Явление термоклина , в пресноводном водоёме — достаточно многогранное. Его рассмотрение, даже в упрощённом виде, затрагивает многие области физики, химии, биологии.
Водоём, не является ёмкостью с однородным объёмом воды. Условия, в разных, его частях, довольно сильно отличаются. Разность глубин, температурная неоднородность, минерализация — всё это, влияет на распространение упругих колебаний в толще воды.
Давайте, посмотрим, как явление термоклина, влияет на распространение в водоёме упругих колебаний ( в том числе и звука).
Зафиксирую, некоторые особенности распространения звука в водоёме, связанные со специфическими свойствами термоклина.
1. Граница слоёв жидкости различной плотности, является отражающей поверхностью для упругих колебаний. Звук, генерируемый выше границы термоклина, по большей части, не проходит до дна, отражаясь от границы слоёв воды различной плотности. Соответственно, звук генерируемый ниже границы термоклина, большей частью, не попадает в толщу воды, находящуюся выше границы термоклина.
Исключение составляют колебания, направление которых близкой к перпендикуляру к границе термоклина. Колебания, попадающие на границу термоклина по углом стремящимся к нолю, проходят границу не отражаясь.
2. В штиль — поверхность водоёма, отражает звуковые волны, пришедшие из глубины, обратно в толщу воды.
3. При волнении поверхностных вод, звуковые волны, рассеиваются поверхностью водоёма.
4. Дно пресноводного водоёма, преимущественно, поглощает звуковые волны, незначительно, их, рассеивая.
Я, перечислил, общеизвестные факты о некоторых особенностях распространения звука в водоёме.
Теперь, о том, о чём информация отсутствует.
По сложившемуся, общему мнению, термоклин(слой температурного скачка) — это слой воды, в котором градиент температуры резко отличается от градиентов выше- и нижележащих слоёв.
Общепринято, рисовать, его, как границу придонной холодной воды и воды, до которой доходит поверхностное тепло. Такая, вот, незамысловатая картинка.
Однако, не всё так просто…
В любом водоёме, есть ещё одно место, где температурный градиент, резко изменяется.
Местом резкого изменения температурного градиента, являются под поверхностные воды.
Под поверхностью водоёма, при определённых условиях, образуется подповерхностный термоклин.
Подповерхностный термоклин, не может не образоваться, в условиях малой интенсивности волнового перемешивания в пресноводном водоёме со стоячей водой. Проще говоря в штиль.
Как образуется подповерхностный термоклин?
Главным фактором теплопередачи, от одного слоя вещества к другому, является разница температур, соседних слоёв. Чем выше эта разница, тем интенсивнее идёт теплопередача.
Совершенно очевидно, что резкое изменение градиента температуры, будет наблюдаться на границе поверхностного слоя воды, получающего, суммарно, тепло от воздуха теплопроводностью и тепло от инфракрасного излучения Солнца и следующего за ним, подповерхностного слоя воды.
Эта граница и будет являться подповерхностным термоклином.
Условия, образования подповерхностного термоклина — совершенно очевидны:
1. высокая температура воздуха;
2. солнечная погода;
3. отсутствие волнения (штиль);
4. максимальная скорость формирования — на переломе от холодной погоды к тёплой.
Поскольку, условия формирования подповерхностной границы резкого изменения градиента температуры, являются совершенно независимыми от условий формирования классического термоклина, думаю, правильно считать, подповерхностный скачок градиента температуры, совершенно самостоятельным явлением — подповерхностным термоклином, а не верхней частью, классического термоклина.
На самом деле, факт существования подповерхностного термоклина, не является неожиданностью.
В интернете, можно найти множество графиков зависимости температуры воды от глубины, в ОКЕАНЕ. Именно на этих графиках, можно заметить, на кривой, описывающей изменение температуры в зависимости от глубины, ДВА участка, с резким изменением температурного градиента.
Я, обозначил, эти участки, на графике, как нижнюю и верхнюю границы термоклина, хотя, по отношению к пресноводному водоёму, называю, их, придонным и подповерхностным термоклинами. Мне кажется, так, правильнее (ИМХО).
Да, наверное, Вы, не найдёте, сведений о существовании подповерхностного термоклина в пресноводном водоёме, на просторах интернета.
Да. Искать сведения о нём бесполезно. Но он, как известный суслик из известного фильма - « - Видишь суслика? - Нет. - И я не вижу. А он есть!»
Действие законов физики, одинаково как для океанов, так и для прудов. Отличие, только в масштабах и соответственно, в заметности, отдельных процессов.
Объективная реальность, свидетельствует в пользу возможности образования подповерхностного термоклина.
С характерным контрастом «теплой как парное молоко» воды на поверхности и колюче-холодной, чуть глубже, сталкивался , наверное, каждый. Это и есть резкое изменение градиента температуры. Это и есть — проявление подповерхностного термоклина.
Почему, важен факт существование подповерхностного термоклина?
Его наличие, в корне меняет картину распространения упругих колебаний в водоёме.
Думаю, никто не сомневается в огромном влиянии дальности распространения упругих колебаний на жизнь водных обитателей. Упругие колебания - это главный маркер, который позволяет рыбам, определить местоположение в водоёме, остальных его обитателей. Для рыбы, это всё : и безопасность, и корм, и размножение, и коммуникация...
Влияние подповерхностного термоклина, на дальность распространения упругих колебаний в водоёме, тяжело переоценить.
И вот, почему.
Нам, достоверно известно, что явление термоклина обусловлено наличием границы раздела двух слоёв воды, с различной плотностью.
Границы слоёв воды с различной плотностью, являются почти идеальными отражателями упругих колебаний, в том числе и звуковых.
Этим фактом, давно пользуются подводники.
Посмотрите на рисунок.
При наличии придонного и подповерхностного термоклинов, в водоёме, образуется звуковой канал с уникальной дальностью передачи звука и других упругих колебаний. В моменты существования звукового канала, рыбы обретают супер чувства. Они способны идентифицировать другие водные организмы, на значительно больших расстояниях.
Это, конечно, используют и хищные рыбы и их жертвы.
Факт, периодического образования звукового канала, в толще воды пресноводного водоёма, имеет огромное, разностороннее, влияние на жизнь рыб.
Он изменяет доступность кормовой базы — может влиять, в том числе, на время «жора».
Периодическое возникновение звукового канала, в водоёме, как и другие особенности проникновения упругих колебаний через пограничные слои воды в термоклине, можно использовать при выборе тактики ловли рыбы, выборе приманок, способов и глубины проводки.
Понимание того как распространяется звук в водоёме, может подсказать места, где прячется плотно покушавшая бель. Можно прогнозировать, когда, она выйдет к поверхности.
Нюансов — множество.
Представленная информация, по моему мнению, способна помочь рыбаку в выборе места и способа ловли.
Нужно, только, немножко сопоставить, все имеющиеся обстоятельства жизни водоёма.
Надеюсь, изложенное, Вам, поможет, в Вашем увлечении.