Підводний зір
Промені світла заломлюються коли вони переходять із одного середовища до іншого; величина на яку промінь заломлюється визначається показником заломлення двох середовищ. Якщо одне з середовищ має особливу вигнуту форму, воно буде мати ефект лінзи. Око теж має форму лінзи, яке фокусує зображення на сітківку. Наші очі адаптовані дивитися в повітряному середовищі. Вода, однак, має приблизно той самий показник заломлення що і рогівка (приблизно 1.33), що значно обмежує властивості фокусування рогівки. Коли наші очі у воді, замість того щоб фокусувати зображення на сітківці, вони фокусують його значно позаду за сітківкою, і в результати ми бачимо дуже розмите зображення як при далекозорості.[1][2]
Показник заломлення води значно відрізняється від повітряного, і він має вплив на фокусування ока у воді. Більшість тварин мають очі адаптовані або для того, щоб бачити в повітрі або у воді, і не мають нормальної можливості фокусувати зір в іншому середовищі.
Лінзи кришталиків очей риб дуже опуклі, майже сферичні, і їх показник заломлення більший ніж в усіх тварин. Ці властивості надають їм можливість правильно фокусувати світлові промені й отримувати правильне зображення на сітківці. Такі опуклі лінзи отримали назву "риб'яче око" в фотографії.
Одягаючи пласку підводну маску, люди можуть чітко бачити під водою.[1][2][3] Плоске вікно підводної маски відділяють очі людини від води, утворюючи шар повітря. Промені світла потрапляючи з води на плоске паралельне вікно, яке змінює їх напрям мінімально при переході через матеріал самої поверхні.[1] Але при переході цих променів через вікно у повітряний простір між оком людини і склом, заломлення світла буде помітним. Світло проходить той самий шлях і заломлюється тим самим способом, що і при спостереженні за рибою в акваріумі.
При пірнанні із підводною маскою або окулярами, об'єкти під водою будуть відображатися на 33% більшими (34% більшими у солоній воді) і на 25% ближчими ніж вони є насправді.[1] Також помітними будуть викривлення і хроматична аберація.
Вода поглинає світло[1] і величина його згасання є функцією частоти. Іншими словами, коли світло проходить через воду на великі відстані різні кольори поглинаються водою не однаково. Поглинання кольору також залежить від каламутності води і складу розчинених речовин.
Вода переважно поглинає червоне світло, і меншою мірою поглинає жовте, зелене і фіолетове світло, тому колір, який менше за все поглинається водою це блакитний колір.[4] Тверді частинки і розчинені речовини можуть поглинати світло різних частот, і це впливатиме на колір при зануренні на глибину, що зазвичай проявляється як зеленуватість берегової, і темно червоно-коричневий колір прісної води в річках і озерах через розчинену там органічну матерію.
| Колір | Середня довжина хвилі | Орієнтовна глибина повного поглинання |
|---|---|---|
| Ультрафіолет | 300 нм | 25 м |
| Фіолет | 400 нм | 100 м |
| Синій | 475 нм | 275 м |
| Зелений | 525 нм | 110 м |
| Жовтий | 575 нм | 50 м |
| Помаранчевий | 600 нм | 20 м |
| Червоний | 685 нм | 5 м |
| Інфра-червоний | 800 нм | 3 м |
Видимість вимірюється дистанцією на якій можливо розгледіти об'єкт або світло. Теоретична видимість чорного тіла в прозорій воді, визначена на основі оптичних властивостей води для світлової хвилі 550 нм, становить 74 м [5]
Стандартним способом вимірювання підводної видимості є визначення дистанції, на якій можна розгледіти Диск Секкі. Дальність підводної видимості, як правило, обмежується мутністю води. В дуже чистій воді видимість може сягати приблизно 80м,[6] а рекорд із диском Секкі в 79 м був зареєстрований у береговій ополонці на сході моря Ведделла в Антарктиці.[6] В інших морських водах, глибина Секкі знаходиться в межах від 50 до 70 м при більшості вимірювань, включаючи заміри рекорду 1985 р, що становив 53 м Східних водах Тихого Океану і до 62 м в тропічній його частині. Такий рівень видимості важно знайти на поверхні прісної води.[6] В озері Крейтер, Орегон, що завжди відмічалося своєю прозорістю, найбільша зареєстрована глибина видимості Секкі становила при 2 м диску 44 м.[6]
- ↑ а б в г д Adolfson J; Berghage, T (1974). Perception and Performance Under Water. John Wiley & Sons. ISBN 0-471-00900-8.
- ↑ а б Luria SM, Kinney JA (March 1970). Underwater vision. Science. 167 (3924): 1454—61. doi:10.1126/science.167.3924.1454. PMID 5415277. Процитовано 6 липня 2008.
- ↑ Weltman G, Christianson RA, Egstrom GH (October 1965). Visual fields of the scuba diver. Hum Factors. 7 (5): 423—30. PMID 5882204.
- ↑ Hegde, M (30 вересня 2009). The Blue, the Bluer, and the Bluest Ocean. NASA Goddard Earth Sciences Data and Information Services. Архів оригіналу за 26 квітня 2011. Процитовано 27 травня 2011.
- ↑ Smith & Baker 1981 in R. J. Davies-Colley & D. G. Smith, 1995, Optically pure waters in Waikoropupu ('Pupu') Springs, Nelson, New Zealand, New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 1995: Vol. 29: 251-256, 0028-8330/95/2902-0251, The Royal Society of New Zealand, 1995
- ↑ а б в г R. J. Davies-Colley & D. G. Smith, 1995, Optically pure waters in Waikoropupu ('Pupu') Springs, Nelson, New Zealand, New Zealand Journal of Marine and Freshwater Research, 1995: Vol. 29: 251-256, 0028-8330/95/2902-0251, The Royal Society of New Zealand, 1995. http://www.tedperkins.com/nz/images/GB/65.pdf Retrieved 19 October 2013