Гідрофізика - Озеро - інформаційний сайт про Байкал
Чим викликається зміна кольору води в Байкалі?
Колір води в Байкалі, як і в морі, залежить від присутності зважених у ньому частинок, від глибини, стану неба та характеру хмарного покриву, висоти стояння сонця тощо. У відкритому Байкалі вода зазвичай синього кольору. Поблизу берегів або в придельтових ділянках великих річок-блакитно-сіра або зеленувата через присутність в ній частинок жовтого кольору або буро-коричнева за рахунок кольору річкових вод, що приносять коричневі зважені мулисті частинки або розчинені гумінові речовини, як, наприклад, в придельтової частини В. Ангари. Зелений колір воді надають зелені і діатомові водорості, бурий колір - масове розвиток водоростей бурого кольору в період їх цвітіння, яке буває зазвичай навесні (часто під льодовим покривом). Колір води змінюється також, коли сонце ховається там чи знову з'являється у просвітах.
Що таке шкала Фореля?
Шкала Фореля - це еталон відтінків жовтого, зеленого та блакитного кольорів. Вона служить для візуального визначення кольору озерної та морської води. Колір води визначається порівнянням із кольором еталонних розчинів, запаяних у скляних ампулах, на білому тлі диска Секкі. Еталонні розчини отримують при змішуванні в різних пропорціях двох солей: сульфату-амонію міді (мідний купорос із нашатирним спиртом) та нейтрального хромовокислого калію. У шкалі Фореля було 11 ампул з різними стандартами кольору, в шкалі, що у СРСР, 22 ампули, і її називають шкалою кольорів води.
Як вимірюється прозорість води?
В озерах для оцінки прозорості користуються диском Секкі. Це білий металевий диск діаметром 30 см. Його опускають у воду до тих пір, поки він не сховається з очей. Ця глибина і вважаєтьсяпрозорістю. Вперше прозорість води за допомогою білої фарфорової тарілки виміряли моряки ВМС США у 1804 р. у Середземному морі. Опущена тарілка було видно до глибини 44 м-коду.
В останні роки для визначення прозорості застосовується ціла низка електронних прозоромірів, які дозволяють визначити прозорість води на будь-якій глибині, а результати записати на самописних приладах.
Чому в Байкалі вода така прозора?
Байкальська вода містить мало розчинених і зважених речовин, тому прозорість перевершує всі озерні водоймища світу і наближається до прозорості вод океанів.
Де в Байкалі найпрозоріша вода?
У районі найбільших глибин у південній та середній улоговинах. Причому найбільша прозорість, чи найменший коефіцієнт ослаблення світлового потоку, над поверхневих шарах води, але в глибинах від 250—300 до 1000—1200 м.
Еталоном найвищої прозорості вважалася вода Саргасового моря, що знаходиться в центрі Північної Атлантики, що наближається до прозорості дистильованої води. Тут диск Секкі зникає з поля зору на рекордній глибині - 65 м. У Байкалі по диску Секкі прозорість вважалася до 40 м. Проте дослідження за допомогою електронних прозоромірів показали, що на глибинах 250-1200 м прозорість байкальської води не менша, ніж у Саргасовому морі.
Чому граніла між каламутними паводковими річковими водами та озерною водою різко окреслена?
У момент, коли температура річкових вод вище 4 ° С, а води в Байкалі менше 4 ° С, зона контакту цих вод не перевищує 1-2 м навіть при штормі. Річкова вода, що охолоджується в зоні контакту до температури максимальної густини, опускається вертикально вниз, утворюючи різку межу розділу. При бічному освітленні стіна каламутних паводкових водвидно з боку прозорої води озера до глибини 10-15 м і більше.
До якої глибини проникає світло у воду Байкалу?
До цих пір було прийнято вважати, що до 100 м. Останні дослідження з космосу з супутників показують, що на фото видно рельєф байкальського дна і на значно більшій глибині — до 500 м. У такому випадку слід припускати, що світло може проникати до 1000 м. , Т. е. до глибини, на порядок більшої, ніж вважалося досі. Чи так це потрібні додаткові дослідження.
Акванавти стверджують, що на глибинах до 800 м людське око, що звикло до темряви, може визначити проникнення денного світла. Його повне зникнення, яке реєструється чутливою фотопластинкою, відбувається на глибинах, що перевищують 1500 м.
Що таке глибинний шар, що розсіює?
Це шар води, де міститься велика кількість живих організмів. У морях вдень глибинний шар, що розсіює, фіксують на глибині від 200 до 500 м і більше, вночі він піднімається до поверхні. У Байкалі також відбувається скупчення організмів у денний час на глибинах до 150-200 м, а вночі вони піднімаються до поверхні (добові вертикальні міграції). При пошуках косяків риби за допомогою ехолота з фішлуною ясно вимальовувалися шари, що розсіюють, на глибинах 50—150 м. Ймовірно, це скупчення планктонних рачків і, можливо, косяків промислових пелагічних риб— омуля і бичка-жовтокрилки, а можливо, і молоді голом'янок.
Чому підводні об'єкти здаються аквалангістам більшими, ніж вони є насправді?
Аквалангістам, які користуються маскою з плоским склом, підводні об'єкти здаються збільшеними приблизно на 30%. Це викликано різницею коефіцієнтів заломлення світла у воді та в повітрі, укладеному вмаски. Аквалангіст до цього звикає і несвідомо запроваджує відповідну поправку. Проте за підводної фотографії виникають серйозні труднощі. Для того, щоб усунути спотворення об'єкта, скла в підводних фотобоксах роблять вигнутими. Спеціальним підбором кривизни скла можна досягти того, що спотворення будуть мінімальними.
Який вплив на Байкал має сонячна радіація?
Вона формує погоду та клімат улоговини, забезпечує фотосинтез та регулює його швидкість у водних рослинних організмів, які є прямим чи непрямим джерелом їжі для всіх водних тварин. Сонячна радіація впливає на розмноження, поведінку та міграції водних тварин, дає їм можливість бачити під водою тощо.
Яка частина сонячної радіації проникає у воду Байкалу?
Більше 60% сонячної енергії поглинається у верхньому метровому шарі води, а понад 80% - у верхніх 10 м. На глибині 50 м інтенсивність світла становить лише 5% освітленості на поверхні. У прибережних та каламутних водах поглинання значно сильніше. Найглибше проникає випромінювання тих довжин хвиль, які потрібні рослинам для фотосинтезу.
Які фактори визначають глибину проникнення у водну товщу сонячного світла?
Найважливішим фактором є каламутність, тобто кількість зважених у воді твердих частинок неорганічного та органічного походження, включаючи осадовий матеріал, фіто- та зоопланктон та мікроорганізми. Велике значення має і висота Сонця над горизонтом: найглибше світло проникає опівдні.
Дуже помітно впливають забруднення, особливо нафтопродуктами. Нафтова плівка на поверхні води в десятки і сотні разів послаблює інтенсивність світла, що проникає у водну товщу.
Як змінюється спектральнийсклад проникаючого у воду світла?
Спектральний склад проникаючого світла залежить від чистоти та прозорості води. У поверхневих шарах затримується довгохвильова радіація, найглибше проникає короткохвильова радіація, тому в підводному просторі в першу чергу зникають теплові інфрачервоні, червоні, оранжеві промені. Найбільш глибоко проникають сині, фіолетові та ультрафіолетові випромінювання. За наявності зважених частинок відбувається розсіювання світла та знижується глибина його проникнення у товщину води. Але навіть тонка скоринка льоду завтовшки 1-2 мм на воді практично повністю затримує всі теплові промені. Це відіграє дуже велику роль для нагрівання води під льодом: виникає так званий парниковий ефект. Вода під крижаним покривом у Байкалі прогрівається до 1° З повагою та вище за рахунок затримки випромінювання з води довгохвильової радіації, сприяючи прискоренню руйнування льоду знизу.
У Байкалі глибина проникнення світла визначається інтенсивністю розвитку зоо- та фітопланктону та кількістю зважених частинок. У приустьевих ділянках великих річок глибина проникнення світла знижується через велику кількість зважених частинок, що виносять річки.
Що таке евфотвчська зона?
Верхній шар води у водоймищі, куди проникає достатня кількість світла, необхідного для фотосинтезу та розмноження водоростей. У межах фотосинтез обмежений наявністю поживних речовин. За сприятливих умов біомаса фітопланктону може збільшитись за добу в 2-3 рази.
Яка щільність байкальської води?
Її мінералізація мізерна, і щільність близька до щільності дистильованої води, що дорівнює 1, так як і середньорічна температура води в озері близько 4,0 ° С, тобто близька до температури максимальної щільності прісної води.Щільність води на дні Байкалу, в районі максимальних глибин, на 0,64% більша, ніж на поверхні озера.
Як вимірюється щільність води?
Щільність води у Байкалі зазвичай вимірюється ареометром. У відкритому океані, де потрібна висока точність, щільність не вимірюється, а розраховується за температурою, солоністю та тиском (глибиною).
Навіщо лімнологам потрібні дослідження густини води?
Знання вертикального розподілу густини води в озері, як і в морських водоймах, дозволяє розраховувати напрямок та швидкість течій. Воно також необхідне визначення стійкості водної маси. Якщо щільніша вода лежить вище менш щільної, то цілком природно відбувається перемішування водних мас. Це особливо важливо знати у мероміктичних озерах з різною концентрацією солей, біогенних елементів та органічних речовин, щоб прогнозувати їх стан та використання ресурсів.
Чи стискається озерна вода?
• Прісна вода, як і морська, практично стислива (коефіцієнт стисливості становить лише 0,000046 на 1 бар за нормальних умов). Під впливом тиску молекули води дещо зближуються друг з одним, унаслідок чого щільність її трохи збільшується. Якби вода була абсолютно нестерпною, то рівень води в Байкалі виявився б на 4,5 м вищим.
З якою швидкістю поширюється звук у воді?
Швидкість звуку у воді залежить від температури, солоності тиску. При температурі 25°, наприклад, швидкість дорівнює 1496 м/с. У морській воді звук поширюється у 4,5 рази швидше, ніж у повітрі. З підвищенням будь-якого зі згаданих факторів (температури, солоності, тиску) швидкість звуку у воді зростає. При дії всіх причин у середньому швидкість поширення звуку у пріснійводі близько 1450 м/с, а в морській-близько 1500 м/с.
На яку відстань може поширюватися звук у воді?
Відомостей про дослідження подібного роду у прісній воді немає. В океанах звукові коливання, що виникли під час підводного вибуху, зробленого дослідницьким судном Колумбійського університету «Вема» у 1960 р., були зареєстровані на відстані 12 тис. миль. У підводному звуковому каналі біля узбережжя Австралії було висаджено в повітря глибинну бомбу, і приблизно через 144 хв звукові коливання досягли Бермудських островів, тобто майже протилежної точки земної кулі.
Що таке звуковий канал?
На деякій глибині під поверхнею води знаходиться шар, у якому звук поширюється найменшою втратою енергії. Вище за цю глибину швидкість звуку збільшується через підвищення температури, а нижче збільшується через збільшення з глибиною гідростатичного тиску. Цей шар є своєрідним підводним звуковим каналом. Звукова хвиля, або промінь, що відхилився від осі каналу вгору або вниз внаслідок рефракції, прагне повернутися назад у канал. Хвилі, що збуджуються в каналі, не можуть з нього вийти. Потрапивши до такого каналу, звук може пройти тисячі миль. Звуковий канал використовується для наддальнього підводного зв'язку. Є припущення біологів, що великі водяні ссавці (кити) використовують цей канал для зв'язку зі своїми родичами, що знаходяться на далекій відстані один від одного. Не виключено, що байкальська нерпа, а можливо, і риби в озері підтримують зв'язок, використовуючи такий канал.
Що таке рефракція та відображення Звукових хвиль?
Рефракція - це викривлення напрямку звуку у воді через зміну його швидкості. Внаслідок відмінностей у щільності морської води звукові хвилі не поширюютьсяпрямолінійно. Крім того, звукова енергія розсіюється на суспензіях і водних організмах, відбивається від поверхні і дна і послаблюється при проходженні крізь товщу води.
На Байкалі, як і взагалі у прісних водоймах, гідроакустика поки що розробляється недостатньо.
Наскільки збільшується тиск із глибиною?