„Няма по-сляп от онзи, който не иска да види.“

Зависимост между относителната прозрачност и показателя за вертикално отслабване на светлината във водата.

Един от най-простите и разпространени способи за оценка на оптическите свойства на водния басейн се явява измерването на относителната прозрачност на водата, която се свежда до определяне на дълбочината Z_δ на която престава да се вижда белия диск – прозрачномер. Провеждането на подобни измервания са възможни само ако дъното не се вижда, тоест когато Z > Z_δ.

Известна е връзката между показателя за вертикално отслабване на светлината във водата α_↓ и дълбочината на изчезване на белият диск – Z_δ:

където α – постоянна величина.

Таблица. Зависимост на показателя за отслабване на светлината във водна среда от дължината на вълната на светлината.

Указаната връзка на показателя за вертикално отслабване на светлината във водата и относителната прозрачност не дава еднозначно определяне Z_δ, тъй като величината α за различните басейни е различна. Например, по Калман α = 1,7 за пролива Ла Манш и α = 5 за Бяло море. В използваните източници не са указани, в кой спектрален диапазон са извършвани измерванията на показателя за отслабване на светлината. Фактически показателя на отслабване на светлината във водна среда є, вертикалното отслабване на светлината α_↓ и прозрачността на водната среда Q_x се явяват функция на дължината на вълната на светлината λ. Данни за зависимостта на є от λ са приведени в по-горе приведената таблица.

В същото време чувствителността на очите към лъчите с различна дължина на вълната не е еднаква. За дневна светлина максималната спектрална чувствителност на очите към жълто – зеленото излъчване е λ = 0,55 мкм, а при сумрак – λ = 0,51 мкм (рис. 1).

Рис. 1. Крива на чувствителност на очите: 1 – дневна светлина; 2 – светлина при сумрак.

От определението за прозрачност на водната среда имаме следното съотношение:

Ако се проведат измервания на оптическите характеристики на морската вода в спектрален диапазон λ = 0,51- 0,55 мкм (тоест в максималната спектрална чувствителност на очите), тогава, отчитайки с достатъчно висока избирателност на очите, може да се предположи, че между дълбочината на изчезване на белия диск Z_δи показателя за вертикално отслабване на светлината във водата α_↓λ в зоната на максимална чувствителност на очите съществува еднозначна връзка, която не зависи от типа на водния басейн. На основа на анализа на многобройни експериментални данни е установено, че връзката има следния вид:

В полза на такова предположение говорят дадените хидро оптични измервания, направени с НИК „Михаил Ломоносов” и „Академик Вернадски” с прибор ЛЮПО и ФПО в Индийския и Атлантическия океан, а също така и измерванията изпълнени Гос НИНГИ в Финския залив и Ладожкото езеро с помощта на морски фотометър. При това за измерените значения α_↓λ са извършени разчети за Z_{δ раз} по формула (4) и получените величини са сравнявани с измерените величини Z_δ. Резултатите от сравненията са представени в таблица, където са приведени значения на λ, съответстващи на спектралната полоса на измерване α_↓λ.

Таблица. Съпоставени данни на разчетни и измерени показатели на относителната прозрачност.

На рис. 2 са показани резултатите на сравняване на значенията, получени при обработка на фактическите измервания и изчислените по предполагаемата зависимост. От приведените данни е очевидно, че предложената зависимост (4) добре потвърждава експерименталните данни и може да бъде препоръчвана за практическо използване.

В крайбрежната зона, при Z < Z_δ, за измерване на прозрачността на водата може да бъде използван прост морски фотометър, с помощта на който се изпълняват измервания в спектралния диапазон λ = 0,5 – 0,55 мкм за осветеност E_oYна повърхността на водата и E_погна дълбочината на потапяне на фотометъра Z_пог. В този случай показателя за отслабване на светлината α_↓λ и прозрачност на водата Q_x в слоя от Z = 0 до Z_пог се определя по формулите:

Рис. 2. График на изменението на показателя на вертикалното отслабване на светлината: – разчет по формула (4); • – натурални данни, Средиземно море, Атлантически океан; x – натурални данни, Ладожкото езеро, Финския залив.