Турбулентный обмен в океане

Световое излучение представляет собой поток электромагнитных колебаний с широким диапазоном длин волн. Солнечный свет называют белым, потому что в целом он содержит все цвета радуги, смешанные в таких пропорциях, что человеческий глаз воспринимает его как белый цвет. В действительности солнечный свет состоит из многих оттенков и если их расположить по порядку, то это будет солнечный спектр (рис. 5).

Рис. 5. Солнечный спектр и уменьшение энергии света с глубиной.

Под термином свет понимается не только видимая часть солнечного спектра, лежащая в пределах 0.380-0.770 мк (микрон) или 380-770 нм (нанометров), но и ультрафиолетовая (0.010-0.380 мк) и инфракрасная (0.770-3.000 мк). Ш

Инфракрасная часть спектра с длиной волны более 3 мк в оптике моря не рассматривается, так как она поглощается тончайшим поверхностным слоем воды и имеет существенное значение при изучении тепловых процессов в море. Для океана практическое значение имеет видимая часть солнечного излучения и та общая часть спектра, которая дает основной энергетический вклад.

Единицей измерения длины волны света является нанометр (нм); 1 нанометр равен одной миллиардной части метра (1×10-9 м) или 0.001 микрона.

Наиболее интенсивное излучение размещается в полосе видимого света с длинами волн от 400 до 700 нм (синий зеленый). Максимальная интенсивность соответствует примерно 500 нм. Интенсивность быстро падает по направлению к коротковолновому концу спектра, где энергия в ультрафиолетовом диапазоне ниже 300 нм очень мала.

У верхнего края земной атмосферы энергия в ультрафиолетовом диапазоне гораздо выше, но большая ее часть поглощается озоновым слоем. Как видно на рис. 5, по направлению к длинноволновому концу инфракрасной области спектра интенсивность излучения ослабевает плавно.

Поскольку световые волны угасают с разной скоростью, из этого следует, что общее световое поле в толще океана изменяется в зависимости от глубины моря (рис. 5).

На глубине 1 см (на рис. 5 не показано) поглощается 15% всей солнечной энергии. В основном это энергия самых длинных волн инфракрасной части спектра, которая теряется из-за поглощения в поверхностной пленке океана.

На глубине 1 м поглощается 55% всей энергии, в том числе все инфракрасные волны и значительная часть ультрафиолетовых.

На глубине 10 м поглощается 84% всей энергии. Только волны синего и зеленого света проникают на еще большие глубины. Если бы ниже этого уровня находилась «желтая подводная лодка», то ее цвет был бы совсем не желтый просто потому, что волны желтой части спектра уже были бы поглощены.

На глубине 100 м остается только 1% солнечной энергии, поступающей на поверхность моря. По цвету это остаточный сине-зеленый свет с длинами волн около 470 нм.

Поверхностный слой воды в океане, в котором имеется достаточно света для процесса фотосинтеза, называется фотическим слоем. Нижняя граница фотического слоя определяется глубиной, которую достигает 1% света, проникающего через поверхность океана, т.е. глубиной 100 м.

Наблюдениями установлено, что больше всего фитопланктона сосредоточено на глубинах примерно от 7 до 17 м.