Световые эффекты в океане

...А океан, вы думаете, заснул? Нет, он кипит и сверкает пуще звезд. Под кораблем разверзается пучина пламени, с шумом вырываются потоки золота, серебра, раскаленных углей... Наступает за знойным днем душ-носладкая ночь с мерцанием в небесах, с огненным потоком под ногами, с трепетом неги в воздухе.

И. А. Гончаров. Фрегат «Паллада»

Еще в эпоху плаваний древних греков и финикийцев, арабов и индусов отмечалось свечение моря. Его красочные описания можно найти и в «Одиссее», и в арабских сказках «Книги тысячи и одной ночи». Со времени Великих географических открытий известно оно и европейцам.

Путешественники отмечали, что зачастую, особенно в тропических широтах, в темное время суток хорошо за-метно свечение воды, набегающей на форштевень судна: светится бурлящая вода у бортов, обтекая корпус, за кормой образуется клубящаяся постепенно суживающаяся и затухающая светлая полоса. Свечение воды не только повышает общую яркость в открытом море, но и выделяет на фоне моря берег, скалы, рифы, отмели, молы, буи и суда.

Почему же море светится?

Еще в первом русском кругосветном путешествии, предпринятом И. Ф. Крузенштерном, его участники — естествоиспытатели изыскивали «причину светящихся явлении в воде морской» и пришли к выводу, что «морская вода светится не от движения и трения частиц оной» и что «действительной виною того суть органические вещества».

Время подтвердило догадку путешественников. Как выяснили гидробиологи, свечение моря вызывается в основном биолюминесценцией морских организмов. Чаще всего встречается «искрящееся» или «мерцающее» свечение разнообразных одно- и многоклеточных существ планктона размерами от десятков микронов до нескольких миллиметров Когда таких светящихся существ много, отдельные точки света сливаются в неравномерное сияние.

Это свечение возникает при механическом раздражении организмов, например при движении животных и рыб, при ударе веслом по воде, а также при химическом воздействии выделений из желез морских беспозвоночных организмов. Особенность свечения этого типа состоит в том, что оно вызывается у испускающих свет мелких организмов механическими или химическими раздражителями на более или менее короткое время непосредственного воздействия и последствий раздражителя на организм.

Даже при большом количестве способных к свечению организмов вода не светится, если она ничем механически не возмущена. Поэтому такое свечение наблюдается чаще и бывает интенсивнее в прибрежных водах, особенно в заливах, бухтах и гаванях, то есть там, где распространены местные возмущения воды от прибоя и колебаний уровня вблизи молов, берегов, причалов.

Движущееся по воде судно создает значительное местное механическое возмущение, которое проявляется на поверхности в виде судовых волн, а при определенных гидрологических условиях — в виде внутренних волн на некоторой глубине. К тому же вокруг подводной части плывущего судна возникает более или менее заметное облако пузырьков воздуха, густое у ватерлинии и более мощное в зоне действия винта. Поэтому кильватерный след судна еще долго сохраняется в море: интенсивность его свечения тем больше, чем больше скорость и осадка судна.

Вторым типом свечения является «разлитое», или «молочное», свечение. Его создают бактерии. Оно, как выяснилось, не усиливается при механических или химических воздействиях. Такое свечение создает как бы общий светлый фон. Оно отличается от свечения первого типа большим распространением в пространстве. Зачастую при свечении такого типа молочным светом залито все видимое вокруг судна пространство. Если светящиеся бактерии находятся в некотором слое на глубине, то кажется, что море подсвечено снизу. При этом при прохождении внутренних волн, гребни которых находятся ближе к поверхности, чем их подошвы, светящиеся бактерии создают впечатление пульсации света при приближении данного слоя к поверхности.

Молочное свечение моря встречается гораздо реже, чем искрящееся. Еще реже встречается свечение третьего типа — вспышковое, или свечение крупных животных.

Известно, что некоторые глубоководные беспозвоночные и даже рыбы светятся целиком или имеют светящиеся части тела: это рыба-удильщик с приманкой – фонарем впереди головы, это неглубоководная бразильская акула, у которой нижняя часть тела испускает яркий зеленый свет. Обычная в Баренцевом море гренландская акула обладает светящимися органами над задней жаберной частью, на затылке, в передней части туловища и над боковой линией в виде продольных полос. Гидробиологами обнаружено также много видов светящихся медуз, иглокожих, моллюсков. Этот тип свечения определяется видом организмов, испускающих свет. Зачастую организмы светятся постоянно, но для свечения некоторых требуется механическое или химическое возбуждение.

В реальных морских условиях трудно различить указанные три типа свечения. Зачастую невозможно отли-чить искрящееся свечение, вызванное движением несветящихся рыб и медуз в спокойной воде, от собственного свечения этих организмов, так как светящийся планктон окон-туривает эти крупные организмы облаком искорок. При таких условиях несветящиеся медузы могут быть приняты за светящиеся, а искрящееся свечение за свечение медуз. Трудно выделить типы свечения еще и потому, что они люгут встречаться в море не только по отдельности, но и в сочетании.

Своеобразным феноменом является свечение морского льда. Как известно, морской лед, особенно молодой, имеет своеобразную решетчатую структуру, перекладинами которой служат игольчатые кристаллы льда, а «просветы» заполнены морской водой, концентрация солей в которой повышена вследствие вымораживания. В этих «просветах» часто сохраняют жизнеспособность и способность к свечению планктонные организмы. Поэтому при разломах льда может появляться свечение, которое достигает наибольшей яркости при движении ледоколов. Тогда лед, разламываемый корпусом судна, светится, освещая все трещины, грани и разломы «горящими» точками и искрами. Из-под скул ледокола по временам вырываются «горящими брызгами» куски раскрошенного льда.

Такие случаи иногда наблюдаются в Охотском море. Установлено, что молодой лед толщиной до 5 сантимет-ров не светится вовсе. Отчетливо светится лед толщиной 5 — 10 сантиметров, но сильнее всего — лед толщиной 10 — 30 сантиметров. Еще более толстый лед светится слабее; при одинаковой толщине с гладким льдом торосистый лед светится сильнее. Иногда во льду светятся крупные пятна диаметром от 5 до 30 сантиметров.

Снег на льду, пропитанный морской водой, при механическом воздействии также светится. Светятся, напри-мер, в течение нескольких минут отпечатки шагов или полозьев саней.

Наряду с биолюминесценцией в морской воде обнаружено явление фотолюминесценции или флуоресценции. Этот тип свечения возбуждается в морской воде оптическим излучением. Он обусловлен наличием в морской воде стойких растворенных органических веществ, которые образуются из остатков растений на суше и в воде.

Интенсивность фотолюминесценции зависит преимущественно от концентрации растворенных органических веществ, главным образом хлорофилла. Поэтому в местах большого содержания хлорофилла — в устьевых областях рек, высокопродуктивных районах морей и океанов — этот тип люминесценции встречается чаще. Поскольку, с одной стороны, фотолюминесценция возбуждается световым излучением, а с другой, — концентрация хлорофилла зависит от интенсивности солнечного освещения, интенсивность люминесценции имеет суточный ритм. Эта закономерность проявляется во всех районах Мирового океана.

Многообразие и изменчивость картин свечения моря огромны. Трудность анализа и объяснения этого многообразия и изменчивости во времени и в пространстве объясняются не только тем, что обычно не известно, какие организмы светятся в данный момент, но и тем, что не известны причины, возбуждающие свечение моря. Поэтому все объяснения явлений био- или фотолюминесценции можно дать лишь в качестве предположения. Особый интерес вызывают случаи фигурного свечения моря.

Вот запись, сделанная в вахтенном журнале английского парохода «Арракан» 19 декабря 1927 года в Анда-манском море:

«В два часа ночи судно прошло мимо нескольких мерцающих пятен света на поверхности моря. От этих пятен постепенно вытягивались светлые полосы, и все явление, постепенно приобретая форму колеса со спицами, начало вращаться против часовой стрелки в 200 ярдах к западу от судна. Через 5 минут фосфоресцирующий свет ослабел, но затем снова стал ярче, при этом «спицы колеса» вращались в противоположном направлении, то есть по часовой стрелке. Через 15 минут это явление исчезло».

В 1973 году моряки теплохода «Антон Макаренко» наблюдали в Малаккском проливе светящиеся пятна, которые внезапно стали вытягиваться в полосы, радиально расходящиеся от судна. Затем концы полос загнулись в одну сторону, образовав огромное колесо, которое стало все быстрее и быстрее вращаться против часовой стрелки.

С давних пор моряки, возвратившиеся из тропических морей Юго-Восточной Азии, рассказывали о встречавшихся там гигантских, диаметром по нескольку миль, светящихся колесах, вращавшихся с большой скоростью на поверхности моря. Западно-европейские моряки окрестили их «дьявольской каруселью», в Азии их называют «колеса Будды». Эти светящиеся колеса имеют частоту вращения до 100 оборотов в минуту, диаметр от нескольких десятков метров до нескольких километров, а из центра круга исходят прямые или изогнутые «спицы».

В Охотском море часто наблюдается в различных его местах и в разное время года сложное и очень подвиж-ное фигурное свечение. Русский военно-морской врач Ф. Д. Дернбек так описывал этот эффект:

«С наступлением темноты замечалось сильное свечение обычного характера... Но внезапно в 11 часов вечера за кормой вспыхнул интенсивный зеленовато-белый свет: световое пятно быстро увеличилось и, продвигаясь вперед, окружило судно. Имея корабль в центре, эта ярко освещенная поверхность некоторое время двигалась вместе с ним, а затем быстро удалилась от судна, в 2 — 3 минуты достигла горизонта и светилась там в виде яркой светлой полосы, давая отблеск на облаках. Световые пятна возникали за кормой одно за другим и, обгоняя корабль, исчезали за горизонтом. Были такие моменты, когда зарождение пятен, их отделение от корабля и дальнейшее самостоятельное движение можно было наблюдать одновременно: одно пятно появлялось за кормой, другое уже отделялось от судна, третье плыло в некотором отдалении от него, а четвертое уже освещало горизонт».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Александров М. Н. Безопасность человека на море. Л.: Судостроение, 1983. 206 с.

Глинский Н. Т. Внутренние волны. М.: Наука, 1973. 130 с.

Давидан И. Н., Лопатухин Л. И. На встречу со штормами. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 136 с.

Дремлют В. В., Шифрин Л. С. Навигационная гидрометеорология. М.: Транспорт. 1970. 296 с.

Динамика гидрографической сети неприливных устьев рек/В. Н. Михайлов, М. М. Рогов, Т. А. Макарова, В. Ф. Полонский. М.: Гидрометеоиздат, 1977. 294 с.

Дуванин А. И. Уровень моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1956. 60 с.

Дуэль И. И. Мы открываем океан. М.: Советская Россия, 1973 224 с.

Егоров Н. И. Физическая океанография. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 454 с.

Зубов Н. Н. Морские воды и льды. М.: Гидрометеоиздат, 1938 450 с.

Лабзовский Н. А. Непериодические колебания уровня моря. -Л.: Гидрометеоиздат, 1971. 238 с.

Наливкин Д. В. Ураганы, бури и смерчи. Л.: Наука, 1968. 488 с.

Океанографическая энциклопедия. Л.: Гидрометеоиздат, 1974, 632 с.

Смирнов Г. Н. Океанология. М.: Высшая школа, 1974. 342 с.

Тирон 3. М. Ураганы. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. 238 с.

Шадрин И. Ф. Течения береговой зоны бесприливного моря. М.: Наука, 1972. 128 с.

Шепард Ф., Дилл Р. Подводные морские каньоны. Л.: Гидрометеоиздат,

1972. 344 с.

Дата добавления: 2014-10-22