Вода под лучами солнца

Свет проникает в толщу воды на глубину. Как глубоко в толщину воды проникает солнечный свет?

Огромное значение в жизни водоемов имеет свет и его проникновение. От этого зависит жизнь растений и организмов: чем дальше свет будет проходит в толщу воды, тем глубже будут расти растения. Но при изучении вопроса о проникновении света нужно учесть множество «переменных».

Факторы, влияющие на проникновение света

Свет проникает в толщу воды на глубину, при этом освещение зависит от разных внешних факторов. Например, при закате солнца меньшее количество света проходит под слои воды, чем в полдень, а на севере он проникает хуже, чем на юге и т. д.

Вода в водоемах не бывает чистой, в ней обязательно присутствуют разные вещества: грунт, пыль, остатки разлагающихся организмов, ил, мелкие животные и растительность, пузыри воздуха, газ. А при дополнении таких факторов как ветер, конвекционные потоки, атмосферные явления, мутность воды увеличивается.

Особенно крупным водоемам это достается от рек, впадающих в них. Все эти частицы поглощают иди ослабляют свет. Лучи, которые встречают на своем пути подобные препятствия, изменяются и могут рассеиваться по сторонам. От этого и зависит, проникает свет в толщу воды на глубину или нет.

Наиболее прозрачная вода была зафиксирована в Саргассовом море, там она достигала шестидесяти шести метров, а в Азовском — не более двенадцати сантиметров.

Солнечный луч

Он состоит из видимых и невидимых спектров, инфракрасные и ультрафиолетовые относятся к последнему. Вода в море по-разному вбирает в себя световые лучи. Так на глубине в половину метра поглощается только инфракрасное излучение, поэтому свет на такой глубине белый.

Если погрузиться на пять метров, то к свету добавляются еще другие оттенки: синий и зеленый. Чем глубже уровень, тем больше поглощаются красные и желтые, а остаются синие и зеленые цвета. Если опуститься на глубину в пятьдесят метров, море будет приобретать синюю окраску.

Одним американским ученым было проведено исследование без применения различных приборов, чтобы проверить: свет проникает в толщу воды на глубину или нет. Он был погружен в специальном аппарате на 900 метров в районе Саргассового моря. Так на уровне 50 метров он видел воду в зеленом цвете, 60 — в сине-зеленом, 180 — чисто в синем цвете, 300 м в черно-синем, 580 — был еле виден свет, а наиболее нужные для водных организмов красные и желтые лучи пропали самыми первыми.

Свет для растительности вод

С помощью разных приборов лучи можно зафиксировать и в очень глубоких местах, но для растительности этого уже мало, фотосинтезу нужно больше красного света, отсюда и скудная растительность на глубине двухсот метров, даже прозрачного моря. В Балтийском море донная флора распространяется не ниже двадцати метров, а в Средиземном — на ста шестидесяти.

Интересен тот факт, что растительность морей растет более равномерно по горизонтали, чем на земле — это говорит об одинаковом распределении солнечных лучей и минеральных веществ, необходимых для них.

Проникает свет в толщу воды на глубину или нет влияет также на окрас животного мира и растений. Если в верхних слоях живность окрашена в бурые и красные оттенки, то на глубинах преобладают черные и лишенные цвета животные.

Хотя солнечный свет не проникает в толщу воды океана до самого дна, однако глубина не совсем черная без него. В той темноте попадаются точки света — это светящиеся рыбы, которые используют свое умение для привлечения добычи. На такой глубине не солнце или малые крупицы его света — ресурс для существования: сера и кислород, которые выделяются из термальных растворов, являются источником жизни.

Проникновение света в воду и лед

Из вышесказанного понятно, что разные частицы задерживают свет и его проникновение в воду, а тем более снег и лед в зимнее время года. Так ледяной слой в 50 сантиметров пропустит менее 10 процентов света, а если он еще и покрыт снегом, проникновение будет всего в 1 процент.

До какой глубины проникает свет в толщу Байкала

При изучении вопроса о глубине проникновения света в Байкале, в 2012 году учеными случайно установлен факт, «свечения» воды в этом озере, но глазам человеческим этого увидеть не дано, это лишь подтверждается специальными приборами.

Оказывается, что вода этого озера производит свет в любом месте, но на глубине уменьшается его насыщенность. Недалеко от острова под названием Ольхон, где находится станция, был установлен факт минимального свечения — сто фотонов. Этот феномен связывают с чистотой воды, а его интенсивность — с временем года.

С середины зимы жизнь «свечения» как будто замирает, а далее возрождается. В то время, когда проводились исследования, начало возрождения пришлось на таинство Крещения. Факт свечения воды в этом месте недостаточно изучен, это еще только предстоит ученым.

Ранее при исследовании вопроса о том, как глубоко в толщину воды проникает солнечный свет в этом озере, была выдвинута цифра в 100 метров, но космические исследования показали, что дно можно увидеть на глубине в 500 метров. Отсюда предполагается, что лучи могут проникнуть до 1000 метров. И этот вопрос сегодня подлежит обширному исследованию.

Глубоководники утверждают, что, опустившись на 800 метров, можно еще увидеть дневной свет, а исчезновение его полностью при регистрации фотопластинкой происходит на 1500 метрах.

Источник

Очистка воды солнечным светом

Вода – это жизнь. Без источника чистой воды для питья и приготовления пищи человеку грозят тяжелые заболевания и верная смерть. В развитых странах чистая питьевая вода считается чем-то само собой разумеющимся.

В развивающихся странах доступ к питьевой воде часто означает большие расстояния, и нет никакой гарантии, что как только вы туда доберетесь, это вода окажется достаточно чистой.

Австрийское социальное предприятие Helioz разработало недорогое устройство, которое использует солнечную энергию для дезинфекции воды сомнительного качества. WADI, так называется устройство, обнаруживает и вычисляет интенсивность, ультрафиолетовых лучей, необходимых для очистки, и это позволяет пользователю узнать, когда вода станет безопасной для питья.

Солнечная дезинфекция воды является простой процедурой: загрязненную воду помещают в прозрачную ПЭТ-бутылку и подвергают воздействию солнечного света в течение определенного количества времени в зависимости от интенсивности УФ.

Солнечное УФ-излучение убивает в воде болезнетворные микроорганизмы, вызывающие диарею. Швейцарский федеральный технологический институт Цюриха (Swiss Federal Institute of Technology (ETH)) рекомендует выдерживать воду на солнце около 6 часов для полной очистки, однако полевые испытания, проведенные Helioz, показали, что процесс может идти гораздо быстрее, так как напрямую зависит от погодных условий.

У восточного побережья Центральной Индии, например, тесты показали, что микробиологическая дезинфекция может занять всего 45 минут под ярким небом и относительной интенсивности солнца в течение апреля месяца.
WADI измеряет УФ-излучение Солнца и при этом рассчитывает продолжительность процесса дезинфекции. Как только достаточное количество УФ-излучения попало в бутылку, WADI оповещает пользователя, что вода безопасна для питья.

Как использовать WADI:

1) Наполните ПЭТ-бутылку водой
2) Закрепите WADI на бутылку (аналогично крышке)
3) Нажмите на кнопку старта.
4) Оставьте бутылку с WADI под солнечными лучами
5) Дождитесь, когда на WADI появится веселый смайлик вместо грустного
6) Вода готова к употреблению

Компания обращает внимание, что для солнечной дезинфекции вода должны быть относительно чистой (макс. 30 NTU — Nephelometric Turbidity Units – единица измерения мутности). Все бутылки должны быть прозрачными, чистыми, без царапин и этикеток.

WADI был разработан для использования людьми, без особой специальной подготовки. В большинстве южных стран, дети и женщины, отвечающие за питьевую воду, не умеют ни читать, ни писать. Helioz добавляют к своим продуктам изображения с пояснениями, что позволяет легко понять процесс.

Полевые испытания в Африке

Источник

Влияние солнца на цвет океана, или Почему вода в океане синяя

Люди сотни лет пытались понять, почему океан синий. Одна идея состоит в том, что он отражает небо. И это действительно так — облака видны на его поверхности. С берега в солнечный день океан может казаться темно-синим. Или серым, когда шторм. Или даже он может стать ярко-розовым на восходе или закате. Но если мы погрузимся под воду, синий цвет останется. В глубине вода не отражает небо. Синий оттенок создается самой водой.

Взаимодействие солнечного света и воды

Солнечный свет содержит полный спектр видимых цветов, от красного до фиолетового. Свет разных цветов имеет различную длину волны. Красный испускает длинные волны. Другие цвета владеют более короткими длинами волн, самые крохотные из которых относятся к синему и фиолетовому.

Когда свет проходит через водоем, цвета с более длинными волнами поглощаются водой, причем самые длинные волны рассеиваются первыми. Как только мы опускаемся под воду на несколько метров, красные и оранжевые цвета полностью исчезают. Далее идут желтый и зеленый. Синий и фиолетовый имеют самые короткие волны видимого света, поэтому они могут проникать в глубокие слои. Эти волны разбрасываются частицами в воде, из-за чего кажется, что сама вода синего цвета.

Как влияют на солнечный свет иные факторы

Другие вещи могут изменить цвет воды. Ил и песок смываются с суши в океан. Или бурлящие волны поднимают их со дна моря. Эти отложения отражают длинные волны света, придавая воде оттенки коричневого. Вода также может казаться зеленой или красной в районах с большим количеством фитопланктона. Эти крошечные водоросли живут у поверхности, превращая солнечный свет в энергию, питающую экосистему океана. Они содержат такие молекулы хлорофилла который поглощает световые волны одних длин и отражает другие.

Неглубокие участки с чистой водой часто кажутся бирюзовыми. Это потому, что свет достигает дна океана. Он отскакивает от песчаного дна, что делает воду ярко-голубой. Очень мелкие участки все еще имеют некоторые длины волн зеленого цвета. Это создает зелено-синие оттенки, которые мы видим в районах вокруг островов и рифов — например, в Карибском море.

Погружение в глубины океана

Конечно, по мере того как мы погружаемся все глубже и глубже, в итоге солнечный свет исчезнет. В результате многие глубоководные организмы будут либо черными, либо красными. Это связано с тем, что красная поверхность поглощает синий цвет, эффективно делая этих животных невидимыми при небольшом количестве солнечных лучей, проникающих сверху. В то же время многие организмы, живущие в глубинах океана, развили способность производить свой собственный свет, известный как биолюминесценция. Они используют его, чтобы общаться с другими животными, находить себе пару и охотиться за пропитанием.

Источник

Опасное солнце: почему в воде загораешь быстрее, и почему облезает кожа. Часть 5

В первой части мы говорили про опасность солнца в целом и SPF-фактор. Во второй части — про тепловой удар. В третьей — про солнечные ожоги. В четвёртой — про фотостарение. Теперь же постараемся разобраться в теме молниеносного загара в воде, и чем это опасно, а также, почему слезает кожа. В этом нам помогли разобраться специалисты Детской клиники МЕДСИ — врач-дерматолог Тихонова Виктория Александровна и врач-дерматолог Авагян Лусинэ Амуровна.

Вода действует, как линза

фото: senivpetro/freepik.com

Как известно, солнечный луч состоит из видимого и невидимого спектров. Первая часть спектра способна восприниматься человеческим глазом, а вторая, включающая в себя тепловые инфракрасные и ультрафиолетовые лучи, нет. При этом невидимая часть УФ-лучей, в свою очередь, делится на три типа:

• Коротковолновые лучи (UVС) — являются самыми опасными для человека, но они, к счастью, полностью задерживаются озоновым слоем и не достигают поверхности Земли.
• Средневолновые лучи (UVВ) — поглощаются атмосферой, но способны частично достигать земной поверхности. Именно эти лучи отвечают за возникновение загара. Они оказывают воздействие на поверхностный слой кожи, стимулируя выработку меланина, придающего ей тёмный оттенок.
• Длинноволновые лучи (UVА) — беспрепятственно проходят сквозь озоновый слой и стекло, способны проникать в кожу, снижая её упругость и эластичность и ускоряя старение, выражающееся в образовании пигментных пятен и морщин. Интенсивность такого излучения практически не зависит от времени года.

Вода, как пресная, так и солёная, обладает избирательной (селективной) способностью к поглощению солнечных лучей. Так, инфракрасные лучи поглощаются только до 50 см, средневолновые — до 5 метров, а длинноволновые — до 10 метров и более. При этом часть лучей, попадающих на поверхность воды, отражается, а остальные преломляются и входят в неё, постепенно рассеиваясь на определённой глубине (соотношение между отражёнными и преломлёнными световыми потоками зависит от высоты Солнца — чем оно ниже, тем больше лучей отражается от поверхности воды). Таким образом, вода действует по принципу линзы. Проще говоря, она гораздо сильнее, чем суша, притягивает солнечные лучи, а потом отражает часть из них, из-за чего интенсивность облучения объектов, находящихся на поверхности моря, увеличивается в несколько раз.

Почему в воде загораешь быстрее

фото: freepik.com

Для того чтобы ответить на вопрос, нужно в первую очередь разобраться в механизме возникновения загара. В базальном слое эпидермиса находятся специализированные клетки — меланоциты, основной функцией которых является защита организма от агрессивного воздействия ультрафиолета. Как только солнечные лучи попадают на кожу человека, эти клетки начинают вырабатывать меланин (природный пигмент), способный поглощать свет в УФ-диапазоне, защищая тем самым ткани от лучевого повреждения. Чем дольше человек подвергается инсоляции (облучение солнечной радиацией), тем больше меланина накапливается в меланоцитах. Следует отметить, что загар возникает под воздействием нескольких видов световых лучей. В ультрафиолетовом спектре основное биологическое значение имеют средневолновые лучи (типа В) и длинноволновые (типа А). Первые способствуют синтезу нового меланина в коже, а вторые активизируют пигмент, накопленный меланоцитами ранее.

Как уже было сказано выше, вода обладает способностью поглощать и отражать солнечные лучи. Когда человек находится в воде, он подвергается инсоляции и сверху (отражёнными световыми потоками), и снизу (преломлёнными лучами). Чтобы защитить организм от такого воздействия, клетки-меланоциты начинают усиленно синтезировать меланин, в результате чего части тела, находящиеся над водой, быстро покрываются загаром. Кстати, загореть можно и под водой (на небольшой глубине). Это объяснятся тем, что лучи УФ-спектра, проникая сквозь толщу воды, рассеиваются не сразу и успевают активизировать накопленный под влиянием средневолновых лучей меланин. Самая большая опасность «водного» загара таится в том, что человек, купающийся в водоёме, практически не чувствует болевых ощущений (прохладная вода их притупляет) и зачастую не успевает вовремя принять меры по предотвращению ожогов.

Меры предосторожности

фото: halayalex/freepik.com

Чтобы отдых на пляже не омрачился неприятными последствиями, нужно соблюдать ряд важных правил:

• приехав на отдых на водоём нужно начинать загорать именно в тени, чтобы кожа адаптировалась к интенсивному воздействию ультрафиолетовых лучей.
• старайтесь посещать пляж только в те периоды, когда солнечная активность снижена — до полудня и после 16 часов дня;
• обязательно пользуйтесь солнцезащитными средствами с высоким индексом SPF;
• если вы планируете не только загорать, но и купаться, используйте водостойкие средства. Однако, солнцезащитными кремами нужно пользоваться каждые два часа или после каждого контакта с водой (согласно инструкции);
• после выхода из воды вытирайте кожу полотенцем, поскольку оставшиеся на ней капли воды, как оптические линзы, увеличивают интенсивность ультрафиолета;
• старайтесь не находиться в воде слишком долго, чтобы избежать переохлаждения организма и возникновения ожогов;
• отправляясь кататься на скутере или лодке, надевайте футболку и головной убор.
• после загара тело очищаем и наносим увлажняющую косметику. Можно использовать закрепляющие средства для загара, которые содержат полезные элементы для восстановления водного баланса истощённых тканей.

Проводя отпуск на море, не забывайте, что всё хорошо в меру: чрезмерное увлечение солнечными ваннами может привести к иссушению кожи, появлению преждевременных морщин и пигментных пятен. Будьте внимательны и предусмотрительны, бережно относитесь к своему здоровью, и тогда ничто не сможет помешать вам в полной мере насладиться летним отдыхом.

Поможет ли тень

фото: lifeforstock/freepik.com

Большинство ошибочно полагают, что в тени можно укрыться от ультрафиолетового излучения. На самом деле это не так. Ультрафиолетовые лучи обладают способностью отражаться от зеркальных поверхностей, например, от воды, и попадать на тело человека. Поэтому загореть можно даже в тени.

Под влиянием двух типов ультрафиолетовых лучей происходит закрашивание кожи в шоколадный оттенок, а именно:

Ультрафиолетовое излучение типа UVA обладает способностью проникать в глубокие слои эпидермиса, обезвоживать клетки и приводить к фотостарению. При этом есть возможность быстрого получения шоколадного или бронзового оттенка. Ультрафиолетовые лучи UVB полезны для организма, ведь имеют способность ускорять синтез витамина D, улучшать обменные процессы и повышать опорные функции.

Как первый, так и второй тип являются солнечной радиацией, которая распространяется как под прямым влиянием, так и в тени. При этом в последнем случае уменьшается интенсивность UVA лучей, поэтому удаётся получить больше пользы для организма одновременно с лёгким загаром. Именно поэтому рекомендуется загорать в тени, чтобы чувствовать себя молодым и красивым.

Загар в тени имеет большое количество преимуществ: удаётся избежать солнечных ожогов и злокачественных опухолей, ускорить синтез полезных микроэлементов в организме, получить красивый равномерный золотистый оттенок кожи без пигментных пятен.

Северное солнце или южное

фото: pixabay.com

Разница между ультрафиолетовым излучением на севере и юге есть, и она обусловлена тем, под каким углом солнечные лучи падают на поверхность нашей планеты. В районе экватора жарче всего, потому что здесь лучи Солнца самые короткие и падают на Землю под прямым углом — отвесно.

Отдаляясь от экватора, лучи становятся длиннее. Они уже не напрямую попадают на поверхность планеты, а как бы скользят по ней. Поэтому холоднее всего у полюсов. Таким образом, на северных территориях загореть сложнее, чем на южных.

Очевидно, что в тёплых южных регионах загар появляется буквально за считанные часы пребывания на солнце. Особенно если речь идёт о человеке, организм которого не привык к высоким дозам УФ-излучения.

К слову, кожа действительно способна адаптироваться к солнечной радиации. Для равномерного загара советуют сперва выходить на солнце ненадолго, постепенно увеличивая время.

В северных и южных широтах есть свои особенности. Например, обитателям тропиков необходимо защищаться от излишнего воздействия УФИ. А те, кто живут, например, в Санкт-Петербурге, могут не опасаться солнечных лучей в период с середины октября до середины марта. В это время излучение, способное вызвать загар, не достигает поверхности Земли.

Для южного загара характерна более интенсивная выработка меланина, так как активность УФ-излучения выше. В северных широтах меланин тоже вырабатывается, но медленнее. Его опережает процесс ороговения верхних клеток кожи. А на юге всё наоборот. Поэтому северный загар намного дольше держится, но и оттенок у него не бронзовый, а сероватый.

Интересный факт: загар, полученный в умеренных широтах, считается более полезным, стойким. Здесь действуют ультрафиолетовые лучи мягкого типа, которые не вызывают болезненные формы эритемы.

Опасность загара в дневное время

фото: tirachard/freepik.com

Солнечные ванны в дневное время намного опаснее, чем может показаться. Первая и самая очевидная причина — качество загара. В пик солнечной активности велика возможность обгореть. Кожа покраснеет и облезет, такой загар будет недолговечным. Солнечные ожоги очень вредны для кожи. Кожа быстрее стареет, могут возникнуть пигментные пятна, повышается риск возникновения онкологии.

Помимо солнечного ожога, в дневные (самые жаркие) часы можно легко получить солнечный удар, который проявляется тошнотой, вялостью, головной болью, тяжестью в груди, иногда даже обмороками.

В какое время суток лучше загорать на солнце

Загар появляется в результате воздействия на кожу ультрафиолетовых лучей. В небольших дозах ультрафиолет полезен для человека — он участвует в образовании витамина D и эндорфинов, гормонов радости. Но когда его слишком много, начинаются проблемы.

Как же понять, когда кожа получает достаточно лучей, а когда — слишком много? Дело в том, что в течение дня солнце посылает на нашу планету разное количество ультрафиолета. Больше всего лучей поступает на Землю днём, когда солнце находится в зените. В эти часы загорать не стоит, так как организм может получить слишком много ультрафиолета.

фото: tirachard/freepik.com

Выделяют две периода для безопасного загара — до 11 часов и после 16. Именно в это время выделяется допустимая доза ультрафиолетового излучения. Конечно, если загорать только утром и вечером, то кожа обретёт красивый цвет не сразу, зато шоколадный оттенок сохранится надолго.

Хотя утренние и вечерние часы являются безопасными, это не значит, что можно валяться на пляже всё время. Загорать можно не больше 2 часов в день. Но идти к этому нужно постепенно. В первый день полежите на солнце не более 20 минут, потом это время можно увеличивать примерно на 10 минут ежедневно.

Не стоит забывать и о температуре. Если она превышает 25 °C, то загар даже в утренние и вечерние часы не будет безопасным — есть риск теплового удара. Находясь в местах с очень жарким климатом, проводите под солнцем не более 5 минут в день.

Если вы отдыхаете у моря, особенно важно соблюдать осторожность. Прохладный бриз от воды может скрыть то, насколько высока температура воздуха, поэтому следите за тем, в какое время вы загораете и сколько минут лежите под солнцем.

Наличие облаков тоже не делает загар безопасным. Дело в том, что ультрафиолетовые лучи не задерживаются в облаках, а спокойно проходят сквозь них. Вы не чувствуете жара, из-за чего может возникнуть иллюзия того, что загорать безопасно. На самом деле это не так. Независимо от погодных условий принимайте солнечные ванны до 11 или после 16 часов.

Загорать днём, когда солнце активно, не только неэффективно, но и опасно. Чтобы получить красивый загар и не навредить здоровью, следуйте правилам, находитесь под солнцем только в подходящее время.

Шелушение кожи

фото: freepik.com

Если кожа повреждена из-за чрезмерного пребывания на солнце, то повреждается сразу большое количество клеток кожи, происходит отслоение наружного слоя эпидермиса («слезает кожа»). При длительном воздействии ультрафиолета, верхний слой получает микроожог, после чего отмирает и отторгается. Этот происходит для того, чтобы защитить от солнечных лучей более глубокие слои кожи — это вообще одна из важнейших физиологических защитных функций кожи от ультрафиолетового излучения.

Процесс шелушения кожи после загара говорит только об одном — вы получили солнечный ожог, ускорив в несколько раз естественный механизм старения и отмирания старых клеток кожного покрова.

Погибшие клетки эпидермиса начинают интенсивно отслаиваться, отторгаясь организмом, при этом происходит обновление кожного покрова. Постоянное обновление омертвевших клеток кожи на живые — явление нормальное. Однако происходить такое обновление должно незаметно и постепенно. Если же появляются струпья, то это говорит о нарушении правил безопасного загара. При этом нельзя обдирать кожу или использовать различные виды скрабирования, что может привести к неприятным последствиям для кожи. Если усиленно помогать коже отшелушиваться, есть риск зацепить место соединения мёртвого слоя эпидермиса с живым. Иными словами, потянув за слой мёртвой кожи, вы рискуете буквально отодрать некоторый участок живого кожного покрова! А там образуется повреждение на коже, через которое в организм может попасть инфекция. В результате этого может начаться нагноение.

Также не стоит расчёсывать кожу. Дело в том, что образующийся на теле свежий слой кожи (взамен шелушащейся) ещё не очень прочен. Его можно легко повредить ногтями, что грозит присоединением вторичной инфекции.

фото на обложке: solominphoto/freepik.com

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник