Показатель преломления морской воды: некоторые следствия

Большинство из нас видели кажущийся «излом» палки, часть которой погружена в воду. Это результат различия между показателями преломления воды (от 1,33 для дистиллированной до 1,35 для морской воды) и воздуха (1,00).

Эту мысль иллюстрирует рис. 14.7, а.

Луч света, падающий на поверхность моря под углом i, проходя через поверхность раздела воздух—вода, отклоняется в сторону вертикали; в воде луч идет под углом г<i.

Одно следствие большего показателя преломления воды состоит в том, что световые лучи проникают в океан глубже, чем проникали бы, если бы они продолжали идти под углом i. Иными словами, если бы средняя длина пути светового луча сквозь воду определялась только ослаблением света, то на самую большую глубину проникал бы луч, ориентированный ближе всего к вертикали.

Другим следствием высокого показателя преломления воды является то, что рыба, находясь у поверхности и захватывая все лучи света в пределах поля зрения всего 96°, может обозревать всю полусферу над поверхностью раздела воздуха и воды, от горизонта до горизонта (рис. 14.7,б). Это явление было воспроизведено оптиками в некоторых специальных фотографических линзах, получивших название «рыбий глаз». Данная способность морских рыб, как известно, почти не используется ими, если не считать того, что эти рыбы ощущают приближение морских птиц практически с любой стороны. Ловцы форели хорошо знают этот эффект — они приближаются к реке, в которой водится форель, осторожно, стараясь, чтобы их силуэты не оказались на фоне горизонта.

Тот факт, что в воде световые лучи, распространяющиеся вниз, идут ближе к вертикали, может оказывать заметное влияние на форму и окраску морских рыб, обитающих в приповерхностных слоях воды. Многие виды имеют отчетливо выраженные более светлые оттенки цвета на нижней части туловищ. Это интерпретируют как защитную меру, чтобы хищники не обнаружили их снизу. Поскольку много света рассеивается в обратном направлении от молекул воды и от частиц, содержащихся в морской воде, существует значительное «восходящее» свечение. Этот свет лучше отражается от брюха рыбы, если оно окрашено в светлые тона, и, таким образом, рыба сливается с фоном из направленного вниз излучения.