Чтение онлайн

Применение корректирующего светофильтра значительно уменьшает общее пропускание света: уравнивая цветовой баланс, светофильтр не может прибавить красного света, он лишь уменьшает количество голубого. К тому же не бывает светофильтров со 100 %-ным пропусканием даже в каком-то отдельном спектральном участке

Общее количество света, попадающего на пленку, при применении светофильтра значительно уменьшается. Поэтому в случае недостатка освещенности или тогда, когда требуется большая глубина резкости, корректирующие светофильтры применять нельзя.

Рис. 64. Исправление цветового баланса под водой с помощью корректирующих светофильтров:

1 — чистые океанские воды; 2 — океанские средней чистоты; 3 — чистые прибрежные; 4 — прибрежные средней чистоты; 5 — мутные

А — спектральное пропускание различных вод при общей длине пути света 3 м; Б — суммарное пропускание трехметрового слоя воды и цветного светофильтра (в случае идеальной коррекции суммарное пропускание изображалось прямой линией, параллельной горизонтальной оси)

Цветные светофильтры позволяют значительно увеличить глубину, на которой возможна цветная фотосъемка при естественном освещении. Если без них удовлетворительные по цветопередаче снимки в морской воде можно получить лишь на глубине 3–5 м, то с их помощью легко сделать снимки на глубинах до 20 м.

Все те проблемы, о которых говорилось выше, сохраняют свое значение и для подводного телевидения. Преломление световых лучей при прохождении через иллюминатор передающей камеры, сильное ослабление водой видимой яркости предметов, размытие их контраста световой дымкой, созданной рассеянным светом, низкие освещенности — все эти трудности неизбежно встают и перед специалистами подводного телевидения.

Возникнув три десятилетия назад, подводное телевидение в настоящее время широко применяется во многих странах для различных морских исследований. Тем не менее подводное телевидение, безусловно, уступает фото-и киносъемке под водой; во-первых, в передаче цвета, а во-вторых, в диапазоне глубин, доступных для наблюдений. Если цветные фотографии глубоководных морских обитателей стали уже обычным явлением, то цветное телевидение делает пока лишь первые шаги под водой, и только в последнее время появились сведения о применении телевидения для передачи видов подводного ландшафта. Значительно проигрывает телевидение и в максимальной глубине погружения: в то время как фотокамеры уже достигли в океане предельных глубин, телевизионная аппаратура лишь недавно перешагнула километровый глубинный рубеж. В чем же причина подобного отставания? Дело в том, что для непрерывной передачи изображения нужен канал связи, а единственным каналом связи в подводном телевидении в настоящее время является кабель. Использование радиоволн сантиметрового и метрового диапазона, на которых работает обычное телевидение, в воде невозможно из-за громадного затухания. Например, радиоволны частотой 50 мгц ослабляются примерно в 10 000 раз слоем воды толщиной 1 м. Радиопередатчик, работающий на этой частоте, не слышно на поверхности уже с глубины нескольких метров. Передача изображения осуществима на более длинных радиоволнах, так как показатель ослаблений уменьшается прямо пропорционально частоте. Например, радиоволны частотой 5 кгц (т. е. с частотой в 10 000 раз большей, чем в вышеприведенном примере) ослабятся в 10 000 раз лишь 10-километровым слоем воды, т. е. их можно принимать, даже с предельных океанских глубин [32] . Однако при такой низкой частоте сохранить нормальное число кадров, передаваемых в секунду, уже нельзя: от непрерывной передачи изображения придется перейти к передаче как бы отдельных, мгновенных фотографий наблюдаемого объекта. Само излучение таких радиоволн — весьма сложная задача: ведь размеры передающей антенны должны быть сравнимы с длиной волны, которая для волн столь низкой частоты даже в воде (где длина волны, примерно в 9 раз меньше, чем в воздухе) составляет несколько километров. Единственная надежда обойти возникшие трудности — применить в качестве волновода трос, на котором опускается в море передающая камера. Его можно было бы использовать и для другого вида бескабельной передачи — ультразвуковых колебаний.

Рис. 65. Подводный «телеробот» — камера ИОАН-5 с «механической рукой», смонтированной на ее кожухе

Высокая стоимость кабеля, сложность его транспортировки, необходимость оборудования судна специальными мощными лебедками для спуска и подъема резко ограничивает глубинные возможности телевидения. Только бескабельная связь позволит подводному телевидению стать таким же общепризнанным средством исследования океана, каким является подводное фотографирование и киносъемка. А ведь потенциальные возможности подводного телевидения гораздо выше, чем у подводной фото-или киносъемки. Это касается хотя бы дальности видения. Порог контрастной чувствительности у современных подводных телеустановок примерно такого же порядка, что и у человеческого глаза. Расчеты американского исследователя Г. Робертса указывают на возможность создания телевизионной системы, имеющей порог контрастной чувствительности примерно на три порядка ниже. Средства современной электроники позволяют во многих случаях избавляться от возникающих оптических искажений. Изменяя определенным образом форму токов (или напряжений) развертки, можно получить такие геометрические искажения растра, которые частично или полностью компенсируют оптические искажения изображений, даваемых широкоугольными объективами. Специальные электронные устройства — контрасторы — частично компенсируют затухание контраста, ослабевающего в воде. Наибольшая дальность видения под водой при помощи телевизионной аппаратуры, полученная американским ученым Стемпом, уже достигла 45 м.

Но главное преимущество подводного телевидения перед фото- и киносъемкой — это, конечно, возможность непрерывного наблюдения под водой. Современный этап развития подводного телевидения начался в 1947 г., когда американские специалисты установили передающую камеру на палубе подводной лодки, чтобы изучить под водой результаты взрыва при испытании атомной бомбы у атолла Бикини. В настоящее время подводное телевидение широко применяется и в рыбном хозяйстве, и для подводных археологических исследований, и при аварийно-спасательных и ремонтных работах под водой. Подводная телеустановка позволяет наблюдать за работающими водолазами и давать им необходимые указания. Приспособив на передающей камере специальный манипулятор с дистанционным управлением, во многих случаях можно обойтись и без участия водолазов. Сейчас уже существуют «механические руки», способные выполнять под водой простейшие операции: ловить мелких животных, находящихся в поле зрения передающей камеры, брать образцы донной растительности, поднимать со дна различные предметы (рис. 65).

Одна из таких первых отечественных установок — ИОАН-3, разработанная Н. В. Вершинским и В. И. Маракуевым, помогла исследовать затонувший корабль «Десна». Современный французский телеводолаз-нефтяник «Теленавт» уже «научился» завертывать гайки и помимо телепередатчика обладает еще и кинокамерой. Недалеко то время, когда подводные телероботы, повинуясь воле человека, будут выполнять самые различные его задания на любых океанских глубинах.

Свет оказывает решающее влияние на развитие жизни в океане. Освещенность толщи океанской воды солнечным светом имеет огромное значение для различных биологических явлений. Так, в процессе фотосинтеза энергия солнечного света участвует в преобразовании неорганических веществ в органические.

Изменение интенсивности освещения в течение суток вызывает суточную вертикальную миграцию планктона. Изменение с глубиной количества и спектрального состава света сказывается на окраске водорослей и животных.

Особая, во многом еще загадочная роль в биологических ритмах принадлежит лунному свету.

Естественный свет, непосредственно влияя на зрение морских организмов, позволяет им ориентироваться в пространстве. Еще не ясно, до каких глубин морские животные и рыбы вообще могут воспринимать свет. Американский биофизик Кларк предполагает, что для многих рыб глубина 750 м предельная, а его коллега Уотерман подтвердил эту границу для ракообразных до 1500 м.

В темных глубинах океана, где роль теплого животворящего солнечного света ничтожна, господствует холодный свет моря — биолюминесценция, свечение морских организмов. Вместе с тем известно и об отрицательном воздействии света. У некоторых организмов при ярком освещении, например, резко расстраивается дыхание. Многие животные активную жизнь ведут в темноте, прячась в светлое время суток. Одним словом, роль света в жизни океана огромна.

Солнечный свет, пронизывающий толщу моря, приводит в действие, пожалуй, самый удивительный и совершенный механизм в природе — механизм преобразования неорганических веществ (углекислого газа и воды) в органическое соединение — углевод. Этот процесс, при котором растение, используя свет в качестве энергии для осуществления синтеза различных веществ в клетке, вступает в окислительно-восстановительную реакцию с CO2 и Н2O, был назван фотосинтезом.

Суммарный конечный результат его можно представить следующим уравнением:

В результате этой реакции возникают углеводы, обеспечивающие рост растений, а в окружающую среду выделяется свободный кислород.

В морях и океанах обитают многочисленные водоросли, способные к фотосинтезу. Некоторые, наиболее крупные из них, ведут оседлый образ жизни в прибрежной полосе океана. Но основную массу морских растений составляют не эти донные водоросли. Главный поставщик пищи в море — планктонные водоросли, мельчайшие одноклеточные (или колониальные) растения, проводящие всю свою жизнь в толще воды. Их морфологическое строение и удельный вес, близкий к удельному весу морской воды, позволяют им «парить» в море. Нуждаясь в свете, они обитают только в тонком поверхностном слое, до глубины 100, реже 200 м, где достаточно лучистой энергии для поддержания фотосинтеза. Образную картину процесса фотосинтеза, рисующую его исключительную важность для всего живого, дал великий русский ученый К. А. Тимирязев: «Когда-то, где-то на землю упал луч Солнца, но он упал не на бесплодную почву, он упал на зеленую былинку пшеничного ростка, или, лучше сказать, на хлорофилловое зерно. Ударяясь о него, он потух, перестал быть светом, но не исчез. Он только затратился на внутреннюю работу, он рассек, разорвал связь между частицами углерода и кислорода, соединенными в углекислоте. Освобожденный углерод, соединяясь с водой, образовал крахмал. Этот крахмал, превратясь в растворимый сахар, после долгих странствий по растению отложился, наконец, в зерне в виде крахмала, или в виде клейковины. В той или другой форме он вошел в состав хлеба, который послужил нам пищей. Он преобразился в наши мускулы, в наши нервы» [33] .