метрах. На глубине 50 м интенсивность света составляет лишь 5 % освещенности на поверхности. В прибрежных и мутных водах поглощение значительно сильнее. Глубже всего проникает излучение как раз тех длин волн, которые нужны растениям для фотосинтеза.

Какие факторы определяют глубину проникновения в водную толщу солнечного света?

Важнейшим фактором является мутность, то есть количество взвешенных в воде твердых частей неорганического и органического происхождения, включая осадочный материал, фито- и зоопланктон и микроорганизмы. Большое значение имеет и высота солнца над горизонтом: глубже всего свет проникает в полдень.

Очень заметно влияют загрязнения, особенно нефтепродуктами. Нефтяная пленка на поверхности воды в десятки и сотни раз ослабляют интенсивность проникающего в водную толщу света.

Как изменяется спектральный состав проникающего в воду света?

Спектральный состав проникающего света зависит от чистоты и прозрачности воды. В поверхностных слоях задерживается длинноволновая радиация, глубже всего проникает коротковолновая радиация, поэтому в подводном пространстве, в первую очередь, исчезают тепловые инфракрасные, красные, оранжевые лучи. Наиболее глубоко проникают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые излучения. При наличии взвешенных частиц происходит рассеивание света и снижается его глубина проникновения в толщу воды. Но даже тонкая корочка льда толщиной 1-2 мм на воде практически полностью задерживает все тепловые лучи. Это играет очень большую роль для нагревания воды подо льдом. Вода под ледяным покровом в Байкале прогревается до 1 °С и выше за счет задержки излучения из воды длинноволновой радиации, что ускоряет разрушения льда снизу.

В Байкале глубина проникновения света определяется интенсивностью развития зоо- и фитопланктона и количеством взвешенных частиц. В приустьевых участках крупных рек глубина проникновения света снижается из-за большого количества взвешенных частиц, выносимых реками.

Что такое эвфотическая зона?

Верхний слой воды в водоеме, куда проникает достаточное количество света, необходимого для фотосинтеза и размножения водорослей. В ее пределах фотосинтез ограничен наличием питательных веществ. При благоприятных условиях биомасса фитопланктона может увеличиться за сутки в два-три раза. Если предположить, что в эвфотической зоне утилизируется 99 % входящего в воду солнечного излучения, то на Байкале, где толщина фотиче-ской зоны в 2,8 раза больше прозрачности по диску Секки, ее максимальная толщина составляет 112 м.

Какова плотность байкальской воды?

Ее минерализация ничтожна (примерно 0,1 г/л) и плотность близка к плотности дистиллированной воды, равной 1 кг/дм3 при температуре +4 °С. Среднегодовая температура воды в озере около +4 °С, то есть близка к температуре максимальной плотности пресной воды. Плотность воды на дне Байкала в районе максимальных глубин на 0,80 % больше, чем на поверхности озера.

Зачем лимнологам нужны исследования плотности воды?

Знание вертикального распределения плотности воды в озере, как и в морских водоемах, позволяет рассчитывать направление и скорость течений. Оно также необходимо для определения устойчивости водной массы. Если более плотная вода лежит выше менее плотной, то совершенно естественно происходит перемешивание водных масс. Это особенно важно учитывать при прогнозировании состояния озер с разной концентрацией солей, биогенных элементов и органических веществ.

Сжимаема ли озерная вода?

Пресная вода, как и морская, практически несжимаема (коэффициент сжимаемости составляет всего 0,000046 на 1 бар при нормальных условиях). Под действием давления молекулы воды несколько сближаются друг с другом, вследствие чего ее плотность немного увеличивается. Если бы вода была абсолютно несжимаемой, то уровень воды в Байкале был бы на 4,5 м выше.

С какой скоростью распространяется звук в воде?

Скорость звука в воде зависит от температуры, солености и давления. При температуре 25 °С, например, она равна 1496 м/с. В морской воде звук распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе. С повышением любого из упомянутых факторов (температуры, солености, давления) скорость звука в воде возрастает. При действии всех причин в среднем скорость распространения звука в пресной воде при температуре 4 °С - 1421,55 м/с, а в морской при солености

35 %о - 1466,7м/с.

На какое расстояние может распространяться звук в воде?

Сведений об исследованиях подобного рода в пресной воде нет. В океанах звуковые колебания, возникшие при подводном взрыве, произведенном исследовательским судном Колумбийского университета «Вема» в 1960 г., были зарегистрированы на расстоянии 12 тыс. миль. В подводном звуковом канале у побережья Австралии была взорвана глубинная бомба, и примерно через 144 минуты звуковые колебания достигли Бермудских островов, то есть почти противоположной точки земного шара.

Что такое звуковой канал?

На некоторой глубине под поверхностью воды находится слой, в которой звук распространяется с наименьшей потерей энергии. Выше этой глубины скорость звука увеличивается из-за повышения температуры, а ниже увеличивается из-за повышения с глубиной гидростатического давления. Этот слой представляет собой своеобразный подводный звуковой канал. Звуковая волна, или луч, отклонившийся от оси канала вверх или вниз вследствие рефракции, стремится вернуться в канал. Возбуждаемые в канале волны, таким образом, не могут из него выйти. Попав в такой канал, звук может пройти тысячи миль. Звуковой канал используется для сверхдальней подводной связи. Есть предположение биологов, что крупные водные млекопитающие (киты) используют этот канал для связи со своими сородичами, находящимися на далеком расстоянии друг от друга. Не исключено, что байкальская нерпа, а, может быть, и рыбы в озере поддерживают связь, используя такой канал. В открытом Байкале при температурах воды свыше 4 °С возникает звуковой канал, который по мере прогрева поверхностных вод заглубляется до 200 м. При наличии льда образуется приповерхностный звуковой канал. Характеристики звуковых каналов на Байкале мало отличаются от океанических.

Естественный световый поток по всей толще воды ослабляется в основном за счет поглощения.

Рассеяние света в меньшей степени ослабляет световой поток, так как направление рассеяния незначительно отклоняется от первоначального направления потока.

Глубина проникновения света в воду определяется показателем поглощения и зависит от поверхностной освещенности.

Освещенность поверхности моря в свою очередь зависит от угла подъема солнца над горизонтом и от облачности.

Проследим за лучом света, проникающим в воду. Пучок световых лучей, падая на водную поверхность, частично отражается от нее и, частично преломившись, проходит вглубь. На схеме (рис. 4) видны углы падения луча света, преломления и отражения его от поверхности воды. Угол преломления i" 1 отличается от угла падения и зависит от показателя преломления n. Угол отражения i 2 зависит от величины угла падения i и равен ему.

Рис. 4. Схема отражения и преломления луча света от водной поверхности. i 1 - угол падения светового луча на поверхность воды; i 2 - угол отражения светового луча от поверхности воды; i 1 " - угол преломления светового луча при прохождении через водную поверхность; n 1 = 1 - показатель преломления для воздушной среды, n 2 = 1,337 - показатель преломления для водной среды

Кроме напр а в ленного солнечного света, под воду попадает еще и рассеянный свет от облаков и неба. В воду проникает до 95% диффузного света. Большую роль в прохождении направленного света в воду играет состояние водной поверхности. Чем больше взволнована она, тем меньше света отражается и тем более рассеяно будет подводное освещение.

Природная вода (рис. 5) очень интенсивно ослабляет световой поток, но в то же время световые лучи в разных участках спектра поглощаются водой по-разному. Являясь хорошим светофильтром, вода интенсивно поглощает лучи красной области спектра, сравнительно слабо уменьшается в прозрачной воде количество голубых лучей.

Графики, показанные на рис. 6, наглядно иллюстрируют изменение качества света в зависимости от длины волны света в миллимикронах и от загрязненности воды. Они построены для пути света в воде, равного 3 м. Все кривые на графиках имеют минимальные значения в красной части спектра. Физическую сущность воды как светофильтра можно оценить по первому графику, построенному для чистой океанской воды.

По этой кривой видно, что чистая вода пропускает до 95% света в голубой части спектра, поглощая в то же время до 60% красного света.

Взвешенные же в воде частицы, являясь причиной рассеяния света, в то же время в значительной мере поглощают и голубые лучи. По графику для мутной прибрежной воды (рис. 6) можно заметить, что количество света в голубой части спектра поглощается такой водой до 80%. Количество света, поглощенного в красной части спектра, в этом случае будет равно 90%. Поэтому предметы в мутной воде кажутся желтыми.

Из рассмотренных графиков видно, как качественно и количественно изменяется освещенность на различных глубинах и как на нее влияют физические свойства воды и ее загрязненность. Многочисленные же опыты в свою очередь показали, что уже на глубинах 3 м в условиях прибрежной чистой воды остается только 40% яркости надводного освещения.

При цветном подводном фотографировании ослабление лучей красной части спектра значительно усложняет процесс проявления негатива и последующую цветную печать позитива. При черно-белом фотографировании на панхроматических негативных пленках, наиболее равномерно чувствительных ко всем лучам видимого спектра, ослабление или отсутствие красных лучей, нарушая цветной баланс, снижает контраст изображения.

Для уменьшения преобладающего влияния синих лучей, т. е. для снятия дымки и получения более четких снимков, при черно-белой подводной фотографии, и для получения цветного баланса, по которому сенсибилизирована * цветная пленка, при цветной подводной фотографии, необходимо пользоваться корректирующими светофильтрами.

* (Сенситометрия фотографическая - учение об измерении фотографических свойств светочувствительных слоев. Сенсибилизация - очувствление светочувствительных слоев пленки к красному свету. )

На рис. 7 приведены кривые пропускания света в воде на глубине 3 м . Кривые получены путем коррекции светового потока светофильтрами типа ПС-10 и исправления графиков с учетом этой коррекции.

Кривые пропускания света, полученные путем корректирования, имеют незначительные максимумы на границах голубой и красной частей спектра и незначительный минимум в его желтой части.

При таких соотношениях длин волн вполне возможны качественные снимки как при черно-белой, так и при цветной фотографии.

Однако, если проанализировать по кривым количество света, прошедшее через воду и корректирующееся светофильтрами, то окажется, что оно очень мало. Уже на глубине 3 м для прибрежной мутной воды суммарный коэффициент пропускания равен всего 10%, т. е. всего лишь 1 / 10 часть света может активно участвовать в процессе фотографирования. Если величину пути света, равную 3 м, брать как сумму, состоящую из пути света от поверхности воды до снимаемого объекта плюс путь света от снимаемого объекта к фотокамере, то в прибрежной воде средней мутности на глубине 1,5 л и при удалении от снимаемого объекта на расстоянии 1,5 м необходимо увеличить экспозицию в 10 раз по сравнению с надводной экспозицией.

Светофильтры типа ПС-10 корректируют световой поток, срезая коротковолновую часть спектра. При этом количество света для подводных съемок становится недостаточным.

Особенно слаба подводная освещенность в мутной воде. Работая осенью 1962 г. в Рижском порту, автор погружался в р. Даугаву. В то время обильные дожди вызвали очень сильное загрязнение речной воды. И уже на глубине 3 м совершенно невозможно было определить, где находится поверхность воды, освещенная солнцем.

При подводных съемках на черно-белую пленку для корректирования светового потока могут быть использованы оранжевые и желтые светофильтры: ОС-12, ЖС-12, ЖС-18. Эти светофильтры имеют кратность в несколько раз меньшую, чем красные светофильтры. Как уже отмечалось, в различных природных водах, при одинаковых условиях естественного освещения, подводная освещенность неодинакова.

В морской воде в ясный, солнечный день при глубине видимости белого диска Z = 20 м, на глубине 25-30 м светло, как на воздухе в пасмурный день. Свет на этой глубине зеленоватый.

Летом 1962 г. автор в составе группы подводных исследователей погружался в Татарском проливе Японского моря для осмотра легендарного фрегата "Паллада". Судно затонуло на глубине 20-25 м , и иногда в хорошую погоду его очертания проглядывались с поверхности. Спустившись в легководолазном снаряжении к останкам корабля, мы попали в холодный зеленоватый сумрак. Все яркие краски были приглушены, детали корабля, обросшие водорослями, тонули в полумраке. Морские звезды, яркие на поверхности, с оранжевыми и фиолетовыми лучами, были похожи на бесцветные куски ткани, разбросанные по дну.

Жорж Гуо и Пьер Вильм, опускавшиеся в батискафе в Средиземном море, считают, что на глубине 500 м пропадают всякие признаки света. Во время погружения около Бермудских островов они отмечали, что на глубине 200 м - свет синий, глубже - фиолетовый, а на глубине 600 м царит тьма.

При съемках подо льдом на Рыбинском водохранилище Д. С. Павлов и Д. С. Николаев собрали материал по местной подледной освещенности. Оказалось, что при поверхностной освещенности льда, равной 2000-4000 лк, освещенность на глубине 0,5-1 м от нижней поверхности льда равнялась всего нескольким сотням люкс. Толщина льда во время замеров освещенности была равна 45 см , а толщина снежного покрова колебалась от 0 до 15 см .

В. С. Лощилов в работах по морским подледным стереоскопическим съемкам указывает на то, что естественная освещенность нижней поверхности льда вполне достаточна для ее фотографирования без искусственных источников освещения. Лед толщиной в 1,5 м пропускает 20% света. При высоте стояния солнца над горизонтом, равной 20°, освещенность подо льдом в этом случае будет 1500 лк.

Практика съемок показала, что при толщине морского ледяного покрова до 1,5 м освещенность в ясный полдень подо льдом позволяет фотографировать без подсвета, однако с началом таяния снега светопрозрачность заметно уменьшается.

Также сильно понижает подледную освещенность снежный покров.

Подводный охотник с подстреленным бычком. Фотосъемка произведена в Татарском проливе Японского моря, глубина 3 м. Ширина пленки 35 мм, чувствительность 180 ед. ГОСТ, экспозиция 1/125 сек, освещение естественное. Объектив "Гидроруссар 5". Фото автора

Подводное фотографирование подо льдом и фотосъемки в загрязненных водах невозможны без применения специального фотосъемочного оборудования с устройством для искусственного освещения.

Для определения экспозиции при подводных съемках многие специалисты пользуются фотоэкспонометрами "Ленинград-1" и "Ленинград-2", помещая их в специальные изолирующие коробки. В таких коробках имеются прозрачные иллюминаторы и приводы к шкалам прибора. Однако первые опыты по использованию экспонометров во время съемок под водой выявили ошибочность их показаний в подводных условиях.

О. А. Соколов подсчитал поправки к показаниям отечественных экспонометров. Результаты их применения оказались довольно интересными. Так, в Средиземном море уже на глубине 25 м необходимо увеличить экспозицию в 2 раза по сравнению с показанием прибора, а на глубине 75 м - в 5 раз.

Такое завышение показаний экспонометра вызвано различием спектральных соотношений света под водой и на поверхности.

Обычно экспонометр корректируется в соответствии с чувствительностью пленки к естественному свету. Поэтому в каждом конкретном случае подводной фотосъемки при использовании экспонометра следует обязательно сопоставить его показания с результатами, полученными при контрольной съемке.