Свет в море

Интересные образцы фотоэлектрических прозрачномеров сконструированы Г. Г. Неуйминым и А. Н. Парамоновым. Один из них (МИФП-3) позволяет осуществлять зондирование прозрачности до глубины 2000 м. Если все перечисленные выше прозрачномеры соединялись с лабораторией на борту судна с помощью кабеля, то в МИФП-3 используется телеметрическая или акустическая связь.

Рис. 20. Внешний вид фотоэлектрического прозрачномера ФПР

Рис. 21. Оптическая схема измерителя прозрачности

1 — лампа; 2 — зеркало; 3, 7, 12, 14 — линзы; 4, 8, 11, 13 — диафрагмы; 5 — теплозащитное стекло; 6 — опорный фотоэлемент; 9, 10 — защитные иллюминаторы; 15 — измерительный фотоэлемент; 16 — светофильтры

Неуймин разработал также прозрачномер, в котором можно менять длину пути света в воде, или, как говорят, измерительную базу. В этом прозрачномере использован принцип многократного отражения светового луча от системы из трех сферических зеркал одинакового радиуса и кривизны.

Наряду с вертикальным зондированием прозрачности представляет интерес и ее регистрация во время движения корабля. Один из первых вариантов такого прибора создан И. Йозефом в 1946 г. Прибор буксировался за кормой корабля на металлическом тросе и соединялся с лабораторией кабелем. Недостаток же этого метода измерения состоял в том, что прибор «рыскал» и не находился постоянно на заданной глубине.

К. Полевицкий сконструировал буксируемый прозрачномер, жестко связанный с кораблем специальной штангой. В 1952 г. Йозеф для непрерывной регистрации прозрачности использовал шахту в трюме корабля «Гаусс». В нее он поместил простейший прозрачномер. Через отверстие в днище корабля в шахту непрерывно поступала морская вода. С помощью такого устройства Йозеф осуществил обширные исследования в Атлантическом океане и Северном море.

Зондирующие буксируемые прозрачномеры позволяют исследовать прозрачность в естественных условиях. Приборы, входящие во вторую группу, дают возможность получить представление о прозрачности лишь в отдельных точках, но благодаря им можно измерить прозрачность в батометрических пробах, взятых практически с любых глубин. Преимущество лабораторных приборов также и в том, что они проще и надежнее в эксплуатации, под контролем непрерывно находится работа всех элементов прибора.

Японские исследователи для определения прозрачности морской воды разработали специальный объективный фотометр-прозрачномер с измерительной кюветой длиной всего 15 см. Источником света в нем служит лампа накаливания, а приемником— фотоумножитель. Прозрачность воды вычисляется из отношений фототоков при прохождении света через пробу воды и воздух.

Рис. 22. Схема прибора СГН-57, используемого в качестве прозрачномера

1 — осветитель; 2 — кювета с водой; 3 — зеркало; 4 — окуляр

В исследованиях американского ученого В. Барта применялся кварцевый спектрофотометр со специальной кюветой длиной 50 см. В нем вода сравнивалась со стандартом (дважды дистиллированной водой).

Упомянутые приборы, особенно японский прозрачномер, имеют малую измерительную базу, которая не позволяет с высокой точностью проводить измерения в водах высокой прозрачности.

В течение последних лет советские исследователи применяют стандартный прибор СГН-57. На рис. 22 представлена оптическая схема СГН-57, используемого в качестве прозрачномера. Узкий пучок света от лампы 1 проходит через слой воды, залитой в кювету прибора 2, и, отразившись от сферического зеркала 3, возвращается в окуляр 4. Наблюдатель, выравнивая яркость фотометрических полей измерительной и сравнительной ветвей прибора, фиксирует определенный отсчет на специальном барабане с делениями. Так как СГН-57 проходит предварительную градуировку, то по этому отсчету можно получить величину прозрачности.

Прозрачность морской воды — важнейшая оптическая характеристика. Приборы и методы ее измерения непрерывно совершенствуются.

Оптика моря помогает океанологии

…Штиль. Безмятежно поблескивает поверхность океана. Ни малейшего признака волнения. Но оказывается, что под спокойной зеркальной гладью происходят волнообразные колебания слоев воды — внутренние волны. Масштабы этих волн-невидимок грандиозны. Редко высота штормовой волны превышает 10 м, а высота внутренних волн может исчисляться сотнями метров.

Об их существовании узнали, измеряя температуру и соленость в одном и том же месте, на одних и тех же глубинах. Оказалось, что значения этих характеристик изменяются с определенной последовательностью и периодичностью.

Особенно рельефно проявляются внутренние волны в изменении глубины залегания слоев скачка, т. е. слоев, в которых температура и плотность резко меняются по вертикали.

Знание глубины нахождения слоев скачка весьма важно. Замечено, что именно около этих слоев обычно держатся промысловые косяки рыбы. Для подводных лодок слой скачка — это «жидкий грунт», на который ложится подводная лодка.