Почему вода в Байкале такая прозрачная. Почему в байкале вода чистая и прозрачная


Почему вода в Байкале такая прозрачная

Муниципальное образовательное учреждение

Средняя общеобразовательная школа п. Янталь

Усть-Кутского муниципального образования

Иркутской области

ТЕМА: Почему в Байкале такая

прозрачная вода?

(Проект)

АВТОР: Михайлова Карина

Сергеевна

ученица 5 класса

Янтальской

средней школы

Усть-Кутского района

РУКОВОДИТЕЛЬ: Криводуб Марина

Борисовна

учитель географии

и байкаловедения

п. Янталь 2009 г.

1. Актуальность исследования.

Приятно считать, что основное природное богатство Иркутской области – лес. Но вода ничуть не меньшее богатство. Самый большой запас пресной питьевой воды в мире находится в озере Байкал – 23,6 тыс.куб.км воды высшего качества, 20% мировых пресных вод в жидком состоянии. В Байкале воды больше, чем во всех пяти великих американских озёра всех вместе взятых. Байкальский объём воды в два раза больше, чем в озере Танганьика, в 90 раз больше, чем в Азовском море, в 23 раза, чем в Ладожском озере. Исходя из современных размеров водопотребления в развитых странах (500л на человека в сутки), байкальская вода примерно на 40 лет может обеспечить все население Земли.

2. Определение исследования.

На уроках Байкаловедения, природовения, окружающего мира, я узнала, что в Байкале не только самая пресная но и самая прозрачная вода.

3. Формулировка проблемы

Почему в Байкале такая прозрачная вода?

4. Выдвижение гипотезы

Думаю, что прозрачность воды Байкала зависит от его глубины и гор, обрамляющих Байкал.

5. Проверка гипотезы

Необходимо решить задачи:

- Исследовать разные источники информации;

- Найти и изучить нужную информацию, собрать факты, иллюстративный

материал;

- Разработать план проекта;

- Доказать, что вода в Байкале прозрачна.

6. Объяснение результатов:

Читая журнал « Волна» № 1 1998 год, познакомилась со стихотворением «Байкал мой – Байкал наш» Е. Чичиланова, которое произвел на меня огромное впечатление:

Среди равнин, лесов дремучих,

Высоких гор и острых скал

Синеет дымкою кипучей

Могучий, славный мой Байкал.

В тебя так много рек впадает,

И вытекает лишь одна.

Ее в народе называют

Байкала дочка – Ангара.

Твои просторы взор пленяют

Своей наивной красотой,

И чайки, высоко летая,

Твоей любуются волной.

Камнями берега покрыты,

Их пеной обдает прибой.

Как в сказке старой и забытой,

Меня он манит за собой.

Я вспоминаю с восхищением,

Как в шторм ты бурю побеждал,

Бросая волны с возмущением,

Над ней победу одержал.

Тебя в легендах вспоминаю,

Твой образ главным в песнях стал,

Тебя жемчужным называют,

Могучий, славный мой Байкал.

Также очень много интересного о Байкале и его воде я узнала из уроков природоведения и особенно байкаловедения. Марина Борисовна показывает нам на занятиях видеофильмы о Байкале, перед нами выступают старшие ребята, которые были на Байкале с экспедицией, другие учителя, которые бывают на отдыхе на озере. Это все вызывает еще больший интерес к познанию уникального озера, который есть только в нашей области и мы вправе считать его своим родным и нашим.

7. Подготовка к презентации исследовательского материала:

Для написания отчета меня подтолкнули такие слова:

Байкалу не нужны слова,

Ему нужны теперь дела.

Дела, способные помочь.

Слова – их нечего толочь.

Словами он давно уткан,

Со времен далеких курыкан

Пора ему закон придать,

Пора ему свое отдать.

Токсично – грязевой вулкан-

Байкалу – медленный капкан

И всем живущим у него

И всем поющим про него.

Для этого я использовала возможности текстового редактора Word я набрала на компьютере. Итоговый материал представлен в виде презентации, выполненной в редакторе POWER POINT.

Иллюстративный материал собран во время экскурсий и экспедиций ребятами в 2005, 2007,2008 году в режиме индивидуальной работы с цифровым фотоаппаратом и видеокамерой в 2009 году, в сети Интернет.

Так будем же охранять нашу жемчужину – могучий, славный наш Байкал.

Литература :

1. Рихванова М. « Волна» экологический информационно – методический

Журнал. № 1. 1998 год

2. Дайджест экологической информации. № 47 2004 год

3. Дайджест экологической информации № 13. 2007 год

4.Байкаловедение

5. Озеро Байкал

6. Информационный портал - Байкал-Lake

7. http://www.discoverbaikal.ru: Открой Байкал!

kopilkaurokov.ru

Гидрология Байкала. Прозрачность вод | Моя Бурятия

Гидрология Байкала. Прозрачность водДля определения прозрачности воды в озерах, водохранилищах, морях пользуются белым металлическим диском диаметром 30 см (диск Секки). Диск опускают с судна с помощью лебедки в воду до тех пор, пока он не скроется из виду. Эта глубина считается величиной «условной прозрачности».

В настоящее время широко используются электронные прозрачномеры, которые позволяют фиксировать и записывать прозрачность на различных глубинах.

Наблюдения над прозрачностью Байкала ведутся с начала прошлого столетия и продолжаются в настоящее время. Условная прозрачность воды зависит от коэффициента отражения белого диска, характера освещенности, оптических характеристик воды и т. д. Результаты наблюдений показали, что прозрачность байкальских вод имеет временную и пространственную изменчивость. В глубоководных районах озера, по данным П. П. Шерстянкина, в годовом ходе прозрачности наблюдается два максимума (июнь-июль и декабрь-январь) и два минимума (март-апрель и август-сентябрь). Максимумы связаны с интенсивным вертикальным перемешиванием поверхностных вод с прозрачными глубинными в периоды весенней и осенней гомотермии, а минимумы вызваны интенсивным развитием в верхних слоях фитопланктона и устойчивой плотностной стратификацией, которая образуется летом и зимой (рис. 3.6). На мелководьях и заливах годовой ход прозрачности сглаживается.1

Рис. 3.6. Годовой ход условной прозрачности (Байкал: атлас, 1993). Линии: верхняя – максимальная, средняя – средняя, нижняя – минимальная

Самая высокая прозрачность отмечается в районах наибольших глубин и достигает 40 м, причем с глубиной прозрачность возрастает. По величине максимальной прозрачности Байкалу принадлежит ведущее место среди всех озер мира. Более прозрачными являются моря (65 м), однако появились газетные публикации, что самая высокая прозрачность обнаружена в Южной Атлантике у берегов Антарктиды в холодных водах моря Уэдделла, где диск Секки исчез из виду на глубине более 80 м.

Самая низкая прозрачность на Байкале (до 1 м) зафиксирована в нескольких километрах от дельты Селенги. Это связано с большой мутностью речных вод особенно в периоды половодий и паводков.

В целом же, высокая прозрачность Байкала связана с малым содержанием в его воде взвешенных и растворенных веществ, а также за счет существования некоторого Механизма Самоочищения и Самосохранения (МСС) байкальских вод. Самое распространенное биологическое объяснение этого механизма заключается в том, что микроорганизмы, особенно зоопланктон и, в частности, рачки эпишура в процессе жизнедеятельности профильтровывают через себя в 10–15 раз больше воды, чем годовое ее поступление из всех притоков Байкала.

Другая точка зрения гидрофизическая. Не отвергая биологическое объяснение, считается, что высокая прозрачность вызвана интенсивным вертикальным водообменом, т. е. вентиляцией придонных вод поверхностными за счет фронтов океанического типа, своеобразных подводных водопадов, которые с большой скоростью, от 70 м в сутки в период ледостава и до сотни метров в сутки в период открытой воды, устремляют поверхностные водные массы, содержащие муть, взвешенные вещества и антропогенные загрязнения в придонные области, где эти вещества оседают на дно.2

Источник: Байкаловедение : учеб. пособие / Н. С. Беркин, А. А. Макаров, О. Т. Русинек. – Иркутск : Изд-во Ирк. гос. ун-та, 2009. 

Как измеряется прозрачность воды?

В озерах для приблизительной оценки прозрачности пользуются диском Секки. Это белый металлический диск диаметром 30 см. Его опускают в воду до тех пор, пока он не скроется из виду. Эта глубина и считается прозрачностью. Впервые прозрачность воды с помощью белой фарфоровой тарелки измерили моряки ВМС США в 1804 г. в Средиземном море. Опущенная тарелка была видна до глубины 44 м.

В последние годы для определения прозрачности применяется целый ряд электронных прозрачномеров, которые позволяют определить прозрачность воды на любой глубине, а результаты записать на самопишущих приборах.

Почему в Байкале вода такая прозрачная?

Байкальская вода содержит мало растворенных и взвешенных веществ, поэтому прозрачность превосходит все озерные водоемы мира и приближается к прозрачности вод океанов.

Где в Байкале самая прозрачная вода?

В районе наибольших глубин в южной и средней котловинах. Причем самая большая прозрачность, или самый малый коэффициент ослабления светового потока, не в поверхностных слоях воды, а на глубинах от 250—300 м и до 1000—1200 м.

Эталоном самой высокой прозрачности считалась вода Саргассова моря, находящегося в центре Северной Атлантики, приближающаяся к прозрачности дистиллированной воды. Здесь диск Секки исчезает из виду на рекордной глубине — 65 м. В Байкале по диску Секки прозрачность считалась до 40 м. Однако исследования с помощью электронных прозрачномеров показали, что на глубинах 250—1200 м прозрачность байкальской воды не меньше, чем в Саргассовом море.

Почему граница между мутными паводковыми речными водами и озерной водой резко очерчена?

В момент, когда температура речных вод выше +4°С, а воды в Байкале меньше +4°С, зона контакта этих вод не превышает одного-двух метров даже при шторме. Речная вода, охлаждающаяся в зоне контакта до температуры максимальной плотности, опускается вертикально вниз, образуя резкую границу раздела. При боковом освещении стена мутных паводковых вод видна со стороны прозрачной воды озера до глубины 10—15 м и более.

До какой глубины 1 проникает свет в воду Байкала?

До сих пор было принято считать, что до 100 м. Последние исследования из космоса со спутников показывают, что на фотоснимках виден рельеф байкальского дна и на значительно большей глубине — до 500 м. В таком случае следует предполагать, что свет может проникать до 1000 м, то есть до глубины на порядок большей, чем считалось до сих пор. Так ли это — требуются дополнительные исследования.

Акванавты утверждают, что на глубинах до 800 м привыкший к темноте человеческий глаз может определить проникновение дневного света. Его полное исчезновение, регистрируемое чувствительной фотопластинкой, происходит па глубинах, превышающих 1500 м.

Что такое глубинный рассеивающий слой?

Это слой воды, в котором содержится большое количество живых организмов. В морях в дневное время глубинный рассеивающий слои фиксируют на глубине от 200 до 500 м и более, ночью он поднимается к поверхности. В Байкале также происходит скопление организмов в дневное время на глубинах до 150—200 м, а ночью они поднимаются к поверхности (суточные вертикальные миграции). При поисках косяков рыбы с помощью эхолота с фишлупой ясно вырисовывались рассеивающие слои на глубинах 50—150 м. Вероятно, это скопление планктонных рачков и, возможно, косяков промысловых пелагических рыб — омуля и бычка-желтокрылки, а возможно, и молоди голомянок.

Почему подводные объекты кажутся аквалангистам .более крупными, чем они есть на самом деле?

Аквалангистам, пользующимся маской с плоским стеклом, подводные объекты кажутся увеличенными примерно на 30%. Это вызвано различием коэффициентов преломления света в воде и в воздухе, заключенном в маске. Аквалангист к этому привыкает и бессознательно вводит соответствующую поправку. Однако при подводной фотографии возникают серьезные трудности. Для того, чтобы устранить искажение объекта, стекла в подводных фотобоксах делают изогнутыми. Специальным подбором кривизны стекла можно добиться того, что искажения будут минимальными.

Источник: Галазий Г.И. Байкал в вопросах и ответах. – Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1987. – с. 167

Термины

  1. Озера
  2. Озера прибрежных низкогорий
  3. Долинные озера
  4. Озера в высокогорном поясе
  5. Водный баланс оз. Байкал
  6. Уровенный режим
  7. Волнение
  8. Термический режим воды в озере
  9. Температура воды поверхностного слоя
  10. Распределение температуры воды по глубине
  11. Ледовый режим

Другие ресурсы

  1. Гидрология и гидрохимия Байкала
  2. Водные ресурсы Байкальской природной территории 
  3. Гидрохимия Байкала // Галазий Г. И.
  4. Природное обрамление Байкала // Саркисян С.Г.
  5. Рельеф дна и глубина Байкала // Галазий Г. И. 

Литература

  1. Кожова О.М., Паутова В.М., Трямкина Н.Ф. О соотношение прозрачности воды и концентрации фитопланктона. Новосибирск: Наука, 1986. -214 с.
  2. Айнбунд М.М. Течения и внутренний водообмен в озере Байкал. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. — 248 с.
  3. Вознесенский А. В. Физико-географический очерк Байкала // Лоция и физико-географический очерк озера Байкал / Под ред. O.K. Дриженко. СПб, 1908. С.173-329.
  4. Выркин В.Б. Современное экзогенное рельефообразование котловин байкальского типа. Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 1998. — 175с.
  5. Богданов В.Т. Формирование гидрохимического режима Северного Байкала. Новосибирск: Наука, 1978. — 135 с.
  6. Вотинцев К.К., Тарасова Е.Н., Мещерякова А.И., Верболова Н.В. Современное состояние гидрохимического режима озера Байкал и его притоков // Региональный мониторинг состояния озера Байкал. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.-С. 111-119.
  7. Кузьмин В.А. Химический состав вод притоков Юго-Западного и Южного Байкала и его связь с природной обстановкой // География и природные ресурсы. 1998. — №1.- С. 70- 23.
  8. Айнбунд М.М. Результаты натурных исследований течений в Южном Байкале // Вопросы режима и исследования озер и водохранилищ. -Л.: Гидрометеоиздат, 1973. С.49-70.
  9. Арефьева В.А., Вендров С.Л., Дрейер H.H., Россолимо Л.Л. Воды // Предбайкалье и Забайкалье. М.: Наука, 1965. С.139-183.
  10. Динамика берегов озера Байкал при новом уровенном режиме. -М.: Наука, 1976. 87 с.
  11. Инженерная геология Прибайкалья. М.: Наука, 1968. — 187 с.
  12. Рогозин A.A. Береговая зона Байкала и Хубсугула: Морфология, динамика и история развития. Новосибирск: Наука, 1993. — 168 с.

Ссылки

  1. Прозрачность воды в озере Байкал // lake-baykal.ru
  2. Гидрологический режим Байкала, водные ресурсы озера Байкал // aquascope.ru
  3. Прозрачность воды на озере Байкал // minpriroda-rb.ru
  4. Озеро Байкал | Свойства воды // megaribolov.ru

Примечания

  1. Байкал : атлас. – М. : СО РАН, 1993. – 160 с.
  2.  Шерстянкин П. П. Байкал, питьевая вода, устойчивое развитие: сегодня и в XXI веке // Химия в интересах устойчивого развития. – 1987. –С. 443–451.

my-buryatia.ru

Байкал – озеро-загадка (происхожденние, фауна)

   На востоке нашей страны между двумя высокими хребтами лежит самое таинственное в мире озеро – Байкал. До сих пор остается тайной, как оно возникло, какова его история и почему совершенно необычные животные населяют его студеные воды.    Глубина Байкала доходит до 1 741 метра. А воды в него вмещается больше, чем, например, в Балтийское море!    Конечно, такое большое количество воды влияет на климат побережья. Летом Байкал умеряет жару, а зимой, долго сохраняя тепло, смягчает жестокие сибирские морозы. Зато само озеро всегда очень холодное. Даже в теплые месяцы на его поверхности температура воды 7–9° С.                                                                                                       Байкальская губка

   А вы знаете, какая прозрачная и чистая вода в Байкале! Если спустить в озеро на глубину 40 метров белый диск величиной с тарелку, то его хорошо видно.    336 больших и малых речек и рек впадает в Байкал, а вытекает из него лишь одна крупная река Ангара. Это озеро никогда не было ни солоноватым, ни соленым. Значит, оно никогда не соединялось с морем или океаном.    Но возможно ли это! Ведь хорошо известно, что в Байкале обитают самые настоящие морские животные, например тюлень, некоторые черви, рыбы и рачки-бокоплавы. Ни в одном другом озеро не найдешь таких губок в метр или полтора высотой, какие встречаются в Байкале.

    Рачок-бокоплав из Байкала

Губки образуют на дне этого озера густые заросли, в которых прячутся многочисленные и необычные на вид байкальские рачки-бокоплавы. Замечательны и байкальские голомянки, розоватые полупрозрачные рыбешки без чешуи. Голомянки не мечут икры, они рождают живых детенышей и после этого умирают. Эти интересные рыбешки живут на больших глубинах, где мало корма, поэтому ночью они поднимаются в поисках пищи к самой поверхности. Голомянки, кроме Байкала, нигде не водятся.                                                                                                   Голомянка

   Лишь в некоторых прибрежных заливчиках вы найдете в Байкале таких обычных пресноводных животных, как личинки стрекоз, комаров, жуков-плавунцов или поденок, которых мы привыкли видеть в каждом озере и пруду.    Раньше ученые думали, что в далеком прошлом на месте современного Байкала было море или морской залив. Но наши ученые выяснили, что область Восточной Сибири, а которой расположен Байкал, уже очень давно – более 500 миллионов лет – не покрывалась морем. Озеро образовалось значительно позже. Оно никогда не было ни морским заливом, ни частью моря.     Байкальский тюлень

   Каким же образом попали в Байкал "морские животные"? На этот вопрос может быть два ответа. Они могли проникнуть сюда по рекам из Северного Ледовитого океана.    Могли "морские животные" возникнуть и в самом Байкале под влиянием сходных с морем условий существования.    А вот еще одна замечательная черта байкальской фауны – многие животные, которые населяют Байкал, не встречаются в других озерах и реках Сибири. Для того чтобы увидеть этих животных, мы должны будем отправиться в тропики или субтропики либо перенестись на десятки и даже сотни миллионов лет назад, в геологическое прошлое нашей планеты. В Байкале, например, обитают своеобразная мшанка хислопия, ближайшие родственники которой живут в озерах Индии, и пиявка торикс, найденная, кроме Байкала, лишь в пресных водах Южного Китая. Рачок эпишура живет в Байкале и озерах Северной Америки, а моллюск хоаномфалус – в Байкале и Охридском озере на Балканском полуострове.     Байкальский омуль

   Как это могло случиться, что в Байкале и в озерах Северной Америки, Южной Азии и Европы обитают одни и те же или близко родственные животные! Неужели все эти разбросанные по земному шару водоемы были некогда связаны единой водной системой!    Нет, дело, разумеется, обстояло иначе. Как и в наше время на протяжении Европы и Северной Азии существует однообразная пресноводная фауна, так и много миллионов лет назад еще на большей территории, включавшей в себя всю Евразию и, пожалуй, даже Северную Америку, в реках и озерах обитали одни и те же животные. С течением веков под натиском новых, более жизнеспособных форм эти животные почти всюду вымерли. Уцелели они лишь в отдельных уголках земного шара. Лучше всего они сохранились в Байкале.    Байкальский осетр

   Однако Байкал населяют не только диковинные и загадочные животные, которые необходимо охранять. Это озеро не только "музей", но и важный промысловый бассейн. Всем известен знаменитый байкальский омуль. Ловят омуля почти круглый год, даже зимой.    Осенью, в сентябре – октябре, омуль для икрометания поднимается за сотни километров вверх по рекам, впадающим в Байкал.    В Байкале водятся и другие рыбы: осетры, таймени, хариусы, сиги и налимы. Из них особенно интересны байкальские осетры. Они превратились в чисто пресноводных рыб. Весной осетры входят в реки на икрометание, а затем возвращаются в студеные воды Байкала. Они никогда не уходят в море – огромное озеро заменило им родную стихию. Недаром сибиряки называют это удивительное озеро морем.    И они правы: Байкал с его колоссальными глубинами и своеобразной фауной и в самом деле напоминает море – единственное в мире "пресноводное море". Берегите его!

journal-shkolniku.ru

Байкал: магия воды

Этот водоем вмещает 80% пресных вод России, что составляет одну пятую запаса всего мира. Что Байкал самое крупное водохранилище на планете, знают все жители Земли, но это не единственная особенность озера.

Любой житель Прибайкалья слышал, что у Байкала 336 сыновей и всего одна дочь — Ангара. Легенда связана с количеством притоков Байкала. По подсчетам И.Д. Черского, их именно 336. По современным данным — 544. Из них примерно 150 сезонные — появляются весной во время таяния снегов.

Из-за большой массы вода в Байкале очень холодная. Температура верхних слоев даже летом не превышает +8 °C. Она обладает большой теплоемкостью, продолжительное время отдает тепло и холод, поэтому в прибрежных районах весна и осень наступают позже, чем в удаленных от озера зонах, на 10-15 дней. Байкальская вода слабоминерализованная, в ней содержится около 40 химических элементов, в том числе сера, кальций, магний, натрий, калий, кремний, железо, фосфор, наблюдается дефицит йода.

Фотография

При этом она обладает высокой агрессивностью, поэтому твердые останки рыб, моллюсков и других животных разлагаются на дне без следа. Вода Байкала насыщена кислородом. Избыток этого элемента объясняется активным фотосинтезом. На озере наблюдается невероятно большое количество солнечных дней в году — 317, поэтому водоросли постоянно перерабатывают углекислый газ. Благодаря низкой температуре этот кислород не испаряется, а остается растворенным в воде.

Фото

Чистота воды поддерживается благодаря эндемику озера — рачку эпищура. Он поглощает водоросли и другие органические вещества, пропуская жидкость через свой организм. Кроме того, он является основной пищей байкальского омуля, также обитающего только в этом водоеме. Капля воды, попавшая в Байкал, хранится в нем невероятно долго: в Северной котловине — 225 лет, в Средней — 132 года, а в Южной — 66 лет. За это время она несколько раз фильтруется эпищурой, насыщается кислородом, замерзает и оттаивает. Эти процессы помогают сделать воду кристально чистой.И последняя причина, объясняющая это свойство воды озера, — притоки. 

Так как Байкал сформировался в результате тектонических смещений, он получает питание от незагрязненных горных рек и источников, соответственно, его вода остается такой же.

Важно отметить, что байкальская вода не просто чистая, но и невероятно прозрачная. Дно водоема просматривается на глубину 40 метров. 

Последние фотоснимки озера из космоса показывают, что рельеф дна виден на глубине до 500 метров.

Лучшее время для наблюдения — весна, когда еще не началось «цветение» и поверхность Байкала отливает синим цветом. Летом и осенью из-за размножения водорослей прозрачность снижается, озеро приобретает зеленоватый оттенок. В большей степени это касается хорошо прогреваемых прибрежных зон.

Интересен тот факт, что состав воды в разных районах Байкала равномерен. Этому способствуют два фактора: течения и ветра. Первые довольно слабые, но они обеспечивают постоянную циркуляцию в озере. Выделяют три больших потока: южный, средний и северный. Они двигаются по кругу и направлены против часовой стрелки.

Байкальских ветров много и почти каждый имеет свое имя. Например, Баргузин дует со стороны одноименной долины и чаще всего приносит с собой ясную солнечную погоду. Култук — юго-западный воздушный поток, напротив сопровождается пасмурной погодой и осадками. Перед его появлением горный хребет Хамар-Дабан покрывается туманом.

Сарма — порывистый и очень быстрый (до 60 метров в секунду) ветер. Бушует в средней части Байкала, может уносить лодки, домашний скот, срывать крыши домов. В местных легендах ассоциируется с суровой властительной женщиной, которая ведет себя так, как ей угодно. Максимальная высота волн во время Сармы — 4–6 метров. Когда она дует, ни одни рыболов не выйдет в море.

ФотоСтоит обратить внимание на постоянные процессы замерзания воды в Байкале. Средняя дата замерзания поверхности — 9 января, вскрытие льда происходит примерно 4 мая. Постоянные заморозка и таяние воды помогают ее фильтрации. Кроме того, этот фактор привлекает исследователей космоса на озеро.

 

Чистая слабоминерализованная вода Байкала имеет высокие вкусовые качества, которые отмечают как местные жители, так и туристы. Она снабжает организм кислородом и помогает усваивать аминокислоты, улучшает кровоснабжение мозга и, как следствие, повышает внимание. 

1baikal.ru

Гидрофизика Байкала // Галазий Г. И. «Байкал в вопросах и ответах» (1989)

Гидрофизика Байкала // Галазий Г. И. «Байкал в вопросах и ответах» (1989)

Статья воспроизводит главу из книги академика Галазия Г. И. «Байкал в вопросах и ответах» (1989). Сквозная нумерация вопросов по книге сохранена.

347. Чем вызывается изменение цвета воды в Байкале?

Цвет воды в Байкале, как и в море, зависит от при­сутствия взвешенных в нем частиц, от глубины, состоя­ния неба и характера облачного покрова, высоты стояния солнца и т. д. В открытом Байкале вода обычно синего цвета. Вблизи берегов или в придельтовых участках крупных рек — голубовато-серая либо зеленоватая из-за при­сутствия в ней частиц желтого цвета или буровато-коричневая за счет цвета речных вод, приносящих коричневые взвешенные илистые частицы или растворенные гуминовые вещества, как, например, в придельтовой части В. Ангары. Зеленоватый цвет воде придают зеленые и диатомовые водоросли, бурый цвет — массовое развитие водорослей бурого цвета в период их цветения, которое бывает обычно весной (часто под ледовым покровом). Цвет воды меняется также тогда, когда солнце скры­вается за облаками или вновь появляется в просветах.

348.  Что такое шкала Фореля?

Шкала Фореля — это эталон оттенков желтого, зеле­ного и голубого цветов. Она служит для визуального оп­ределения цвета озерной и морской воды. Цвет воды оп­ределяется сравнением с цветом эталонных растворов, запаянных в стеклянных ампулах, на белом фоне диска Секки. Эталонные растворы получают при смешивании в различных пропорциях двух солей: сульфат-аммония меди (медный купорос с нашатырным спиртом) и ней­трального хромовокислого калия. В шкале Фореля было 11 ампул с различными эталонами цвета, в шкале, упо­требляемой в СССР, 22 ампулы, и ее называют шкалой цветов воды.

349.  Как измеряется прозрачность воды?

В озерах для приблизительной оценки прозрачности пользуются диском Секки. Это белый металлический диск диаметром 30 см. Его опускают в воду до тех пор, пока он не скроется из виду. Эта глубина и считается прозрач­ностью. Впервые прозрачность воды с помощью белой фарфоровой тарелки измерили моряки ВМС США в 1804 г. в Средиземном море. Опущенная тарелка была видна до глубины 44 м.

В последние годы для определения прозрачности при­меняется целый ряд электронных прозрачномеров, кото­рые позволяют определить прозрачность воды на любой глубине, а результаты записать на самопишущих при­борах.

350. Почему в Байкале вода такая прозрачная?

Байкальская вода содержит мало растворенных и взвешенных веществ, поэтому прозрачность превосходит все озерные водоемы мира и приближается к прозрач­ности вод океанов.

351. Где в Байкале самая прозрачная вода?

В районе наибольших глубин в южной и средней кот­ловинах. Причем самая большая прозрачность, или самый малый коэффициент ослабления светового потока, не в поверхностных слоях воды, а на глубинах от 250—300 м и до 1000—1200 м.

Эталоном самой высокой прозрачности считалась во­да Саргассова моря, находящегося в центре Северной Ат­лантики, приближающаяся к прозрачности дистиллиро­ванной воды. Здесь диск Секки исчезает из виду на рекордной глубине — 65 м. В Байкале по диску Секки прозрачность считалась до 40 м. Однако исследования с помощью электронных прозрачномеров показали, что на глубинах 250—1200 м прозрачность байкальской воды не меньше, чем в Саргассовом море.

352. Почему граница между мутными паводковыми речными водами и озерной водой резко очерчена?

В момент, когда температура речных вод выше +4°С, а воды в Байкале меньше +4°С, зона контакта этих вод не превышает одного-двух метров даже при шторме. Реч­ная вода, охлаждающаяся в зоне контакта до темпера­туры максимальной плотности, опускается вертикально вниз, образуя резкую границу раздела. При боковом ос­вещении стена мутных паводковых вод видна со стороны прозрачной воды озера до глубины 10-15 м и более.

353. До какой глубины 1 проникает свет в воду Байкала?

До сих пор было принято считать, что до 100 м. По­следние исследования из космоса со спутников показы­вают, что на фотоснимках виден рельеф байкальского дна и на значительно большей глубине — до 500 м. В та­ком случае следует предполагать, что свет может прони­кать до 1000 м, то есть до глубины на порядок большей, чем считалось до сих пор. Так ли это — требуются до­полнительные исследования.

Акванавты утверждают, что на глубинах до 800 м привыкший к темноте человеческий глаз может опреде­лить проникновение дневного света. Его полное исчез­новение, регистрируемое чувствительной фотопластинкой, происходит па глубинах, превышающих 1500 м.

354. Что такое глубинный рассеивающий слой?

Это слой воды, в котором содержится большое коли­чество живых организмов. В морях в дневное время глу­бинный рассеивающий слои фиксируют на глубине от 200 до 500 м и более, ночью он поднимается к поверхности. В Байкале также происходит скопление организмов в дневное время на глубинах до 150—200 м, а ночью они поднимаются к поверхности (суточные вертикальные ми­грации). При поисках косяков рыбы с помощью эхолота с фишлупой ясно вырисовывались рассеивающие слои на глубинах 50—150 м. Вероятно, это скопление планктонных рачков и, возможно, косяков промысловых пелаги­ческих рыб — омуля и бычка-желтокрылки, а возможно, и молоди голомянок.

355. Почему подводные объекты кажутся аквалангистам .более крупными, чем они есть на самом деле?

Аквалангистам, пользующимся маской с плоским стек­лом, подводные объекты кажутся увеличенными пример­но на 30%. Это вызвано различием коэффициентов пре­ломления света в воде и в воздухе, заключенном в мас­ке. Аквалангист к этому привыкает и бессознательно вво­дит соответствующую поправку. Однако при подводной фотографии возникают серьезные трудности. Для того, чтобы устранить искажение объекта, стекла в подводных фотобоксах делают изогнутыми. Специальным под­бором кривизны стекла можно добиться того, что иска­жения будут минимальными.

356. Какое влияние на Байкал оказывает солнечная радиация?

Она формирует погоду и климат котловины, обеспечи­вает фотосинтез и регулирует его скорость у водных рас­тительных организмов, которые являются прямым или косвенным источником пищи для всех водных животных. Солнечная радиация оказывает влияние на размноже­ние, поведение и миграции водных животных, дает им возможность видеть под водой и т. д.

357. Какая часть солнечной радиации проникает в воду Байкала?

Более 60% солнечной энергии поглощается в верх­нем метровом слое воды, а более 80% — в верхних 10 м. На глубине 50 м интенсивность света составляет лишь 5% освещенности на поверхности. В прибрежных и мутных водах поглощение значительно сильнее. Глубже всего проникает излучение как раз тех длин волн, кото­рые нужны растениям для фотосинтеза.

358. Какие факторы определяют глубину проникновения в водную толщу солнечного света?

Важнейшим фактором является мутность, то есть ко­личество взвешенных в воде твердых частиц неоргани­ческого и органического происхождения, включая осадоч­ный материал, фито- и зоопланктон и микроорганизмы. Большое значение имеет и высота солнца над горизон­том: глубже всего свет проникает в полдень.

Очень заметно влияют загрязнения, особенно нефте­продуктами. Нефтяная пленка на поверхности воды в десятки и сотни раз ослабляет интенсивность проника­ющего в водную толщу света.

359. Как изменяется спектральный состав проникающего в воду света?

Спектральный состав проникающего света зависит от чистоты и прозрачности воды. В поверхностных слоях задерживается длинноволновая радиация, глубже всего проникает коротковолновая радиация, поэтому в подвод­ном пространстве, в первую очередь, исчезают тепловые инфракрасные, красные, оранжевые лучи. Наиболее глу­боко проникают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые излучения. При наличии взвешенных частиц происходит рассеивание света и снижается глубина его проникно­вения в толщу воды. Но даже тонкая корочка льда тол­щиной 1—2 мм на воде практически полностью задержи­вает все тепловые лучи. Это играет очень большую роль для нагревания воды подо льдом — возникает так назы­ваемый парниковый эффект. Вода под ледяным покровом в Байкале прогревается до + 1°С и выше за счет задерж­ки излучения из воды длинноволновой радиации, способ­ствуя ускорению разрушения льда снизу.

В Байкале глубина проникновения света определяет­ся интенсивностью развития зоо- и фитопланктона и ко­личеством взвешенных частиц. В приустьевых участках крупных рек глубина проникновения света снижается из-за большого количества взвешенных частиц, выноси­мых реками.

360. Что такое эвфотическая зона?

Верхний слой воды в водоеме, куда проникает доста­точное количество света, необходимого для фотосинтеза и размножения водорослей. В ее пределах фотосинтез ограничен наличием питательных веществ. При благо­приятных условиях биомасса фитопланктона может уве­личиться за сутки в 2-3 раза.

361. Какова плотность байкальской воды?

Ее минерализация ничтожна и плотность близка к плотности дистиллированной воды, равна 1, так как и среднегодовая температура воды в озере около +4,0°С, то есть близка к температуре максимальной плотности пресной воды. Плотность воды на дне Байкала в районе, максимальных глубин на 0,64% больше, чем на поверх­ности озера.

362. Как измеряется плотность воды?                                                                           

Плотность воды в Байкале обычно измеряется арео­метром. В открытом океане, где требуется высокая точ­ность, плотность не измеряется, а рассчитывается по тем­пературе, солености и давлению  (глубине).

363. Зачем лимнологам нужны исследования плотности воды?

Знание вертикального распределения плотности воды в озере, как и в морских водоемах, позволяет рассчиты­вать направление и скорость течений. Оно также необ­ходимо для определения устойчивости водной массы; Ес­ли более плотная вода лежит выше менее плотной,  то совершенно естественно происходит перемешивание вод­ных масс. Это особенно важно знать в меромиктических озерах с разной концентрацией солей, биогенных эле­ментов и органических веществ, чтобы прогнозировать их состояние и использование ресурсов.

364. Сжимаема ли озерная вода?

Пресная вода, как и морская, практически несжи­маема (коэффициент сжимаемости составляет всего 0,000046 на 1 бар при нормальных условиях). Под дей­ствием давления молекулы воды несколько сближаются друг с другом, вследствие чего плотность ее немного уве­личивается. Если бы вода была абсолютно несжимаемой, то уровень воды в Байкале оказался бы на 4,5 м выше.

365. С какой скоростью распространяется звук в воде?

Скорость звука в воде зависит от температуры, со­лености и давления. При температуре 25°С, например, скорость равна 1498 м/с. В морской воде звук распростра­няется в 4,5 раза быстрее, чем в воздухе. С повышением любого из упомянутых факторов (температуры, соленос­ти, давления) скорость звука в воде возрастает. При действии всех причин в среднем скорость распростране­ния звука в пресной воде около 1450 м/с, а в морской — около 1500 м/с.

366. На какое расстояние может распространяться звук в воде?

Сведений об исследованиях подобного рода в пресной воде нет. В океанах звуковые колебания, возникшие при подводном взрыве, произведенном исследовательским суд­ном Колумбийского университета «Вема» в 1960 г., были зарегистрированы на расстоянии 12 тыс. миль. В подвод­ном звуковом канале у побережья Австралии была взор­вана глубинная бомба и примерно через 144 мин. звуко­вые колебания достигли Бермудских островов, то есть почти противоположной точки Земного шара.

367. Что такое звуковой канал?

На некоторой глубине под поверхностью воды нахо­дится слой, в котором звук распространяется с наимень­шей потерей энергии. Выше этой глубины скорость звука увеличивается из-за повышения температуры, а ниже увеличивается из-за увеличения с глубиной гидростати­ческого давления. Этот слой представляет собой своеоб­разный подводный звуковой канал. Звуковая волна, или луч, отклонившийся от оси канала вверх или вниз вслед­ствие рефракции, стремится вернуться обратно в канал. Возбуждаемые в канале волны, таким образом, не могут из него выйти. Попав в такой канал, звук может пройти тысячи миль. Звуковой канал используется для сверх­дальней подводной связи. Есть предположение биологов, что крупные водные млекопитающие (киты) использу­ют этот канал для связи со своими сородичами, находя­щимися на далеком расстоянии друг от друга. Не иск­лючено, что байкальская нерпа, а может быть, и рыбы в озере поддерживают связь, используя такой канал.

368. Что такое рефракция и отражение звуковых волн?

Рефракция — это искривление направления звука в воде из-за изменения его скорости. Вследствие различий в плотности морской воды звуковые волны не распрост­раняются прямолинейно. Кроме того, звуковая энергия рассеивается на взвесях и водных организмах, отражает­ся от поверхности и дна и ослабляется при прохожде­нии сквозь толщу воды.

На Байкале, как и вообще в пресных водоемах, гид­роакустика пока разрабатывается недостаточно.

369. На сколько увеличивается давление с глубиной?

Через каждые 10 м давление увеличивается па 1 атм (примерно на 1 кг/см2). На глубине 1000 м давление со­ставляет около 100 атм. Этого, как считают некоторые авторы, достаточно, чтобы сжать кусок дерева до поло­вины его начального объема, так что он начнет тонуть. Однако это распространяется не на все породы древеси­ны. Опыт, проведенный на Байкале с сухой сосновой древесиной, показал, что после извлечения с глубины 1500 м, где древесина подвергалась давлению более чем 150 атм. и выдерживалась в течение получаса, она сохра­нила плавучесть, но уменьшилась в объеме на 25—30%. На дне Байкала, в районе наибольших глубин (1637 м), давление 164,7 атм.

  1. Байкал: любопытные факты
  2. Вода Байкала: все, что нужно знать
  3. Байкал: волны, течения, водообмен
  4. Рельеф дна и глубина Байкала
  5. Байкал. Геология
  6. Климат Байкала
  7. Геоморфология Байкала
  8. Гидробиология Байкала
  9. Жизнь на дне Байкала
  10. Промысловые организмы Байкала
  11. Железная дорога на Байкале
  12. Байкал. Растительный мир
  13. Навигация и судоходство на Байкале
  14. Байкал: промысел и разведение рыб
  15. Байкал: человек под водой
  16. Байкал: памятники природы и истории науки
  17. Температурный режим на Байкале
  18. Легенды и гипотезы Байкала
  19. Уровень Байкала
  20. Крупнейшие озера мира
  21. Ледовый режим Байкала
  22. Гидрохимия Байкала
  23. Научные методы исследования Байкала
  24. Байкал: волны, течения, водообмен
  25. Байкал: жизнь в толще вод
  26. Байкал: памятники природы и истории науки
  27. Человек на Байкале
  28. Чем человек вреден для Байкала
  29. Ангара

my-buryatia.ru


Смотрите также