Свет в море

Заключение

Круг вопросов, которыми занимается гидрооптика, с каждым годом расширяется. Это неизбежно ведет к образованию новых разделов и направлений. Сейчас уже есть все основания говорить об одном из таких направлений — оптике ночного моря, — которое своим возникновением во многом обязано быстро растущим запросам морской биологии.

Роль проникающего в водную толщу лунного света еще не ясна. Исследуя закономерности его распространения в океане, оптика ночного моря поможет раскрыть эту научную загадку.

Человеку было давно известно приманивающее действие света. Во Вьетнаме рыбаки нередко в качестве приманки насаживают на леску светящиеся органы кальмара, которого в свою очередь также ловят на свет. На берегу моря зажигают огонь и забрасывают в воду леску с лоскутком белой ткани. Привлеченная светом стая кальмаров обычно не заставляет себя ждать, а один из них — самый любопытный — хватает лоскуток. Рыбак осторожно подтягивает леску и сачком подхватывает добычу.

В экспедициях на «Витязе» в Тихом и Индийском океанах, если позволяла погода, биологи во время ночных остановок корабля неизменно опускали за борт мощные электролампы. В освещенный круг из ночного океана заплывали разные существа: летучие рыбы, анчоусы, живые ракеты — кальмары и множество других обитателей океана.

Почему яркий свет, нарушающий подводную тьму, приманивает к себе рыб и животных? Этому существует несколько объяснений. Так, Никаноров и Беляева, например, объясняют способность приманиваться светом исследовательским рефлексом рыб и животных. В некоторых странах, в том числе и у нас, лов рыбы на электрический свет осуществляется в промышленном масштабе. Привлеченные подводным светильником скопления кильки засасываются насосом и серебристой рекой текут на палубу корабля. Дальневосточная сайра также привлекается мощным источником электрического света.

Вместе с тем известна и отрицательная реакция рыб на свет. Угри, избегая света, совершают свои дальние странствования только в ночное время. Разработан план перекрытия одного из проливов, соединяющих Северное и Балтийское моря (Малый Бельт), гирляндой электрических ламп. Угри, мигрирующие из Балтийского моря, натолкнувшись на световую преграду, должны устремиться в специально оставленный узкий проход, где их и предполагается вылавливать. Однако из-за разногласия рыболовных компаний проект пока осуществить не удалось.

Для приманки некоторых рыб служат люминесцентные светильники — лампы дневного света, как называют их в обиходе.

Оптические исследования биолюминесценции, по всей вероятности, позволят биофизикам и биохимикам создать новые, более совершенные источники люминесцентного света: ведь любое светящееся существо — миниатюрная живая модель химического реактора с очень высоким выходом световой энергии. Для бионики — науки, изучающей возможности использования в технике лучших достижений живой природы, будет интересно и исследование света как средства пространственной ориентации. О том, что некоторые морские животные используют поляризованный свет в навигационных целях, мы уже рассказывали. Добавим, что пока инженеры оптико-механической промышленности могут лишь мечтать о поляриметре, который определял бы параметры поляризации с такой точностью, как это делают животные.

Расширение круга вопросов, которыми занимается оптика моря, неизбежно влечет за собой развитие новых и совершенствование старых методов исследования океана. Советские гидрооптики разработали весьма перспективный метод быстрого измерения некоторых оптических характеристик с борта… самолета. С помощью специальной оптической аппаратуры, установленной на самолете, определяется важная характеристика — яркость поверхности моря.

Вместе с тем оптика моря становится подводной наукой. Для проведения исследований гидрооптики опускаются в глубины океана.

Летом 1968 г. на дне Голубой бухты около Геленджика была установлена подводная лаборатория «Черномор». Пять экипажей по 5–6 суток каждый вели с помощью подводной лаборатории научные наблюдения. На верхней палубе поместили прибор для измерения подводной облученности, другой прибор, названный «гидропауком», для измерения параметров поляризации и яркости естественного света смонтировали на специальной установке.

Эту установку, состоящую из буя с площадкой для размещения приборов и сложного переплетения металлических тросов, закрепили на дне моря в 20–25 м от «Черномора». Буй мог погружаться на любую глубину, тем самым позволяя измерять оптические характеристики от поверхности до дна.

Опыт «Черномора» — первый в оптике моря. Он показал, какие богатейшие возможности для проведения точных и длительных измерений непосредственно в толще воды предоставляет подводная лаборатория. Ведь до сих пор подавляющее большинство гидрооптических измерений проводилось на борту научно-исследовательских кораблей, как правило, качающихся на волне или зыби. Ясно, что точность измерений здесь ниже, чем при измерениях с жестко закрепленного «Черномора». Очень важно и то, что океанавт, выйдя из люка подводной лаборатории, в любой момент может контролировать работу приборов.

Летом 1969 г. оптические исследования с помощью подводной лаборатории «Черномор» проводились на больших глубинах. Научная программа стала обширнее и разнообразнее.

Когда пишут об оптических квантовых генераторах, или лазерах, то в первую очередь приводится их длинный «послужной» список. Действительно, лазеры используют в самых разнообразных областях науки и техники. Их применяют вместо скальпеля хирурга и при сварке металлов, для наблюдения за искусственными спутниками Земли и в метеорологии. «Игольчатый» луч лазера нашел широкое применение и в оптике моря. Как известно, радиоволны плохо распространяются в морской толще, и долгое время для подводной связи использовались только акустические методы. До изобретения оптических квантовых генераторов об оптической связи не могло быть и речи.

Дальность действия сконцентрированного светового потока, излучаемого лазером в воздушной и тем более в безвоздушной среде, составляет миллионы километров. А какие расстояния луч лазера может пройти в воде? Американские исследователи сообщали, что дальность действия рубинового лазера с мощностью в импульсе 210 вт из-за сильного поглощения красного света водой всего 50–60 м. Естественно, рубиновый лазер непригоден для подводной связи. Другое дело, лазер, «работающий» в наиболее прозрачной части спектра видимого света. По данным группы американских исследователей, луч сине-зеленого лазера проходит в воде расстояние 1200 м. С помощью такого лазера открывается реальная возможность установления оптической подводной связи.

В настоящее время лазерный луч используется для создания точнейших гидрооптических приборов. В лаборатории Ерлова сконструирован и успешно эксплуатируется такой прибор для измерения характеристик рассеяния непосредственно в толще воды.

Американский оптик Шпильхауз с помощью прибора лабораторного типа, в котором в качестве источника света используется газовый неоно-аргоновый лазер, провел обширные измерения рассеяния света морской водой в Атлантическом и Индийском океанах.

Известны попытки использовать специальные оптические квантовые генераторы в качестве оптических гирокомпасов.

Гидрооптика — одна из наиболее молодых областей океанологии. За последнее десятилетие она резко шагнула вперед в своем развитии. По существу еще совсем недавно все исследования в области оптики моря сводились к наблюдениям так называемой прозрачности воды с помощью белого диска и определения цвета моря по шкале Фореля — Уле. Естественно, такие данные не могли удовлетворить растущие потребности науки и практики. Это обусловило появление новой аппаратуры и современных методов измерений оптических параметров моря.

Необходимость решения целого ряда актуальных вопросов океанологии и гидробиологии, а также прикладных задач, выдвигаемых развитием морской техники, неизбежно должна привести к значительному прогрессу этой важной и интересной отрасли гидрофизики.