5.6 Оптические свойства воды.

Свет от поверхности воды частично отражается, на границе раздела воздух — вода преломляется, а в толще воды рассеивается и поглощается и в результате этого ослабляется.

Коэффициент отражения света (альбедо) зависит от освещенно­сти (ясно или облачно), от состояния водной поверхности (гладкая или с волнами) и составляет 4—11% от величины падающего света. Коэффициент отражения уменьшается с увеличением волнения и об­лачности.

Коэффициент преломления света (отношение угла падения свето­вого луча к углу преломления) на границе раздела «воздух — вода» равен в среднем 1,33—1,34. Он несколько уменьшается с повышени­ем температуры и возрастает с увеличением солености воды.

Наиболее важны закономерности распространения света в воде. Вода пропускает видимую часть электромагнитного спектра с длина­ми волн от 0,38 до 0,77 мкм лучше, чем более коротко- и длинно­волновую части спектра.

Свет распространяется в воде на небольшие расстояния. Интен­сивность света быстро затухает в воде по экспоненциальному закону:

I = I_ое^{-(k +m )h}

где I и I₀ — интенсивность света соответственно на глубине h и на поверхности, k — коэффициент рассеяния света, m — коэффициент поглощения света, k + m — коэффициент ослабления света, е — основание натуральных логарифмов.

В чистой воде на глубине 1 м интенсивность света составляет лишь 90% интенсивности света на поверхности, на глубине 2 м — 81%, на глубине 3 м — 73%, а на глубине 100 м сохраняется лишь около 1 % интенсивности света на поверхности.

Главная роль в ослаблении света в воде принадлежит поглоще­нию. Доля рассеяния имеет максимум при длинах волн 0,42— 0,44 мкм (16% в чистой пресной и 21% в чистой морской воде) и быстро уменьшается с уменьшением и увеличением длины волны. Наличие растворенных и особенно взвешенных веществ резко увели­чивает коэффициенты поглощения и рассеяния света в воде. Наиболь­шее проникновение света в воду и минимум коэффициента ослабления сдвигаются в сторону больших длин волн.

Солнечный свет, таким образом, может проникать в водоемы лишь на небольшую глубину (несколько десятков метров); именно здесь и могут протекать процессы фотосинтеза.