Introducere în oceanografie

energia radiantă de la soare este importantă pentru mai multe procese oceanice majore:

• clima, vânturile și curenții oceanici majori depind în cele din urmă de radiația solară care ajunge pe Pământ și încălzește diferite zone în grade diferite.
• lumina soarelui încălzește apa de suprafață unde trăiește multă viață oceanică.
• radiația solară oferă lumină pentru fotosinteză, care susține întregul ecosistem oceanic.

energia care ajunge pe Pământ de la soare este o formă de radiație electromagnetică, care este reprezentată de spectrul electromagnetic (figura 6.5.1). Undele electromagnetice variază în ceea ce privește frecvența și lungimea de undă. Undele de înaltă frecvență au lungimi de undă foarte scurte și sunt forme de radiație cu energie foarte mare, cum ar fi razele gamma și razele X. Aceste raze pot pătrunde cu ușurință în corpurile organismelor vii și pot interfera cu atomii și moleculele individuale. La celălalt capăt al spectrului sunt unde cu lungime de undă mică, cu lungime de undă lungă, cum ar fi undele radio, care nu reprezintă un pericol pentru organismele vii.

cea mai mare parte a energiei solare care ajunge pe Pământ este în domeniul luminii vizibile, cu lungimi de undă cuprinse între aproximativ 400-700 nm. Fiecare culoare a luminii vizibile are o lungime de undă unică și împreună alcătuiesc lumina albă. Cele mai scurte lungimi de undă sunt la capătul violet și ultraviolet al spectrului, în timp ce cele mai lungi lungimi de undă sunt la capătul roșu și infraroșu. Între timp, culorile spectrului vizibil cuprind familiarul „ROYGBIV”; roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet.

apa este foarte eficientă în absorbția luminii primite, astfel încât cantitatea de lumină care pătrunde în ocean scade rapid (este atenuată) cu adâncimea (figura 6.5.2). La o adâncime de 1 m, rămâne doar 45% din energia solară care cade pe suprafața oceanului. La o adâncime de 10 m, doar 16% din lumină este încă prezentă și doar 1% din lumina originală este lăsată la 100 m. nici o lumină nu pătrunde dincolo de 1000 m.

în plus față de atenuarea generală, oceanele absorb diferitele lungimi de undă ale luminii la rate diferite (figura 6.5.2). Lungimile de undă de la capetele extreme ale spectrului vizibil sunt atenuate mai repede decât acele lungimi de undă din mijloc. Lungimile de undă mai lungi sunt absorbite mai întâi; roșu este absorbit în partea superioară de 10 m, portocaliu cu aproximativ 40 m, iar galbenul dispare înainte de 100 m. Lungimile de undă mai scurte pătrund mai departe, lumina albastră și verde atingând cele mai adânci adâncimi.

aceasta explică de ce totul apare albastru sub apă. Culorile pe care le percepem depind de lungimile de undă ale luminii primite de ochii noștri. Dacă un obiect apare roșu pentru noi, asta se datorează faptului că obiectul reflectă lumina roșie, dar absoarbe toate celelalte culori. Deci, singura culoare care ajunge la ochii noștri este roșu. Sub apă, albastrul este singura culoare a luminii încă disponibilă la adâncime, astfel încât este singura culoare care poate fi reflectată înapoi în ochii noștri și totul are o nuanță albastră sub apă. Un obiect roșu la adâncime nu va apărea roșu pentru noi, deoarece nu există lumină roșie disponibilă pentru a reflecta obiectul. Obiectele din apă vor apărea doar ca culorile lor reale în apropierea suprafeței unde toate lungimile de undă ale luminii sunt încă disponibile sau dacă celelalte lungimi de undă ale luminii sunt furnizate artificial, cum ar fi prin iluminarea obiectului cu o lumină de scufundare.

apa din oceanul deschis pare limpede și albastră, deoarece conține mult mai puține particule, cum ar fi fitoplanctonul sau alte particule suspendate, iar cu cât apa este mai clară, cu atât penetrarea luminii este mai profundă. Lumina albastră pătrunde adânc și este împrăștiată de moleculele de apă, în timp ce toate celelalte culori sunt absorbite; astfel apa apare albastră. Pe de altă parte, apa de coastă apare adesea verzuie (figura 6.5.2). Apa de coastă conține mult mai mult nămol suspendat și alge și organisme microscopice decât oceanul deschis. Multe dintre aceste organisme, cum ar fi fitoplanctonul, absorb lumina în gama albastră și roșie prin pigmenții lor fotosintetici, lăsând verde ca lungime de undă dominantă a luminii reflectate. Prin urmare, cu cât este mai mare concentrația de fitoplancton în apă, cu atât apare mai verde. Particulele mici de nămol pot absorbi, de asemenea, lumina albastră, schimbând în continuare culoarea apei departe de albastru atunci când există concentrații mari de particule suspendate.

oceanul poate fi împărțit în straturi de adâncime în funcție de cantitatea de penetrare a luminii, așa cum se discută în secțiunea 1.3 (figura 6.5.3). Partea superioară de 200 m este denumită zona fotică sau eufotică. Aceasta reprezintă regiunea în care poate pătrunde suficientă lumină pentru a susține fotosinteza și corespunde zonei epipelagice. De la 200-1000 m se află zona disfotică sau zona crepusculară (corespunzătoare zonei mezopelagice). Există încă o lumină la aceste adâncimi, dar nu suficientă pentru a susține fotosinteza. Sub 1000 m se află zona afotică (sau miezul nopții), unde nu pătrunde lumină. Această regiune include majoritatea volumului oceanului, care există în întuneric complet.