あやしい水槽

海水魚 サンゴ 海藻  あやしい記事とピンボケ写真.そして誤字脱字...

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水槽と照明 その1 海水の光の吸収 

ブログを始めてそろそろ6ヶ月になりそうです.
ネタ切れは慢性化しており,このところは海水ネタかキイロサンゴハゼネタ
そして謎の木工細工ネタのループを繰り返しています.

よくよく考えてみると,このブログを始めてから魚やサンゴはもちろんのこと,
シッタカ1匹すら生体を購入していません.

もう水槽は満員で入れられないところが悲しいところです.
リーマンショックがなければ,計画では今頃もう少し大きな水槽を
立ち上げていたはずなのですが・・・.


ということで,ちょっと新ネタ始めます.

以前にサンゴと光のスペクトルがうんたらかんたら書いていたのですか,
水槽の中の光の具合はどうなっているのかなと興味を引かれて,
水槽中の光の具合を考えてみました.

まず,海水中の光の透過について書きます.
光の波長によって到達できる水深は異なりますが,
それは光の各波長に対しての海水の吸収度合いが異なります.

そこで,海水の光吸収係数を調べる必要があります.
下記リンク先をたよりにしました.


(1)海水の光吸収係数の測定
右側のプレビューのところをクリックするとpdfファイルが開きます.
水の光吸収係数は,水分子,植物プランクトン,植物プランクトン以外の
懸濁物,溶存有機物のそれぞれの光吸収の和と考えられている,とあります.
理研の方の論文です.

(2) Damping rate in the sea
ダイビングで水中映像を趣味とされている方のHPのようですね.
ここに純水の消散係数とその原理的なことが書かれています.
綺麗な水中の写真が沢山あります.

(3) 航空機リモートセンシングによるサンゴ白化分布域の調査法に関する研究
しんかい2000なんかで有名なJAMSTECの論文ですね
この文献の図6に詳細な吸収係数が記載されています.
蒸留水から淡水,大洋,海岸,どこかの湾までの値がプロットされています.
残念なのは,グラフの縦軸がちょっとおかしいところです.
ですが,(2)と照らし合わせると縦軸は0から始まるとみてよさそうです.


これらの参考資料から,波長と吸収係数をプロットしました.
海水は大洋として,比較のために蒸留水も載せました.
海水の吸収係数a
うちの水槽は果たしてoceanicレベルでしょうか.

水の吸収係数は,
370nmより短波長域,黄色より波長域で急激に大きくなっています.
350nmから短波長域ではさらに照明器具のガラスで吸収されるでしょうから,
紫外線はかなり減衰しているはずです.
また黄色から長い赤外域もかなり減衰されますね.


この吸収係数をたよりに,代表的な藍色(青色),緑色,黄色,赤色について
水深方向の光の到達具合を計算してみました.

実際の珊瑚礁の深さはどのくらいでしょうか.
とりあえず,10mの深さまで計算した結果です.
水深と光進入長の関係
水面から入射した光を"1"として,深さ毎の強度を示しています.
水深が深くなるに従い,各色での吸収の度合いに大きく差が現れます.
青色から緑色が深くまで到達してます.赤色はかなり弱くなってますね.


水深を興味のある水槽の深さに合わせて拡大すると,
水深と光進入長の関係zoom
こんな感じです.
すると,光は1~2割ほど吸収されるようですね.
色の違いによる吸収のバラツキは小さくなります.
一般的な水槽の深さ45cmのところでみると,
緑色と赤色の差は1割強ほどですね.

もちろん,光源側の発光スペクトルは各色で均一ではありません.
ここから先は照明の発光特性と照らし合わせて考える必要がありますね.

光の吸収に関してはランベルト・ベールの法則でググってもらえれば
色々でてくるので,興味のある方はどうぞ.

この続きは,また気が向いたら書くつもりです.

まちがいに気付いたらハスガシイのでこっそり直します.
どなたか,ミスに気付きましたらこっそりと教えてください(^^)

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ジャンル:ペット

この記事に対するコメント

赤色は吸収されやすい色ですからね。
海というとすぐに青、となりますが実際にはエメラルドグリーンの海もありますよね。
色んな反射の影響らしいですが……。

別のブログで青ではなく緑のLEDの話が出ました。
青や赤は照明としてありますが、緑はない。
緑の照明で飼って見たらどうなるのか?ちょっと気になるところではあります^^
【2009/05/14 07:29】
URL | wakyo #- *編集*

ハナアレジーさんのブログはホント勉強になります。

入射角度等でも吸収のされかたって違うんでしょうね!
【2009/05/14 22:10】
URL | ヒゲオヤジ #- *編集*

これまた凄く手の込んだ記事ですね。勉強になります!!
光学関係お詳しいですね~またいろいろ教えてください。
【2009/05/15 00:57】
URL | しかぱっち #- *編集*

こんにちは。

何のことやら~って感じで読ませていただきました。
よってミスがあるのか分かりませんw
それにしても熱心にまとめられますね。
再び100点ヾ(*・ω・)ノ ドウゾ♪
【2009/05/15 21:21】
URL | ケンシロウ #Tksic3.. *編集*

wakyoさん

海が青く見えるのは水の中で青い光がレーリー散乱という現象で,
四方八方に反射される光が見えるためで,エメラルドグリーンに見えるのは,
水深の浅いところの白いサンゴ砂で反射した光が合わさってそう見えるのだと思います.
水平線上付近の青さは空の青さが反射されたものなんですよ.

緑の高輝度LEDは販売されていることはご存知だと思いますが,
アクア用の照明器具としては需要がないのでしょうね.

ところで,LEDの明るさの指標のカンデラとかルーメンですが,
これは人間が感じる波長ごとの強度で補正を掛けた値(これかなり重要です)
なので,純粋にエネルギー強度ではなく,人間にとっての明るさの指標です.
なので,サンゴにとっての明るさ度合いとは比較できないと思います.

治療頑張ってくださいね.
【2009/05/16 12:32】
URL | ハナアレジー #- *編集*

ヒゲオヤジさん

そう言って頂けると,モチベーションが保てそうです(^^)
ありがとうございます.

入射角度は反射率,透過率に影響しますよ.
【2009/05/16 12:35】
URL | ハナアレジー #- *編集*

しかぱっちさん

ネタ不足解消にこんなことに手を出してしまいました.
なんか仕事してる気分がしましたよ(^^;

はじめてしまったからは,蛍光灯やメタハラを使った場合の
水槽の中での光の振る舞い,なんてところまで進めてみようかと
考えてます.
いつになるかわかりませんが(^O^)
【2009/05/16 12:39】
URL | ハナアレジー #- *編集*

ケンシロウさん

今度はもっと分かりやすく書くようにガンバリマス!!
また見てくださいね.

簡単にまとめると,
紫外線や紫色,赤色から赤外線は水の中で吸収されやすく,
海が深くなると青や青緑のしか届かない,
ということですが,水槽では深さが限定されるので,
どの色の光も底まで届く,
てな,感じです.
【2009/05/16 12:46】
URL | ハナアレジー #- *編集*

なるほど~ 勉強になりました!

って言えるほど分かってはいないのですが。。

新ネタ,楽しみにしていますね!
【2009/05/16 21:56】
URL | ひろぽん #- *編集*

ひろぽんさん

続きはまたそのうちに書きますんで,期待されずに
お待ちください.

そういえば,今日,明日はまた かねだい で
現金とりかえっこセールやってます.
まだレッドビーは大きくなっていないので,
今回はパスしました.
【2009/05/16 23:31】
URL | ハナアレジー #- *編集*

すごいですね・・・光についてあんまり考えたことなかったです。
理解するのは難しいですが、ちょっと勉強しないとって思いました。
しかし・・理解できるは微妙です^^;
【2009/05/17 22:44】
URL | のっち #SgurUJcg *編集*

のっちさん

効果的な照明や,効率の良い照明方法を検討することに
つながればいいな,と思ってます(^^
一緒に楽しく考えましょうよ.
【2009/05/17 23:21】
URL | ハナアレジー #- *編集*

やべ、難しいっ!!
夕焼けがなんで赤なのかってことと同じ理論?あれ違うか?
【2009/05/18 23:23】
URL | jiru #- *編集*

jiruさん

こんにちは~
>>夕焼けがなんで赤なのかってことと同じ理論?あれ違うか?
これは↑に書いた海が青く見えるのと同じ原理みたいですよ.

夕焼け時,太陽が傾いて光が地球の接線方向からやってきて,
大気圏で光が飛んでくる距離が長くなります.

すると大気で青い光が散乱されきって,
もう赤い光しか残っていない状況に
なって,赤く見えるらしいですよ.
【2009/05/19 07:04】
URL | ハナアレジー #- *編集*

こんばんは^^

初心者に非常に勉強になるハナアレジーさんのブログ、リンク頂いていきます。
これからもよろしくお願いします。m(__)m
【2009/05/20 22:51】
URL | ヒゲオヤジ #- *編集*

ヒゲオヤジさん

ご丁寧にありがとうございます.
こちらこそ,よろしくどうぞです.
ヒゲオヤジさんのリンク,こちらも頂きますよ(^^
【2009/05/21 07:02】
URL | ハナアレジー #- *編集*

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