Статья воспроизводит главу из книги академика Галазия Г. И. "Байкал в вопросах и ответах" (1989). Сквозная нумерация вопросов по книге сохранена.
Цвет воды в Байкале, как и в море, зависит от присутствия взвешенных в нем частиц, от глубины, состояния неба и характера облачного покрова, высоты стояния солнца и т. д. В открытом Байкале вода обычно синего цвета. Вблизи берегов или в придельтовых участках крупных рек — голубовато-серая либо зеленоватая из-за присутствия в ней частиц желтого цвета или буровато-коричневая за счет цвета речных вод, приносящих коричневые взвешенные илистые частицы или растворенные гуминовые вещества, как, например, в придельтовой части В. Ангары. Зеленоватый цвет воде придают зеленые и диатомовые водоросли, бурый цвет — массовое развитие водорослей бурого цвета в период их цветения, которое бывает обычно весной (часто под ледовым покровом). Цвет воды меняется также тогда, когда солнце скрывается за облаками или вновь появляется в просветах.
Шкала Фореля — это эталон оттенков желтого, зеленого и голубого цветов. Она служит для визуального определения цвета озерной и морской воды. Цвет воды определяется сравнением с цветом эталонных растворов, запаянных в стеклянных ампулах, на белом фоне диска Секки. Эталонные растворы получают при смешивании в различных пропорциях двух солей: сульфат-аммония меди (медный купорос с нашатырным спиртом) и нейтрального хромовокислого калия. В шкале Фореля было 11 ампул с различными эталонами цвета, в шкале, употребляемой в СССР, 22 ампулы, и ее называют шкалой цветов воды.
В озерах для приблизительной оценки прозрачности пользуются диском Секки. Это белый металлический диск диаметром 30 см. Его опускают в воду до тех пор, пока он не скроется из виду. Эта глубина и считается прозрачностью. Впервые прозрачность воды с помощью белой фарфоровой тарелки измерили моряки ВМС США в 1804 г. в Средиземном море. Опущенная тарелка была видна до глубины 44 м.
В последние годы для определения прозрачности применяется целый ряд электронных прозрачномеров, которые позволяют определить прозрачность воды на любой глубине, а результаты записать на самопишущих приборах.
Байкальская вода содержит мало растворенных и взвешенных веществ, поэтому прозрачность превосходит все озерные водоемы мира и приближается к прозрачности вод океанов.
В районе наибольших глубин в южной и средней котловинах. Причем самая большая прозрачность, или самый малый коэффициент ослабления светового потока, не в поверхностных слоях воды, а на глубинах от 250—300 м и до 1000—1200 м.
Эталоном самой высокой прозрачности считалась вода Саргассова моря, находящегося в центре Северной Атлантики, приближающаяся к прозрачности дистиллированной воды. Здесь диск Секки исчезает из виду на рекордной глубине — 65 м. В Байкале по диску Секки прозрачность считалась до 40 м. Однако исследования с помощью электронных прозрачномеров показали, что на глубинах 250—1200 м прозрачность байкальской воды не меньше, чем в Саргассовом море.
В момент, когда температура речных вод выше +4°С, а воды в Байкале меньше +4°С, зона контакта этих вод не превышает одного-двух метров даже при шторме. Речная вода, охлаждающаяся в зоне контакта до температуры максимальной плотности, опускается вертикально вниз, образуя резкую границу раздела. При боковом освещении стена мутных паводковых вод видна со стороны прозрачной воды озера до глубины 10-15 м и более.
До сих пор было принято считать, что до 100 м. Последние исследования из космоса со спутников показывают, что на фотоснимках виден рельеф байкальского дна и на значительно большей глубине — до 500 м. В таком случае следует предполагать, что свет может проникать до 1000 м, то есть до глубины на порядок большей, чем считалось до сих пор. Так ли это — требуются дополнительные исследования.
Акванавты утверждают, что на глубинах до 800 м привыкший к темноте человеческий глаз может определить проникновение дневного света. Его полное исчезновение, регистрируемое чувствительной фотопластинкой, происходит па глубинах, превышающих 1500 м.
Это слой воды, в котором содержится большое количество живых организмов. В морях в дневное время глубинный рассеивающий слои фиксируют на глубине от 200 до 500 м и более, ночью он поднимается к поверхности. В Байкале также происходит скопление организмов в дневное время на глубинах до 150—200 м, а ночью они поднимаются к поверхности (суточные вертикальные миграции). При поисках косяков рыбы с помощью эхолота с фишлупой ясно вырисовывались рассеивающие слои на глубинах 50—150 м. Вероятно, это скопление планктонных рачков и, возможно, косяков промысловых пелагических рыб — омуля и бычка-желтокрылки, а возможно, и молоди голомянок.
Аквалангистам, пользующимся маской с плоским стеклом, подводные объекты кажутся увеличенными примерно на 30%. Это вызвано различием коэффициентов преломления света в воде и в воздухе, заключенном в маске. Аквалангист к этому привыкает и бессознательно вводит соответствующую поправку. Однако при подводной фотографии возникают серьезные трудности. Для того, чтобы устранить искажение объекта, стекла в подводных фотобоксах делают изогнутыми. Специальным подбором кривизны стекла можно добиться того, что искажения будут минимальными.
Она формирует погоду и климат котловины, обеспечивает фотосинтез и регулирует его скорость у водных растительных организмов, которые являются прямым или косвенным источником пищи для всех водных животных. Солнечная радиация оказывает влияние на размножение, поведение и миграции водных животных, дает им возможность видеть под водой и т. д.
Более 60% солнечной энергии поглощается в верхнем метровом слое воды, а более 80% — в верхних 10 м. На глубине 50 м интенсивность света составляет лишь 5% освещенности на поверхности. В прибрежных и мутных водах поглощение значительно сильнее. Глубже всего проникает излучение как раз тех длин волн, которые нужны растениям для фотосинтеза.
Важнейшим фактором является мутность, то есть количество взвешенных в воде твердых частиц неорганического и органического происхождения, включая осадочный материал, фито- и зоопланктон и микроорганизмы. Большое значение имеет и высота солнца над горизонтом: глубже всего свет проникает в полдень.
Очень заметно влияют загрязнения, особенно нефтепродуктами. Нефтяная пленка на поверхности воды в десятки и сотни раз ослабляет интенсивность проникающего в водную толщу света.
Спектральный состав проникающего света зависит от чистоты и прозрачности воды. В поверхностных слоях задерживается длинноволновая радиация, глубже всего проникает коротковолновая радиация, поэтому в подводном пространстве, в первую очередь, исчезают тепловые инфракрасные, красные, оранжевые лучи. Наиболее глубоко проникают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые излучения. При наличии взвешенных частиц происходит рассеивание света и снижается глубина его проникновения в толщу воды. Но даже тонкая корочка льда толщиной 1—2 мм на воде практически полностью задерживает все тепловые лучи. Это играет очень большую роль для нагревания воды подо льдом — возникает так называемый парниковый эффект. Вода под ледяным покровом в Байкале прогревается до + 1°С и выше за счет задержки излучения из воды длинноволновой радиации, способствуя ускорению разрушения льда снизу.
В Байкале глубина проникновения света определяется интенсивностью развития зоо- и фитопланктона и количеством взвешенных частиц. В приустьевых участках крупных рек глубина проникновения света снижается из-за большого количества взвешенных частиц, выносимых реками.
Верхний слой воды в водоеме, куда проникает достаточное количество света, необходимого для фотосинтеза и размножения водорослей. В ее пределах фотосинтез ограничен наличием питательных веществ. При благоприятных условиях биомасса фитопланктона может увеличиться за сутки в 2-3 раза.
Ее минерализация ничтожна и плотность близка к плотности дистиллированной воды, равна 1, так как и среднегодовая температура воды в озере около +4,0°С, то есть близка к температуре максимальной плотности пресной воды. Плотность воды на дне Байкала в районе, максимальных глубин на 0,64% больше, чем на поверхности озера.
Плотность воды в Байкале обычно измеряется ареометром. В открытом океане, где требуется высокая точность, плотность не измеряется, а рассчитывается по температуре, солености и давлению (глубине).
Знание вертикального распределения плотности воды в озере, как и в морских водоемах, позволяет рассчитывать направление и скорость течений. Оно также необходимо для определения устойчивости водной массы; Если более плотная вода лежит выше менее плотной, то совершенно естественно происходит перемешивание водных масс. Это особенно важно знать в меромиктических озерах с разной концентрацией солей, биогенных элементов и органических веществ, чтобы прогнозировать их состояние и использование ресурсов.
Пресная вода, как и морская, практически несжимаема (коэффициент сжимаемости составляет всего 0,000046 на 1 бар при нормальных условиях). Под действием давления молекулы воды несколько сближаются друг с другом, вследствие чего плотность ее немного увеличивается. Если бы вода была абсолютно несжимаемой, то уровень воды в Байкале оказался бы на 4,5 м выше.
Скорость звука в воде зависит от температуры, солености и давления. При температуре 25°С, например, скорость равна 1498 м/с. В морской воде звук распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе. С повышением любого из упомянутых факторов (температуры, солености, давления) скорость звука в воде возрастает. При действии всех причин в среднем скорость распространения звука в пресной воде около 1450 м/с, а в морской — около 1500 м/с.
Сведений об исследованиях подобного рода в пресной воде нет. В океанах звуковые колебания, возникшие при подводном взрыве, произведенном исследовательским судном Колумбийского университета «Вема» в 1960 г., были зарегистрированы на расстоянии 12 тыс. миль. В подводном звуковом канале у побережья Австралии была взорвана глубинная бомба и примерно через 144 мин. звуковые колебания достигли Бермудских островов, то есть почти противоположной точки Земного шара.
На некоторой глубине под поверхностью воды находится слой, в котором звук распространяется с наименьшей потерей энергии. Выше этой глубины скорость звука увеличивается из-за повышения температуры, а ниже увеличивается из-за увеличения с глубиной гидростатического давления. Этот слой представляет собой своеобразный подводный звуковой канал. Звуковая волна, или луч, отклонившийся от оси канала вверх или вниз вследствие рефракции, стремится вернуться обратно в канал. Возбуждаемые в канале волны, таким образом, не могут из него выйти. Попав в такой канал, звук может пройти тысячи миль. Звуковой канал используется для сверхдальней подводной связи. Есть предположение биологов, что крупные водные млекопитающие (киты) используют этот канал для связи со своими сородичами, находящимися на далеком расстоянии друг от друга. Не исключено, что байкальская нерпа, а может быть, и рыбы в озере поддерживают связь, используя такой канал.
Рефракция — это искривление направления звука в воде из-за изменения его скорости. Вследствие различий в плотности морской воды звуковые волны не распространяются прямолинейно. Кроме того, звуковая энергия рассеивается на взвесях и водных организмах, отражается от поверхности и дна и ослабляется при прохождении сквозь толщу воды.
На Байкале, как и вообще в пресных водоемах, гидроакустика пока разрабатывается недостаточно.
Через каждые 10 м давление увеличивается па 1 атм (примерно на 1 кг/см2). На глубине 1000 м давление составляет около 100 атм. Этого, как считают некоторые авторы, достаточно, чтобы сжать кусок дерева до половины его начального объема, так что он начнет тонуть. Однако это распространяется не на все породы древесины. Опыт, проведенный на Байкале с сухой сосновой древесиной, показал, что после извлечения с глубины 1500 м, где древесина подвергалась давлению более чем 150 атм. и выдерживалась в течение получаса, она сохранила плавучесть, но уменьшилась в объеме на 25—30%. На дне Байкала, в районе наибольших глубин (1637 м), давление 164,7 атм.
Энциклопедии городов | Энциклопедии районов | Эти дни в истории | Все карты | Всё видео | Авторы Иркипедии | Источники Иркипедии | Материалы по датам создания | Кто, где и когда родился | Кто, где, и когда умер (похоронен) | Жизнь и деятельность связана с этими местами | Кто и где учился | Представители профессий | Кто какими наградами, титулами и званиями обладает | Кто и где работал | Кто и чем руководил | Представители отдельных категорий людей
