2.3. Распаўсюджванне святла і гуку ў вадзе

Святло ў вадзе. Святло, якое падае на паверхню вады, часткова адбіваецца ад яе, пранікае на некаторую глыбіню, дзе паглынаецца і разсейваецца малекуламі вады і завіслымі часцінкамі рэчываў. Пры вертыкальным падзенні святла яно адбіваецца толькі на 2 %. З памяншэннем вугла падзення да 30^о – 5^о велічыня адбітага святла павялічваецца, адпаведна, на 25 – 40 %. Пры ветравом хваляванні ступень адбіцця падаючай радыяцыі выразна ўзрастае. Так, напрыклад, пры адсутнасці ветру (штыль) адбіццё склаае каля 5 %, а пры лёгкім і моцным хваляваніі – 15 – 30 %.

Залежнасць сумарнай гадавой сонечнай радыяцыі, якая падае на паверхню вадаёмаў, ад шыраты мясцовасці адлюстроўвае табліца 0.

Табліца

Залежнасць сумарнай сонечнай радыяцыі ад геаграфічнай шыраты

Геаграфічная шырата, град.	N60	54	42	30	10	0	10	30	42	52	60S
Гадавое падзенне радыяцыі, кДж/см^2	300	326	475	480	605	585	635	615	465	370	340

У азёрах і вадасховішчах с празрыстасцю 1-2 м на глыбіню 1 м пранікае не болей 5-10 % усёй радыяцыі, якая дасягае іх воднай паверхні. Глыбей 2 м ад яе застаецца дзесятыя долі працента, што састаўляе ўсяго 0,015-0,04 Дж/см мін. (рыс. ). У буйных і чыстых азёрахз празрыстасцю 10-20 м сонечная радыяцыя пранікае глыбей. Па Хатчынсану белы дыск (Секкі) знікае на глыбіні, куды пранікае ўсяго 5 % агульнай сонечнай радыяцыі, што і адпавядае велічыні празрыстаці. Стан надвор’я практычна не ўплывае на дакладнасць вымярэння празрыстасці. Памылкі магчымы толькі пры невялікай глыбіні вадаёма, калі чапстка святла адбіваецца ад дна вадаёма.

У адпаведнасці з паступовым угасаннем сонечнага святла з глыбінёй уся тоўшча воднаймасы рздзяляецца на зоны па ступені яе асветленасці. Верхняя зона, дзе асветленасць дастаткова для працэса фотасінтеза, называецца эфатычнай. Далей ідзе сумеркавая зона (дісфатычная). Зона, куды практычна святло не пранікае называецца афатычнай.

Гук, электрычнасць і магнетызм у вадзе. Гук, электрычнасць і магнетызм выконваюць у асноўным сігнальную ролю, як сродак адносін, арыентацыі, і ацэнкі асяроддзя. Успрыманне гуку ў вадзе гідрабіёнтамі значна лепш, чым у наземных. Гук у вадзе распаўсюджваецца значна хутчэй і далей. Некаторыя гідрабіёнты успрыймайюць інфрагукавыя ваганні, дзякуючы чаму яны “чуюць” гукі, якія ўзнікаюць ад трэння хваляў аб паветра (8-13 Гц). Пагэтаму яны раней даведваюцца аб набліжэнні шторму і адплываюць ад берагоў і г.д.

Вялікае значэнне маюць шумавыя нагрузкі, звязаные з дзейнасцю чалавека (работа матораў, турбін, падводнага бурэння, сейсмаразведкі і інш.) на жыццё гідрабіёнтаў. Некаторыя гідрабіёнты могуць аріентавацца ў магнітных палях. Перыядычныя ваганні магнітнага поля Зямлі служаць гідрабіёнтамм добрым датчыкам часу. Магнітнае поле Зямлі уплывае на на выбар рыбамі міграційных шляхов.

Глава 3 Рух вады ў прыродзе

3.1. Сцёк вады ў прыродзе як сусветны працэс

Аб’ём вады сусвету складае каля 1,386 млрд км³. Асноўная частка яе (96,5 %) заключана ў Сусветным акіяне, які пакрывае 71 % паверхні Зямлі. Суша галоўным чынам сканцэнтравана ў паўночным паўшар’і (39 %), у паўднёвым на долю сушы прыходзіцца толькі 19 %. Паверхня сушы мае агульны ўхіл у напрамку акіянаў і мораў, ці ў бок замкнёных бязсцёкавых абласцей, згодна з якім вада пастаянна рухаецца, папаўняецца атмасфернымі ападкамі, удзельнічае а адзіным сусветным працэсу сцёку.

Частка сушы, з якой рэкі нясуць свае воды ў моры і акіяны Сусветнага акіяну называецца вобласцю знешняга сцёку (78 %). Тая частка паверхні, з якой вада сцякае ў замкнёныя вадаёмы і якая не мае сцёку ў акіян, называецца вобласцю ўнутранага сцёку (22, %), ці бязсцёкавай вобласцю.

Большая частка вады знаходзіцца ў Сусветным акіяне. Але вялікія яе запасы ўваходзяць у склад вільгаці глебы, ледавікоў, азёр, балот. Вада цячэ па паверхні зямлі і ў рэках (паверхневы сцёк), прасочваецца ў грунтах (падземны сцёк), знаходзіцца ў парападобным стане ў паветры і рухаецца разам з паветранымі масамі. Аднак, прэсная вада складае ўсяго толькі 2,53 % ад агульнага аб’ёму вады гідрасферы, але яе роля ў жыцці чалавека і прыроды цяжка пераацаніць.

Агульны аб’ём рачнога сцёку вады з паверхні сушы складае 46800 км³ у год. Разам з рачным сцёкам непасрэдна ў акіян сцякае 2200 км³ падземных вод. Ледавіковы сцёк Антарктыды і арктычных астравоў складае 3700 км³. Колькасць вады паветра прыблізна роўна 13000 км³.

Вада на Зямлі знаходзіцца ў безперапынным руху. Яна пераходзіць з аднаго стану ў другі, перамяшчаецца па рэкам, ручаям у азеры, моры, выпарваецца з паверхні вадаёмаў і вадацёкаў у паветра. Галоўнай прычынай такіх рухаў вады з’яўляецца ухіл паверхні Зямлі і сонечная энэргія.

Цеплавая энэргія абумоўлівае як усе працэссы у атмасферы і гідрасферы (выпарванне, ападкі, вятры, цячэнні і г.д.), так і ўсе з’явы арганічнага і неарганічнага жыцця на Зямлі. Выпарванне вады і ўтварэнне воблакаў, выпадзенне ападкаў у выглядз дажджу і снегу, таянне ледавікоў і плыні рэк, высушэнне глебы і вадаёмаў, безперапынна адбываюцца ў прыродзе як самастойныя звення агульнага кругавароту вады на зямным шары.

Колькасць выпаранай вады за год з паверхні Зямлі складае 577 км³. Большая яе частка (505 тыс км³) прыходзіцца на Сусветны акіян і толькі 72 тыс. км³ – на сушу. Для выпарвання такой колькасці вады патрабуецца каля 3 10 20 ккал, ці 22 % ад усёй сонечнай энэргіі, якая дасягае паверх’ні Зямлі.

Пад уплывам сонечнага цяпла вада выпарваецца з апверхні акіянаў, мораў і другіх вадаёмаў, падымаецца ў паветра ў выглядзе вадзяной пары і пераносіцца разам з паветрам на тысячы кіламетраў. У адпаведных умовах вадзяная пара кандэнсуецца і ўтварае воблакі, якія даюць ападкі ў выглядзе дажджу, снегу, граду і г.д. Апошнія прасочваюцца ў глебу і дапаўняюць падземныя воды, сцякаюць па схілам, утвараюць ручаі, рэчкі. Другая частка вады зноў выпарваецца і вяртаецца ў паветра. Вада па рэкам разам з падземным сцёкам зноў трапляе ў мора, акіян, выпарваецца з іх паверхні. Затым працякае перанос вадзяной пары і вяртанне па паверхні зямлі ў выглядзе ападкаў. Гэты нясупынны і замкнуты працэс абмену вільгаццю паміж зямлёй і паветрай, літасферай і гідрасферай называюць кругаваротам вады ў прыродзе.Адрозніваюць два віды кругавароту: малы і вялікі.

Большая частка вады, якая выпарваецца з паверхнія акіяна ці мора, зноў вяртаецца на іх паверхню ў выглядзе ападкаў. Вільгаць, уздымаецца ўверх, кандэнсуецца і вяртаецца ў мора і акіян і завяршае такім чынам малы, або акіянічны кругаварот вады, у якім удзельнічае толькі акіян (мора) і атмасфера.

Другая частка вадзяной пары пераносіцца разам з паветранымі масамі на сушу і дае ападкі. Атмасферныя ападкі папаўняюць вадой рэкі, азёры, балоты, падземныя воды і ў выглядзе рачнога і падземнага сцёку па ухілам паверхні Зямлі вяртаюцца ў мора, акіян. Гэта вялікі кругаварот, які ў сваю чаргу ўключае мясцовы, або ўнутрымацерыковы кругаварот вільгаці.

Мясцовы кругаварот вільгаці працякае непасрэдна на сушы, калі частка выпаўшых атмасферных ападкаў зноў выпарваецца і зноў кандэнсуецца (пераўтвараецца ў воблакі), а затым выпадае ў выглядзе дажджу ці снегу на паверхню Зямлі. Гэтая вільгаць, да тако каб вярнуцца ў акіян, здзясняе некалькі мясцовых кругаваротаў і забяспечвае вільгаццю сушу, якая знаходзіцца далёка ад акіяна або мора.

На сушы заўсёды можна знайсці ўчасткі, якія нахілены ў бок замкнутых катлавін, бязсцёкавых азёр. Гэта так званыя вобласці ўнутранага сцёку, якія знаходзяцца на сушы і не маюць выхаду ў бок акіяна (Арала-Каспійскі басейн, бязсцёкавыя вобласці Сярэдняй Азіі, возера Чад у Афрыцы, Вялікі басейн у Паўночнай Амерыцы. Умоўна на тэрыторыі Беларусі можна знайсці такія невялікія тэрыіорыі з малымі бязсцёкавымі азёрамі, якія акрамя падземнага сцёку не маюць прамога выхаду паверхневых вод ў рэкі.

Калі ўлічваць, што на працягу значнага перыяду геалагічнага часу аб’ём вады на Зямлі практычна не мяняецца, то і колькасць вады кожны год у кругавароце практычна нязменна. А гэта значыць, што асноўныя састаўныя часткі кругавароту (ападкі, выпарванне, сцёк) знаходзяцца ў раўнаважным стане і яго можна адлюстраваць у выглядзе ўраўнення воднага балансу, якое адпавядае прыходу і расходу вады над акіянам і сушай. Для розных абласцей сушы такое ўраўненне мае свае асаблівасці:

Для Сусветнага акіяну (малы кругаварот)

Z_o = X_o + Y_o ( 1 )

Для перэфірыйнай часткі сушы

Z_с = X_с - Y_с ( 2 )

Для абласцей унутранага сцёку сушы

Z_б = X_б ( 3 ),

Дзе Х – ападкі, Z – выпарванне, Y – сцёк , адпаведна над акіянам (о), на сушы (с) і ў абласцях унутранага сцёку (б).

Калі скласці ўраўнені 1, 2, 3, то атрымаем ураўненне воднага балансу Зямлі:

Z_о + Z_с + Z_б = X_о + X_с + X_б, (4)

ці

Z_зш = X_зш, (5)

дзе Z_зш – выпарэнне на Зямлі, Xзш – ападкі на паверхню Зямлі і Акіян.

Прыведзеныя ўраўненні пры ўмовах, што за шматгадовы перыяд павелічэнне колькасці вады ў мнагаводны год кампенсіруецца яе стратамі ў засушлівыя. Аднак у асобныя годы, перыяды з розным увільгатненнем агульная колькасць вады на Зямлі, або на асобных мацерыках можа павялічвацца, ці памяншацца. Тады ўраўненні 1, 2,3.4,5, адпаведна, можна запісаць у наступным выглядзе:

Z_o = X_o + Y_o ±ΔV_о (6)

Z_с = X_с - Y_с ±ΔV_с (7)

Z_б = X_б ±ΔV_б (8)

Z_зш = X_зш ±ΔV_зш, (9)

дзе, ΔV_о, ΔV_с, ΔV_б, ΔV_зш – змяненні колькасці вады за разліковы год (перыяд) у акіяне, на переферыйнай і бязсцёкавай частках сушы і Зямным шары.

Такім чынам, кругаварот вільгаці на Зямлі адбываецца ў выніку ўзаемадзеяння трох працэсаў: утварэнне і выпадзенне ападкаў, выпарванне з воднай паверхні і з зямлі і сцёку з мацерыкоў. Пры гэтым выпарванне з’яўляецца адзіным шляхам страт вады з паверхні акіяну ісушы. Як выцякае з прыведзеных ураўненняў 4 і 5 сцёк вады не змяняе агульнай колькасці вады на Зямным шары. Ён толькі размяркоўвае яе памімж мацерыкамі і акіянамі, а гэта значыць, што сцёк з’яўляецца адным з найбольш важных сусветных працэсаў.