Определяем расстояние под водой
Понятно, что дайверы не ныряют с закрытыми глазами — как далеко он сможет видеть под водой, что он видит, насколько правильно он определят расстояние к предметам — все это, и еще многое другое, зависит от видимости под водой. Так что же это такое? К примеру, когда человек говорит, что видимость 20 метров то он, как правило, подразумевает, что видит равномерно и адекватно на 20 метров (на все направления). Но нужно уточнить — такая видимость бывает, только если человек находится на суше, а вот вода может устроить совершенно необыкновенные фокусы со светом.
Несмотря на общепринятые дайвинг конвенции, на самом деле не представляется возможным установить точную и единую цифру для четкого определения границ видимости, поскольку все это будет зависеть от нескольких факторов, причем — постоянно меняющихся. Так, во время дайвинга дайвер видит тигровую акулу на противоположном конце самой границы видимости. Определить сразу на каком расстоянии от дайвера находится акула не так просто, поскольку сама граница видимости зависит от многих фаторов — какая глубина, какое время суток, откуда дайвер смотрит, на что и куда он смотрит.
Видимость лучше тогда, когда света на суше больше. Понятно, что при пасмурной погоде видимость будет значительно меньше, чем при ясной погоде. Так же на уровень проникновения света под воду большое влияние оказывает и сама позиция солнца в то или иное время суток. Максимальное проникновение солнечных лучей в воду — если угол их проникновения равен 90 градусам. Основываясь на общей закономерности, увеличение границы видимости происходит с утра и до обеда, а снижение, соответственно, с обеда и к вечеру. Лучшее время для погружений — послеобеденное, в солнечную погоду.
Солнечные лучи каждые три метра воды абсорбируются и рассеиваются, и только 18% их доходит до глубины 18 метров. К одному и тому же предмету видимость на глубине в 6м. и при расстоянии в 12 м. будет такая же, как при глубине в 12 м и расстоянии в 6 м. Естественно, чем ближе к мелководью — тем видимость лучше, особенно если у мелководья дно из белого песка, которое дополнительно отражает свет наверх. Необходимо учитывать и контрастность непосредственно с окружающей средой. Темная рыба будет по разному выглядеть на светлом фоне и на фоне темной пещеры.
Граница видимости может колебаться от 15 до 61 метра. Такой разрыв обусловлен и количеством света, и уровнем глубины, и контрастностью в окружающей среде. Безусловно, на видимость влияет и степень прозрачности воды. Понятно, что в мутной воде, где намешано и песок, и ил, и грязь, и солевые ионы видимость может быть даже нулевой. Все потому, что и планктон, и грязь, и ил — приостанавливают, пусть даже временно, абсорбирование света в воде, но при этом отражают свет, который проходит сквозь них, при этом делая образы неточными и темными. Также нужно добавить, что, дополнительно, на видимость оказывает влияние и температура воды, и количество солнечных лучей, и количество кислорода, и подъем на поверхность глубинных волн.
Когда поток света преломляется сквозь воду — возникают оптические иллюзии. И не всегдая человек может быть уверен в том, что он видит — чаще всего объект может быть меньше или больше, короче или же длиннее, дальше или ближе. Очень похоже на эффект кривого зеркала. Плюс, человеческое воображение способно само дорисовать картинку всего лишь по очертаниям. Но воображение может и обмануть.
Известно, что вода имеет свойство увеличивать образы, делать их больше, чем на самом деле. И находиться они могут ближе, чем мы думаем. Так, нам кажется, что мы может сию минуту ухватить кальмара, а в действительности он и меньше в размере и дальше, чем мы думали. Однако, при более длинных расстояниях человеческое воображение начинает свою собственную игру — «реверсивное видение».
Так, к примеру, китовая акула хоть и выглядит больше, чем есть (не забываем про увеличение объектов под водой), нам кажется, что она еще очень далеко, а на самом деле все наоборот. Дело в том, что человеческое воображение и под водой определяет расстояние так же, как если бы мы находились на суше. Человек сравнивает размер знакомого объекта с размером, каким он был бы на расстоянии, то есть -с уменьшенным размером. Но под водой не так уж и много объектов, размер которых нам был бы знаком.
Нужно еще учитывать и тот факт, что завышая расстояние до объекта, мы одновременно завышаем и размер самого объекта. Наше воображение говорит о том, что раз акула кажется нам крупной, но при этом, как нам кажется, она находится далеко, значит на самом деле она просто огромная. Вот отсюда и появляются истории о рыбах, просто невероятных размеров.
Источник
ILoveDiving.ru
Cайт посвящен дайвингу и погружениям в России. Наша цель — создание интересного и полезного ресурса про подводный мир и его исследование.
Зрительное восприятие под водой
Наверное, всякий из нас, плавая в бассейне или в море, открывал глаза под водой и помимо неприятного ощущения в глазах вдруг обнаруживал, что все предметы оказывались как бы «не в фокусе». Потерю остроты зрения при погружении в воду легко объяснить, исследовав строение глаза.
Рефракция. Когда свет переходит из одной прозрачной среды в другую, имеющую иную плотность или иное физическое строение, световые лучи, преломляясь, изменяют свое первоначальное направление. Степень преломления лучей, или рефракция, зависит от структуры среды и измеряется с помощью величины, называемой показателем преломления. Явление рефракции поясняется с помощью схематического изображения глаза (рис. 2). Свет, отраженный от предмета, проходит через воздушную среду (рис. 2, а) и попадает на роговую оболочку— наружную поверхность глазного яблока. Показатель преломления прозрачной роговой оболочки отличается от показателя преломления воздуха, вследствие чего световые лучи преломляются и проходят через хрусталик глаза. Степень преломления роговой оболочки прямо пропорциональна отношению показателей преломления воздуха и вещества роговой оболочки. При погружении глаза в воду теряется около 75% его преломляющей способности, поскольку показатели преломления роговой оболочки и воды почти одинаковы. Вследствие этого фокусирующая способность глаза изменяется: он становится как бы дальнозорким. При этом световые лучи, обычно преломляемые склерой и перед попаданием на сетчатку фокусируемые хрусталиком — внутренней линзой глаза, теперь фокусируются за поверхностью сетчатки, и на ней получается расплывчатое изображение предмета (рис. 2, б).
У некоторых млекопитающих, которые проводят значительную часть своей жизни в подводных условиях, особый механизм изменяет геометрическую форму глаза, благодаря чему животное видит подводные предметы в «фокусе». Человек, не обладающий подобным механизмом адаптации, должен искать иное решение проблемы видения под водой.
По преданиям, ловцы жемчуга имели обыкновение набирать в рот вязкое масло и выпускать его под водой с целью обеспечить себе четкое зрительное восприятие нужных предметов. Масло имеет более благоприятный для человеческого зрения показатель преломления и может сфокусировать изображение предмета, когда попадает между наблюдаемым объектом и человеческим глазом. На рис. 2, в показано, каким образом осуществляется коррекция зрительного восприятия под водой в настоящее время. С помощью лицевой маски или защитных очков перед глазом сохраняется воздушная среда, которая восстанавливает нормальное отношение показателей преломления окружающей глаз среды и вещества роговой оболочки, в результате чего изображение на поверхности сетчатки получается четким.
Рис. 2. Воздействие водной среды на зрительное восприятие человека.
Однако это изображение не совсем такое, как при наземном видении. Хотя мы и окружили глаз воздушной средой, имеется еще одна среда, вернее, комбинация различных сред — стекло лицевой маски и вода. Показатели преломления этих веществ различны, поэтому световые лучи преломляются даже в оптически гладком стекле. Подобная рефракция не нарушает, однако, четкости изображения на сетчатке, хотя и сужает поле зрения. В результате предметы, рассматриваемые человеком под водой через лицевую маску или защитные очки, будут казаться ему больше, чем они есть на самом деле, до тех пор, пока не произойдет сенсорной адаптации. Такое «увеличение» в результате сужения на 25% поля зрения помогает лучше разглядеть близлежащие предметы при выполнении подводных работ. Это единственный пример «усиления» сенсорного восприятия человека за счет физических особенностей подводной среды.
Зрительное восприятие в стрессовых ситуациях. В нормальной обстановке трудно, на первый взгляд, установить зависимость остроты сенсорного восприятия от психологических моментов. Лишь совсем недавно было доказано, что в чуждой или агрессивной среде при стрессовых ситуациях эта очень важная взаимосвязь действительно имеет место. Механизм этой взаимосвязи пока еще изучен не полностью, но результаты исследований свидетельствуют о том, что на опасность человек реагирует совсем не так, как нам хотелось бы. Казалось бы, сенсорная система должна реагировать на опасность повышением чувствительности. Однако исследования, проведенные профессорами Калифорнийского университета Г. Уэлтманом и Г. Эгстремом, показывают, что в стрессовых условиях испытуемые утрачивают остроту зрения, а при достаточно сильном стрессе зрение испытуемых становится концентрически суженным, или трубчатым. Поскольку погружение в воду, особенно на значительную глубину, ставит человека в стрессовую ситуацию, можно утверждать, что указанное явление вкупе с сужением поля зрения за счет оптических особенностей водной среды становится важным фактором при оценке работоспособности человека под водой.
Цветовое восприятие. Изменение цветового восприятия под водой носит чисто физический характер и имеет место лишь в том случае, если объект видения освещается естественным светом. Когда солнечный свет проникает в воду, часть его отражается от поверхности воды. Та же его часть, которая попадает в водную среду, тотчас подвергается воздействию ее оптических свойств. На рис. 3 показана относительная способность цветов видимой части спектра проходить через прозрачную морскую воду. Первым поглощается красный цвет. Дальше всех проникают сине-зеленые составляющие видимой части спектра. Влияние этого на зрительное восприятие очевидно. Как следует из графика, красные цвета в прозрачной морской воде исчезают на глубине около 10,7 м (35 футов). Это означает, что любой красный объект на такой глубине, видимый в лучах света, идущего с поверхности моря, будет выглядеть не красным, а тусклым, буровато-серым. Вне пределов проникновения красной составляющей солнечного света любой красный предмет, освещенный источником света, содержащего эту составляющую видимого спектра, будет восприниматься человеком как красный. Аналогичное явление происходит с другими цветами на соответствующем расстоянии от поверхности моря. Поскольку водолазы, погружающиеся на значительные глубины, пользуются преимущественно искусственными источниками света, изменение цветовосприятия под водой представляет в основном теоретический интерес.
Рис. 3. Распространение световой энергии в воде. На заштрихованном участке графика показана дальность распространения световой энергии в морской воде неподалеку от берега (данные приблизительные). Красный свет исчезает в морской воде на глубине 9—12 м, сине-зеленая часть видимого спектра проникает на глубину свыше 487 м.
Водолазное дело стало бы на редкость привлекательным занятием, если бы то, чего не видит или о чем не знает водолаз, не могло причинять ему вред. Поле зрения нашего водолаза уже сужено за счет физических и психологических факторов, однако эти факторы отступают на второй план, когда речь заходит о раг боте водолаза в мутной воде. В водолазном деле мутная вода означает изоляцию водолаза, ориентирование на ощупь, стрессовые ситуации. Люди, знакомые с водолазным делом лишь по кинофильмам и фотоснимкам, просто не могут представить себе условий, в которых приходится работать водолазам.
Вода становится мутной от взвешенных в ней мелких частиц нерастворимого вещества. Степень мутности и ее влияние варьируется в зависимости от места. В нью-йоркской гавани, например, видимость в воде сокращается до 7,5 см и менее. Любой свет, проникающий с поверхности, рассеивается и отражается в мутной воде настолько беспорядочно, что им практически невозможно пользоваться. В чистых прибрежных районах видимость варьируется в пределах от 90 см до 4,5 м. В открытом море видимость зависит от течений и ветров и может достигать 60 м. Мутность уменьшает радиус обзора и может снизить видимость до такого минимума, который бывает при густом тумане в надводных условиях.
Техника освоения морских глубин. Пер. с англ. Л., “Судостроение”
Дж.Кенни.
Источник
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
