为什么深海海底会没有光?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2017-10-27 10:52:57

本文讨论了光的折射现象和深海海底为何没有光的原因。通过解释光线在不同介质中的传播和吸收,说明了深海海底光线的消失是由于海水对光的强烈吸收作用。

今天的天气阳光明媚,我们走在路上,鸟语花香。你可曾想过那深海是怎样的一番模样?筷子在水中看起来像折断是光线在空气和水的界面发生折射引起的。如果液体的折射率不是均一的,就有可能观察到筷子变弯了;如果液体的折射率比空气小,我们就会观察到筷子向下折了。光的折射还会引发更多有趣的现象,比如往脸盆中倒水,看到盆底深度变浅;潜水中的人看岸边的人变高;从厚玻璃砖后看到钢笔错位;“海市蜃楼”或“沙漠神泉”等现象。

海底为什么没有光?因为光都(也可以说绝大部分)被上层的水吸收掉了。什么?!水不是透明的吗?那么我们来看下当我们说透明时我们在说什么:在底部有图案的水盆里放满清水,从顶部仍然可以清楚的看到底部的图案,这就是所谓的“透明”的水。但是你有没有考虑过如果这个“脸盆”深10000米(马里亚纳海沟深11034米),你还能看到底部的图案吗?

答案是不能,光的强度随光的入射深度的关系是:I=I0e^(-aL),I0是入射光强、a是正常数,可以描述介质对单色光的吸收能力,L是入射深度。10000米厚的纯水层会把入射光吸收殆尽。而海水的吸光能力要强于纯水,所以还没到达深海,阳光就被吸收掉了。在平时生活中,我们不会认为水、空气(没有雾霾)之类的介质会显著的影响我们的观察,但是当介质的厚度足够厚的时候,我们的观察结果就会被显著影响。

比如,哈勃望远镜就是为了避免大气对观测结果的影响才被送入近地轨道的。

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