Распространение света и звука в воде

Видимость под водой в различных условиях. Видимость в воде зависит от прозрачности, освещенности предметов, а также от того, как защищены глаза водолаза.

Морская вода прозрачнее речной. В ней мало взвешенных частиц, рассеивающих световые лучи. В мутной же воде даже в ясный, солнечный день видимость почти отсутствует, а подводный фонарь малоэффективен. В таких условиях водолазу приходится работать на ощупь.

Освещенность предметов в воде зависит также от глубины проникновения солнечных лучей. Известно, что вода плохой проводник света, так как значительная часть лучистой энергии, поглощаемая ею, превращается в тепловую энергию.

В полдень, когда солнце стоит высоко, в воду проникает больше солнечных лучей, чем ранним утром или в часы заката. При небольшом волнении моря видимость в воде резко ухудшена, так как солнечные лучи отражаются от волн и не проникают в глубину.

Некоторые моря отличаются высокой прозрачностью. Например, в Сарагассовом море она более 60, в Средиземном море 50—60, Баренцевом море — 45, Черном море — 28 м, в реках и озерах от 0,5 до 1,5 м.

В прозрачной воде на большой глубине водолаз может хорошо различать предметы на расстоянии 5—6 м. При спуске на глубину до 100 м, предметы видны на расстоянии 1—2 м.

В воде световые лучи сильно рассеиваются и преломляются, острота зрения резко ухудшается. Водолазу все предметы кажутся неясными, в искаженном виде.

Видимость улучшается, если между глазами и водной средой находится воздушная прослойка. Подводный пловец, например, пользуясь полумаской, может различать под водой даже мелкие предметы и видеть показания компаса и т. п.

Это объясняется тем, что находящийся под маской воздух улучшает преломляющую способность хрусталика глаза, так как лучи света проникают в глаз не из воды, а из воздушной прослойки. В маске и в шлеме водолаз видит предметы отчетливо, хотя изображение их не точно: они кажутся ближе, чем в действительности, и несколько увеличенными, примерно на одну треть натуральной величины. Опытные водолазы путем постоянных тренировок приспосабливаются к этим особенностям зрения и довольно точно определяют расстояние до предмета под водой.

Для улучшения видимости под водой применяется искусственное освещение. Однако в условиях мутной воды оно мало приносит пользы.

И, наконец, под водой человек встречается с таким явлением, как резкое изменение цветоощущения. Особенно это относится к синему и зеленому цветам. Лучше других воспринимается белый цвет. Поэтому инструменты, с которыми водолаз работает под водой, рекомендуется окрашивать в белый цвет.

Слышимость в воде. Звук в воде распространяется со скоростью 1400—1500 м/сек., то есть почти в пять раз быстрее, чем на воздухе. Казалось бы и слышимость под водой должна быть хорошей. Однако это не так. Человек под водой слышит хуже, чем на воздухе. Объясняется это особенностями восприятия звука человеком.

Звуковые волны воспринимаются слуховым аппаратом, расположенным во внутреннем ухе, двумя путями: с помощью воздушной и костной проводимостей. При воздушной проводимости звуковые волны передаются через наружный слуховой проход, вызывают колебание барабанной перепонки и через слуховые косточки среднего уха поступают во внутреннее ухо, раздражая окончание слухового нерва. При костной проводимости звуковые колебания передаются в слуховой аппарат костями черепа. Таким образом на поверхности преобладает воздушная, а под водой костная проводимости. Доказано, что костная проводимость на 40% ниже воздушной, а потому и слышимость под водой снижается.

Дальность слышимости при костной проводимости зависит главным образом от тональности: чем выше тон, тем дальше слышен звук.

Звуки, издаваемые на поверхности, не прослушиваются под водой так же, как не слышны подводные звуки на поверхности. Поэтому. чтобы услышать их, необходимо войти в воду хотя бы по колено. Тогда звуковые колебания по костям передадутся костям черепа, а через них во внутреннее ухо. При погружении же головы громкость звука во много раз увеличится.

Что касается ориентировки под водой по слуху, то она крайне затруднена. Дело в том, что в воздухе звук приходит в одно ухо на небольшую долю секунды (0,0001 сек.) раньше, чем в другое. Поэтому человек, может определить направление, откуда происходит звук с небольшой ошибкой 1—3°. Под водой же звук воспринимается почти одновременно обоими ушами, поэтому они не могут уловить разность во временй поступления звука и определить направление на источник звука.

Для того чтобы научиться правильно определять направление звука под водой, нужны длительные и систематические тренировки.

Опытами установлено, что при спусках в снаряжении с резиновым шлемом, плотно облегающим голову водолаза, звуки хорошо слышны. В снаряжении же с металлическим шлемом водолаз слышит звуки плохо, т. к. при прохождении через металлическую оболочку и слой воздуха в шлеме сила звука теряется.

Источник

Вода и электрический ток

Чтобы вещество смогло проводить электрический ток, в нем должны присутствовать заряженные частицы, способные свободно перемещаться через весь его объем под действием приложенного электрического поля. В металлических проводниках, например, такими заряженными частицами выступают свободные электроны, а в электролитах — положительно и отрицательно заряженные ионы.

Диэлектрики вовсе не проводят постоянный электрический ток, поскольку заряженные частицы в их структуре хотя и есть, однако они связаны друг с другом, и не могут свободно перемещаться, образуя ток.

Но переменный ток пропускают даже диэлектрики, это называется током смещения, например конденсатор в цепи переменного тока на определенной частоте будет проводить ток так, словно является проводником.

Обычная неочищенная вода

Что касается обычной воды (речной, водопроводной, особенно — морской и т. д.), то в ней всегда присутствуют растворенные минеральные вещества, которые под действием приложенного электрического поля распадаются на ионы, способные двигаться как в электролите.

По этой причине обычная неочищенная вода проводит ток, ведя себя подобно слабому электролиту. Если через такую воду попытаться пропустить ток, то в течение небольшого времени он будет через нее идти, хотя и слабо.

Теоретически идеально чистая вода

Теоретически, если воду полностью очистить от примесей, то есть удалить из ее объема абсолютно все вещества, включая соли, газы, остатки кислот, то она станет диэлектриком, и будет вести себя как изолятор.

В ней не будет ионов, способных двигаться под действием электрического поля и образовывать ток, а сами молекулы воды — электрически нейтральны. Такую воду можно было бы использовать, например, в качестве диэлектрика между пластинами конденсатора.

Реальная дистиллированная вода

Но в реальности даже дистиллированная вода (вода, очищенная путем испарения с последующей конденсацией пара) не бывает абсолютно чистой.

Есть российский ГОСТ 6709-72, определяющий массовую концентрацию остатка примесей в такой дистиллированной воде — не более 5 мг на литр, и минимальное удельное сопротивление не менее 2 кОм*м.

То есть куб дистиллированной воды со стороной длиной в 1 метр, с приложенными к нему по краям электродами, будет иметь сопротивление минимум 2 кОм. А если представить разлитую по полу дистиллированную воду, скажем, в объеме одного стакана (200 мл), то ее сопротивление в лучшем случае окажется 200 кОм. Можно сказать, что это практически — диэлектрик.

Нет смысла пытаться использовать такую воду как проводник постоянного тока. С этой точки зрения дистиллированная вода не проводит электрический ток. Ее обычно используют для коррекции плотности электролитов.

Почему стоит опасаться контакта любой воды с электричеством

Однако люди не зря боятся контакта любой воды с электричеством, особенно — с переменным напряжением из розетки. Даже сетевое напряжение с провода, упавшего в лужу воды, на которую может случайно наступить человек, способно вызвать миллиамперный переменный ток, которого будет достаточно для причинения организму вреда.

Человеческое тело и фаза из розетки, соединенные через лужу разлитой воды, образуют цепь с реактивными элементами, и если человек в такой ситуации случайно коснется заземленного предмета, то его ударит током. Вот почему необходимо избегать контакта электричества с водой. Как вы понимаете, с дистиллированной водой риск причинения вреда меньше, но он все равно остается. Поэтому лучше избегать попадания любой воды на электрические приборы.

Источник

Свет передается по воде

Распространение света в водной среде.

Условия распространения света в воде иные, чем в воздухе. Часть световых лучей отражается водной поверхностью, часть рассеивается растворенными в ней веществами и взвешенными частицами, а часть, поглощаясь, превращается в тепловую энергию, нагревая воду.

Видимость в воде зависит от освещенности, которая, в свою очередь, зависима от толщины слоя, степени отражения световых лучей поверхностью и степени рассеивания лучистой энергии в водной среде.

Если в воздухе при сухой ясной погоде на протяжении 1 км пути поглощается всего 5—10% лучистой энергии, то вода поглощает значительно большую его часть; Даже дистиллированная вода на протяжении 1 м пути поглощает более 10% лучистой энергии, водопроводная—более 26%, а озорная—свыше 50%. В мутной воде больших рек поглощение света составляет не менее 90% на 1 м ‘пути. Известно, что на глубину 10 м проникает .18%, а 100 м всего 1% солнечной энергии. Помимо этого, при переходе из воздуха в воду часть световых лучей отражается поверхностью воды, причем степень отражения зависит от угла их падения. Чем больше высота стояния солнца и меньше угол падения световых лучей, тем меньше отражается света от поверхности воды.

В полдень, когда высота солнца приближается к зениту, от водной поверхности отражается около 2% световых лучей. Ранним утром и в сумерках, когда высота солнца равна 15—0°, а угол падения световых лучей составляет 75—90°, от водной поверхности отражается от 21 до 100% световых лучей. Поэтому в дневные часы, при высоком солнцестоянии, в водную среду проникает большее количество световых лучей, предметы под водой лучше освещены, чем ранним утром и в сумерках.

На неспокойном море бесчисленное количество воздушных пузырьков и гребни пены отражают до 50% световой энергии. Наконец, свет рассеивается в воде частицами ила, песка, водорослями и т. д. Следовательно, степень рассеивания зависит от прозрачности воды.

Явление дымки, возникающее в результате рассеивания света, выражено в воде очень резко. Например, в большинстве речных водоемов разница между резко контрастирующими объектами (черной деталью на белом фоне) становится ниже порога контрастной чувствительности уже на расстоянии в 0,5—5,0 м.

Самая важная причина ухудшения видимости под водой — это уменьшение преломляющей силы глаза в условиях водной среды. Даже в прозрачной воде незащищенный глаз водолаза видит плохо. Ныряльщики за кораллами, жемчугом и губками в Японии и Полинезии давно пользуются подводными очками.

Глаза, защищенные водонепроницаемой маской или очками, буквально прозревают под водой. Ведь для того чтобы возник зрительный образ и человек увидел тот или иной предмет, световые лучи проходят через ряд преломляющих сред глаза: прозрачную роговицу, жидкость, которой наполнена передняя камера глаза, хрусталик, стекловидное тело и только после этого попадают на сетчатку. Особые клетки сетчатки — палочки и колбочки — являются рецепторами зрительного анализатора, т. е. клетками, воспринимающими раздражение. Палочки обладают только светочувствительностью, а колбочки как свето-, так и цветочувствительностью. От палочек или колбочек импульсы возбуждения по зрительному нерву передаются в головной мозг, а именно в затылочную область, клетки которой считаются центрами свето- и цветоощущений. Именно в этих клетках возникает зрительный образ.

Итак, глаз человека представляет сложную оптическую систему, позволяющую получать отчетливые изображения предметов при условии фокусировки их именно на сетчатке. Хрусталик за счет изменения своей кривизны может регулировать преломляющую силу глаза. Эта способность называется аккомодацией. Но иногда хрусталик не в состоянии изменить преломляющую силу глаза до такой степени, чтобы изображение предмета упало именно на сетчатку и глаз плохо видит. При недостаточном преломлении изображение падает за сетчатку: тогда говорят о дальнозоркости, избыточное преломление вызывает близорукость.

В условиях воздушной среды преломляющая сила глаза довольно высока, так как коэффициент преломления световых лучей в воздухе равен 1, а в оптической системе глаза 1,3 и световые лучи достаточно преломляются оптической системой глаза. Вода же имеет коэффициент преломления 1,33, т. е. он близок к коэффициенту преломления соответствующих сред самого глаза. Поэтому, когда луч света попадает в незащищен­ный глаз непосредственно из воды, он, почти не преломляясь, проходит через роговицу, хрусталик и стекловидное тело. Фокус изображения предмета оказывается далеко за сетчаткой и человек видит все как бы в тумане, так, как видел бы страдая дальнозоркостью свыше +20 диоптрий. Если бы человек вместо двояковыпуклого имел, как рыба, например, шарообразный хрусталик, обладающий значительно большей преломляющей способностью, то он смог бы получать хорошее изображение предметов под водой на сетчатке своего глаза. Устранить несовершенство преломляющей способности глаза под водой очень просто.

Для этого необходимо пользоваться очками или маской. В маске водолаз видит предметы под водой отчетливо, хотя они кажутся большими по размеру и приближенными к нему. Это зависит от явления так называемой рефракции. Световые лучи, проходя из воды через подмасочный воздух в глаз, дважды преломляются, и поэтому предметы, лежащие под водой, кажутся человеку ближе, чем в действительности, и несколько увеличенными примерно на одну треть. Такое нарушение пространственного зрения со временем устраняется приобретенным навыком. Водолазы автоматически вносят поправку в размеры и расстояния до предмета под водой. Но для приобретения твердого навыка нужна постоянная тренировка. Много кратно сопоставляя зрительные восприятия расстояний до объекта и его размеры с истинными, человек вырабатывает новые условнорефлекторные связи в коре головного мозга, которые координируют восприятия с соответствующими ощущениями, полученными от других анализаторов (кожного, мышечного и др.).

из книги «Человек под водой» авторы: Печатин А.А. Суровикин В.Д. Фадеев В.Г. ДОСААФ Москва-1967г

Крючки RYOBI SHIN AJI FLATTED, 12

Источник