V. FEJEZET.
A tenger vize.
(Folytatás.)
Tengervíz-minták gyűjtése. – Különböző szerkezetű: csavarral, futósúlylyal zárható, elszigetelő burkolatú merítő palaczkok. – A nyomás és az összenyomhatóság; a piezométerek; az "összeroppanás". – A fajsúly és a sűrűség; mérésük: piknométerrel, részben vagy egészben bemerülő areométerrel; a sótartalom meghatározásával; a törésmutató meghatározásával; az elektromos vezetőképességgel. – A sűrűségkülönbségek érdekes folyományai: a holtvíz. – A tengervíz átlátszósága; mérése fehér koronggal. – A szemvédő cső. – A lebegő részecskék mennyisége THOULET szerint. – A tengervíz színe: a fénysugarak elnyeletése; a Capri-i kék barlang. – A tenger színének meghatározasa. FOREL skálája; THOULET színmérő csöve. – A fény behatolása a tengervízbe: FOL, SARRASIN stb. kísérletei. – REGNARD regisztráló fotometrográfiai készüléke és kísérletei.
Vízmintagyüjtés különböző mélységekben.
Felület. A felületen való vízfelvételre elegendő egy egyszerű veder; csak az a fontos, hogy a mintát a hajó elülső részén vegyük szél ellen, hogy lehetőleg kikerüljük a hajó közelségéből származó zavaró okokat.
Mélység. Mihelyt arról van szó, hogy a felszín alatt levő rétegekből vegyünk vizet, tanácsos külön e czélra való merítőpalaczkokat alkalmazni, számot vetve azzal, hogy mindazok a palaczkok, a melyek csavar segítségével működnek, felhúzás alkalmával, mielőtt bezáródnának, a vízben nyitva tesznek meg egy bizonyos utat. A csavarszárny bizonyos számú fordulatot kénytelen
|
megtenni, hogy a bezárást el tudja végezni, úgy, hogy a palaczk vize mindig néhány méterrel magasabb rétegből jön, mint a hová lesülyesztették. Nagy mélységek esetén ennek nincs jelentősége; azonban a felszín közelében vagy sekély tengerekben végzett műveletek alkalmával ugyancsak fontos lehet. Ez esetekben más alakú palaczkokat kell használnunk. Meyer merítő palaczkja. MEYER dr., a kieli bizottság tagja, 1872-ben találta fel a nevét viselő palaczkot, a melyet a 75. rajz leszállásra készen mutat. B mindkét végén széles nyílású henger, a melyen a felfüggesztő lemezhez erősített négy pálcza megy keresztül. A felső lemez a szondáló fonálhoz erősített horgos kikapcsoló szerkezettel van ellátva, melyen a henger is függ. A négy pálcza két gondosan csiszolt kúpszelepet köt össze mereven, melyek záráskor a henger mindkét végébe csiszolt nyakba illeszkednek. A mikor a készülék földet ér, a C korong, melyet egy középső pálcza mereven köt az alsó szelephez, nem engedi, hogy a palaczk az iszapban elmerüljön |
MEYER palaczkja. 75. Leszállás közben, nyitva; 76. Felszállás közben, zárva; 77. Szerkezet és kikapcsoló készülék. |
(a melyből azonban egy rajta alkalmazható csekély módosítás segítségével tud mintát hozni); a lökés következtében a henger felfüggesztő kapcsolója működésbe jön, a henger leesik és a záró szelepek mélyedésükbe illeszkednek. Ezután már csak fel kell húzni a palaczkot, a mely az alsó csap segítségével kiüríthető.
|
Ha a felület és a fenék között levő, közbeeső övből akarunk vizet hozni, a hengert a felső lemezre függesztjük két kis horog segítségével és a 77. rajzon látható kikapcsoló berendezest alkalmazzuk. Mikor a készülék a kívánt mélységbe ér, egy futósúlyt küldünk le, ez működésbe hozza a kikapcsolót, a súly oldalt löki a felfüggesztő kapcsokat és leejti a hengert, a mely azután úgy, mint az előző esetben, elzárja a palaczkot. Ez a palaczk igen nehéz és ma alig alkalmazzák; nem könnyű átbukó hőmérővel ellátni és nem lehet belőle egész sorozatot egyetlen kábelre erősíteni. Leginkább a Pommerania és a Gazelle expediczióiban tett szolgálatot. Milne merítő palaczkja. Ez nem egyéb, mint a Meyer-féle palaczk, csakhogy a négy pálczát egyetlen egy erős, négy vezető bordával ellátott tengely helyettesíti, a mely a henger esését kormányozza, úgy hogy az egész szerkezet ellenállóbb és merevebb az előbbinél. Ez a MILNE-től módosított MEYER-féle palaczk alig szolgált máshol, mint a Challengeren, itt is kizárólag fenékminták |
MILNE palaczkja. 78. Leszállás közben, nyitva; 79. Felszállás közben, zárva; 80. Henger nélkül, a szerkezet bemutatására. |
felvételére. A 78–80. rajzok mutatják a palaczkot leszálláskor, majd felhúzáskor, végre a tengelyt a burkoló henger nélkül, a miből a szerkezetet is megismerhetjük.
Mill merítő vizespalaczkja. Minthogy a MEYER és MILNE-féle palaczkok csiszolt nagy szelepei kényesek és könnyen romlanak, MILL-nek az az eszméje támadt, hógy ezeket a szelepeket gummilemezekkel vagy korongokkal helyettesíti. Az egész készülék czentrális csőhöz van erősítve és ezen halad keresztül a nehezékkel ellátott szondáló fonál. A merítő henger e sárgarézcső felső végére két horogra akasztott rugóval van felfüggesztve. Az egész készülék felett egy rézdarab oly módon van elhelyezve, hogy a mint a futósúly megüti a rugókat, a tengelyhez közelíti, kiakasztja őket a henger horgaitól, a henger leesik és az egyik vezetőül szolgáló közfalon csúszva a gummival bevont szelepekhez ér, a melyek nyílásait elzárják.
A MILL-féle palaczkot főképp a Granton-i (Edinburgh mellett) tengeri állomáson használják.
A kikapcsolásra szolgáló futósúly, melynek sok egyéb alkalmazása is van, rendszerint ugyanaz, a melyet RUNG kapitány talált fel a kopenhágai meteorológiai intézetben és a mely két egymásba illeszkedő részből áll. Ez a futósúly bármely pillanatban bármilyen kábelre erősíthető. A 10. rajzon látunk egy teljes ilyen futósúlyt és azonkívül látjuk ugyanazt széjjelszedve is.
Buchanan merítő palaczkja. (16. rajz, a két középső műszer.) Képzeljünk egy hengert, mely mindkét végén csappal van ellátva, és a két csapot egy pálcza köti össze, úgy hogy egyszerre nyílnak és záródnak. Sülyeszszünk a tengerbe egy ilyen csövet, függőlegesen erősítve a szondáló fonálra, nyitott csapokkal. A víz behatol az alsó csapon és távozik a felsőn keresztül. Tegyük fel, hogy valahogyan egyszerre elzárjuk a két csapot valamely adott mélységben; a palaczk ebből a mélységből való vízzel megtöltve jön vissza. Ez az elve a BUCHANAN palaczkjának.
A 16. rajzon a harmadik műszer mutatja ezt a palaczkot leszálláskor. A palaczk végeihez erősített vastag rézdrótból készült húrokkal van a kábelhez kötve zsineg segítségével vagy pedig csiptető közvetítésével, a melyet szárnyas csavartok szoríthat a kábelhez. A felső kapocs fölé hasonló csiptetővel van erősítve az első ábránkban még zártan látható kikapcsoló, a melyen a jelenleg nyitott csapokat kormányzó rúd függ.
A kikapcsoló szerkezetnek egy ága a kábelre ferdén álló emelőkarban folytatódik. Az átbukó hőmérőt tartó foglalat, a mely a kormányzó pálczához van erősítve, abban a helyzetben áll, a melyben a rajzon látható, mert a pálczát felemelve a hőmérő foglalatja felső részének a széle a pálcza felső részéhez erősített horogba kapcsolódik. Mikor az így előkészített műszer a kívánt mélységbe ér, futósúlyt küldenek le, pl. RUNG-félét. A futósúly a kapcsolónak emelőkarját megütve, megfordítja és így kiszabadítja azt a kapcsot, a mely a palcza segítségével nyitva tartotta a csapokat; ez utóbbiak bezáródnak; ezzel egyidőben az a horog, a mely a hőmérő foglalatját visszatartotta, lehajlik, elereszti ezt a foglalatot, a mely erre átbukik. A palaczk így bezárva kerül fel az átbukott hőmérővel együtt. Nem marad egyéb hátra, mint a hőmérséklet leolvasása és a csapok kinyitásával a víznek felfogása.
A henger körülbelül 52 cm. hosszú és 8 cm. átmérőjű; 2 liter vizet hoz fel. A teljesen bronzból készült palaczk súlya körülbelül 7 kg. Ilyen palaczkot többet lehet ugyanazon kábelre erősíteni, mindegyiknek van egy-egy futósúlya, a melyet ő maga felszabadít és a mely leesve előidézi a következő palaczknak a bezáródását, miután őt magát már a hozzáérkezett futósúly bezárta. A csapok a végükön tölcséralakban kiszélesednek, a minek az a rendeltetése (legalább az alsó csapnál), hogy növelje a palaczkban a víz áramlásának erejét. A csap nyílása szűk a palaczk átmérőjéhez képest; ez ennek a műszernek a gyönge oldala; a benne levő víz nem cserélődik ki teljesen az alatt, a míg a palaczk a saját hosszúságával egyenlő függőleges utat tett meg; ez az eredmény csak 2.5 m. hosszú út befutása után áll elő. Más részről az is igaz, hogy ennek a hiánynak nagy mélységekben igen csekély a jelentősége.
Nem akarok szólni a felhúzáskor önműködő bezáró eljárásról, melyet azelőtt alkalmaztak erre a palaczkra, mert ez az eljárás
nem volt megbízható: a bezáródás bizonyos körülmények között bekövetkezhetett, még mielőtt akarták volna; másrészt maga a szerző is lemondott róla.
Egy külön szelep lehetségessé teszi a víznek a kiterjeszkedését, a mi felhúzás közben a nyomás csökkenése folytán áll elő.
|
Wille merítő palaczkja. Hogy a merítő palaczk befogadó képességét növelje, a mellett leszállás közben igen élénk vízközlekedés és nagy nyílás alkalmazását tegye lehetségessé, WILLE kapitánynak, a Vöringen parancsnokának az az ötlete támadt, hogy ónozott nagy rézcsövet alkalmazzon, a melyet spirálisba görbített és végeit egy-egy szeleppel látta el. Mindegyik szelepnek elzárását egy-egy hozzátartozó csavar és rugók végzik. Az egész kábelre van felfüggesztve és alul nehezékkel ellátva, a mely a készüléket magával húzta a mélységbe. A 81. rajz mutatja a műszert leszállásra készen. A csavarok úgy vannak elhelyezve, hogy leszállás közben üresen forogjanak, a szelepeket nyitva tartsák, úgy, a mint azokat előzetesen beigazították. Mikor az egészet fölhúzzák, a víz ellenállásának hatása alatt a csavarok az ellenkező irányban forognak, helyükre vezetik a szelepeket és ezzel egyidőben a fölszabadult rugók segítenek a szelepek elzárásában. |
81. rajz. A Vöringen expediczió WILLE-féle merítő palaczkja. |
Ez a palaczk 5 liter vizet fogad magába; persze kissé nehéz és ügyetlen; a bezáródáshoz 11–13 méteres útra van szüksége. Felül h csapja van, alul egy másik, g. Ez utóbbi közlekedésben áll egy, a végén zárt kis üvegcsővel; leszállás közben ez a cső megtelik vízzel. A mikor a műszer visszajön, felfordítják, úgy hogy a kis üvegcső felülre kerül és a palaczkot úgy forgatják, hogy a gázbuborékok a kis csőbe szálljanak, ha ugyan ilyen gázbuborékok egyáltalában felszabadulnának. A tapasztalat szerint a palaczk mindig vízzel telten jön vissza, szabad gázok nélkül úgy hogy bizonyos idő mulva le is mondtak a kis üvegcső alkalmazásáról. Jegyezzük meg ezt az adatot, a mely látszólag ellenmondásban van azzal, a mit a TRAVAILLEUR palaczkján tapasztaltak.
Ekman merítő palaczkja. (82. rajz.) A C rézhenger mindkét végén nyitott és foglalatjának felső részénél fogva az a horogra van függesztve. A henger felső nyílása kiugró, vízszintes, lapos fémkarimával van ellátva. Ez a henger pontosan csúszhat
|
három pálcza mentén, (a melyek közül a rajzon csak kettő dd látszik). Az a horogra így felfüggesztett hengert lemerítik. A vízbe merülés után a fémkarima csakhamar ellenállást fejt ki, a henger kissé felemelkedik, az a horog leesik, szabadon hagyva a hengert, a melyet most már csak a gyors leszállásból eredő vízellenállás szorít a foglalat felső részéhez. Azonban, a mint abbahagyják a kábel leeresztését vagy a mint a háromlábú tartó földet ér, a henger a foglalatnak alsó korongjára esik; pereme a vezető pálczák irányítása következtében a zsírral vagy guttaperchával töltött bevágódásba kerül, míg felső nyílása a dd szintben levő korongra jut, a melyet a műszer aljából kiálló erős oszlop visel. Ez a korong gummiból való körrugót hord. Egy alul elhelyezett csap lehetségessé teszi a víz kieresztését, a felső korongon levő peczek felemelésével. A hengerre erősített b horog arra való, hogy a felhúzás alatt a henger állandóan érintkezésben maradjon az alsó koronggal. Ezt a műszert, a mely MEYER és MILL palaczkjaira emlékeztet, EKMAN stockholmi tanár találta fel; a palaczk két liter vizet hoz fel. A Vöringen mintájában a három lábat egy fémdarab helyettesítette, melyre a szondáló csövet erősítették. |
82. rajz. EKMAN merítő palaczkja. |
E palaczk alkalmazásában legfontosabb kellék, hogy megállás nélkül ereszszék le a fenékre; minden korai megállás természetesen az egész művelet újrakezdését vonja maga után. Nem látom bebizonyítva, hogy a hajóingás bizonyos pillanataiban a palaczk nem záródik be idő előtt; semmivel sem tudjuk ezt ellenőrizni.
A palaczkot 25 mm. vastag guttapercha-burok szigeteli el és ezáltal elérhető, hogy az északi szélességekben 200 métert meg nem haladó mélységekből a víz kezdeti hőmérsékletével kerül felszínre vagy legfeljebb igen kevés változással és ezt a hőmérsékletet megmérhetjük úgy, hogy a felső korongra alkalmazott kis nyíláson keresztül hőmérőt mártunk bele a vízbe. Ez a nyílás való arra is, hogy a levegő behatolhasson a palaczkba, mikor az alsó csapon keresztül a víz távozik.
A Travailleur merítő palaczkja. (83. rajz.) Ezt a palaczkot a Travailleur két tisztje: RICHARD E. és VILLEGENTE találta fel és használta e hajó expedicziója alkalmával.
|
Ez a palaczk erős aczélcsőből áll, mely mindegyik végén kettős elzáró készülékkel van ellátva, csappal és szeleppel; ez utóbbit a csap igazítja. Mindegyik csap egy-egy C nagy emelőkarral van ellátva és ha ez a kar a palaczk tengelyére merőlegesen áll, akkor a csap ki van nyitva, míg ha a kar párhuzamos a tengelylyel és lefelé áll, akkor a csap be van zárva. A csőnek mindegyik A vége csúcsíves alakú és lehetségessé teszi, hogy a palaczk az aa furatnál fogva a beleillő zsineg segítségével a kábelhez legyen köthető. Ebben a helyzetben száll le a palaczk, a víz alul behatol és felül távozik a következő úton keresztül: bemegy az alsó d szitán keresztül (ennek az a hivatása, hogy megakadályozza a csap bedugulását abban az esetben, a mikor a készülék a fenéken nyugszik) a csap könyökcsövébe, onnan a b csatornán át a D rekeszbe, azután a ff kis csatornákon keresztül (a palaczkot zárt állapotban ábrázoló rajzon e csatornákat az s szelep bedugja) a TT csőbe, mert ha a csap nyitva van, a t pálczát a köréje csavarodó rugó ellenére a csapfoglalat visszanyomja és az s szelepet nyitva tartja. A víz felül távozik a felső ff csatornákon keresztül, a melyek ugyanazon oknál fogva vannak nyitva, mint az alsók. A víz a ff csatornákból a b csatornába jut; ez a csapnak könyökcsövével közlekedik és végre a felső d szitán átjut a szabadba. A kivánt mélységben futósúlyt eresztenek le, nehéz, széles vasgyűrű alakjában, amely elég bő ahhoz, hogy keresztül menjen a palaczkon és így a két emelőkart lenyomja. A palaczk így bezáródik és ebben a helyzetben látható a 83. rajzon. |
83. rajz. A Travailleur merítő palaczkja. |
A csapot 90°-kal elforgatva csatornájának belső nyílása összeköttetésbe kerül a b csatornával, ez az első záródás; a csapnak ugyanezen mozgásával az e bevágódása, az s szelep t szárának a végével szembe kerül; a t pálcza rugója e pálcza végét az e be-
vágásba nyomja és az s szelepet tokjára helyezi; így az ff csatornák bezáródnak és ez a második záródás. Ugyanez a folyamat megy végbe mind a két oldalon, világos tehát, hogy minél inkább kiterjed a csőben levő víz a nyomás csökkenése és a hőmérséklet emelkedése folytán felhúzás közben, annál erősebben szorulnak az s szelepek tokjukra és annál szorosabban záródnak.
Több hasonló palaczkot lehet alkalmazni ugyanazon kábelen s egyetlen vasgyűrű bezárja egymásután valamennyit.
E palaczkokat a tengerből felhúzva és kinyitva MILNE-EDWARDS tanár több ízben látta, hogy vízsugár szökik ki belőlük, melynek hosszúsága meghaladhatta az egy métert és az edénybe átöntött víz nagymennyiségű gázbuborékot eresztett ki. Erre még alkalmunk lesz visszatérni, a mikor a tengervízben feloldott gázokat fogjuk tanulmányozni.
Most elég lesz annyit megjegyezni, hogy ha a Travailleur palaczkja nem is hagy kívánni valót záródás és vízhatlanság tekintetében, egész másképp vagyunk a nyitással és a víznek a palaczk belsejében való szabad keringésével. Elegendő összehasonlítanunk a palaczk belsejét a külső vízzel való közlekedést biztosító szűk- és könyöklőcsatornák megfelelő méreteivel, továbbá a kis nyílások oldalsó helyzetét s akkor látni fogjuk, hogy egyetlen más palaczk sem gördít ennyi nehézséget a leszállás alatt történő vízkicserélődés útjába.
Sigsbee merítőpalaczkja. A 84. rajz mutatja a működésen kívül lévő műszer metszetét; az a a fémhenger két (d és e) szeleppel van ellátva, a melyeket egyszerre nyit vagy zár az őket összekötő merev pálcza. Nyugalmi helyzetben a két szelepet egyegy kis spirál-rugó szorítja helyébe, (a rúgó átmetszetét látjuk g-ben). Ha egy ilyen hengert kábelre erősítve alkalmas sebességgel eresztünk le, a víz ellenállása legyőzi a g rugó erejét, a két szelep kinyílik és felemelkedve útat enged a víznek, a mely szabadon fut a hengeren keresztül. Megálláskor a henger annak a szintnek a vizét tartalmazza, a melyben megállott. Felhúzáskor a víz ellenállása segíti a rugót a lemezek bezárásában és a henger a kívánt mélységből felvett vízzel kerül a felszínre.
A gyakorlatban némi óvatosság ajánlatos. A hajó hosszanti és harántos ingásaiból származó mozgások hatása alatt a szelepek kinyílhatnak úgy, mint normális leszállás alkalmával és a
|
felhozott víz többé nem az, a mit felvenni akartak. Hogy tehát a szelepeket felhúzás alatt zárva tartsák, a műszer felső részén, a henger felett elhelyezett csavarszárny működését használják fel. Ez a csavarszárny nn úgy van elhelyezve, hogy leszálláskor nem hat a szelepekre és a foglalat felső része felé emelkedik. Felhúzáskor ellenkezőleg lesülyed, rr nyúlványával megragadja a tt darabot, melyet rácsavar a felső szelepre; akár normális az emelkedés, akár nem, az egész idő alatt tt-t a csavar nyúlványa rögzíti, úgy, hogy a felszállás kezdetétől fogva a felső szelep és következésképpen az alsó is zárva marad, egészen addig, míg a felületre nem érnek. Egy kábelre különböző távolságokban akárhány ilyen palaczk erősíthető. Ez a palaczk, bár igen alkalmas arra, hogy sűrűségmeghatározásra szánt vizet vegyen fel, TANNER szerint nem használható gázok visszatartására is. SCHOTT tanár, a ki a Valdivián a a használta a SIGSBEE-féle palaczkot, nagyon meg volt vele elégedve; LUKSCH tanár hasonló megelégedésének adott kifejezést, miután a Pola expedícziója alatt használta. Az amerikaiak majdnem kizárólag ezt a palaczkot alkalmazzák. |
84. rajz. SIGSBEE merítő palaczkja. |
Kidder-Flint-féle merítő palaczk. Ez nem egyéb, mint a SIGSBEE-féle palaczk módosítása; úgy van szerkesztve, hogy a víz gázait megőrizze. Minden szelepet külön csavarszárny tart működésben. A henger, mely vízzel telten kiemelhető foglalatjából, csappal és dugóval felszerelt expanzió-csövet hord, melyben a víz felszállás alatt kiterjedhet anélkül, hogy a külső vízzel közlekednék. A csavarok oly módon vannak elhelyezve, hogy leszállás közben nem hatnak a szelepekre, a melyeket indulás előtt kézzel egészen kinyitnak. A műszer ebben a helyzetben száll le. Felhúzáskor mindegyik csavar elzárja a saját szelepét. Ez a palaczk, a melyet KIDDER, FLINT és TANNER állítottak össze és a melyet első ízben 1884-ben az Albatross fedélzetén
alkalmaztak, úgy látszik magának TANNER-nek véleménye szerint is, még némi tökéletesítésre szorul, (1896) mielőtt teljesen kielégítőnek lenne nyilvánítható.
Hamberg merítő palaczkja. A Nathorst-féle 1898-diki észak-sarki expedíczió alkalmával felmerült kutatásokban HAMBERG A. két meritő palaczkot használt, a melyeket 1906-ban irt le és a melyeknek csak vázlatát adjuk. A palaczkot henger alkotja; a czentrális tengelyen csúszó cső, a mely mindkét végén gummilemezzel van ellátva, szabadjára bocsátható oly módon, hogy a gummival bevont korongok a henger két nyílását bezárják s a henger belsejébe fogják a vízmintát.
A fenékvíz felvételére szolgáló mintában a palaczk egyszerűen úgy záródik, hogy az alatta lógó nehezék a fenékhez er. A magasabb szintű vizek számára e palaczk keretbe van foglalva és csavar segítségével működik, a mely egyszerre kapcsolja ki az eldugaszoló pálczát és az átbukó hőmérőt. Egyetlen kábelre akárhány palaczk erősíthető.
|
85. rajz. A REGNARD-féle merítő palaczk átmetszete. |
Regnard dr. palaczkja. (85. rajz.) Egy igen vastag gummiból készült P ballon, a mely úgy van készítve, hogy összenyomás után hirtelen újra felvegye alakját, aljánál fogva egy csőhöz van erősítve, a mely a C Denayrouze-féle szelep közvetítésével az R csappal közlekedik; ez a P ballon egy ebonit-cső (T) alsó részéhez van erősítve, a mely lyukakkal van ellátva és felfelé az R' csapba nyílik. A T ebonit-csövet majdnem teljesen körülveszi egy másik, de vékony-falú közönséges gummiballon. A 86. rajz mutatja a leszállásra kész palaczkot, miután R-et bezárván, 1?' csapon keresztül, higanyos légszivattyú segítségével kiürítették és R'-et bezárták. A két ballon falai szorosan egymásra fekszenek. A kívánt mélységben az A vasgyűrűt leeresztik, a mely a L emelőkart lenyomva a R csapot kinyitja. A P ballon hirtelen vízzel telik meg és kiterjed. A 87. rajz mutatja a műszert |
|
ebben a pillanatban, felszállásra készen. A Denayrouse-féle szelep, a mely a most nyitott R csapot helyettesíti, annál szorosabban zárul, minél nagyobb a belső nyomás. Ha a felvett víz felhúzás közben kiterjed vagy gázokat bocsát ki, a P' ballon befogadja őket és szükség szerint kiterjed. A felszínre érkezés után R-et bezárják és kibocsáthatják vizét, vagy pedig R'-t összeköttetésbe hozhatják a gázok kivonására szolgáló géppel. REGNARD dr.-nak, a ki már több év előtt találta fel e palaczkot, nem volt alkalma, hogy 100 méternél nagyobb mélységben kipróbálja; addig nagyon jól működött. Nem látok rá okot, hogy miért ne működne hasonlóképpen jól bármily mélységben és legfeljebb attól tartok, hogy főképp azért nem használják általánosan, mert szükség van arra, hogy higanyos légszivattyúval állítsák elő a légüres teret. |
86. rajz. 87. rajz. |
Nansen merítő palaczkja. Ez a palaczk, a melyet NANSEN 1900-ban alkalmazott és a következő évben írt le, két, körülbelül egy méter hosszú és 2 cm. átmérőjű csőből áll, melyeknek mindegyike 2–2 csappal van ellátva. A csapokat a két cső közé mozdulatlanul elhelyezett pálczára alkalmazott csuklós karok kötik össze oly módon, hogy a mikor a műszer működik, a négy csap egyszerre nyílik vagy záródik. A két csövet a csavarhoz kötött horgok tartják legmagasabb helyzetükben; a csapok ilyenkor nyitva vannak és a víz szabadon
kering belsejükben a két fordított tölcsér segítségével, a melyek a csövek aljára vannak erősítve és élénkítik az áramlást. Azonkívül az is elősegíti a keringést, hogy a csapok belső nyílásainak átmérője ugyanakkora, mint a csöveké. Mikor a palaczkot visszahúzzák, a csavar ellenkező irányban forog, a két cső leesik és így elzárja a csapokat.
Mindegyik csőnek az aljában kis csap van a víz kieresztésére, míg felül egy kis nyílás tehető szabaddá, a mi lehetségessé teszi a levegő behatolását. A csövek azonkívül kis gummizsákkal láthatók el, a kiterjedő víz fölöslegének befogadására.
Egy másik mintán a csövek egyikét átbukó hőmérő helyettesíti, míg a kétcsapos csőpalaczk szélesebb, mint az előbbiben és egymagában 500 cm3 vizet tud befogadni.
Richard palaczkja. A 88. és 89. rajzból könnyen megérthető a palaczk szerkezete és működése, a melyet a monacói herczeg nevezett el és alkalmazott Princesse-Alice nevű yachtján 1902 óta, amikor leírása megjelent. A Magnaghi-éhoz hasonló foglalatban, a mely az átbukó hőmérőkhöz való s akár csavarral,
|
akár futósúlylyal mozgásba hozott emelőkarra járhat, van elhelyezve a palaczk, egy 25 cm. hosszú és 4 cm. átmérőjű, mindegyik oldalán csappal elzárt cső. A két csapot pálcza köti össze oly módon, hogy egyszerre nyílnak és záródnak. A pálczára két rézgyűrű van erősítve, melyek arra valók, hogy egy átbukó hőmérőt fogadjanak magukba és szabadon csúszhatnak a pálczán vagy pedig ott szorítócsavarral rögzíthetők. A palaczk az alsó harmadában elhelyezett vízszintes tengely körül foroghat; eredeti helyzetében a csavarszárriy tengelyének egy nyúlványa tartja meg, vagy pedig a futósúlyrendszer esetén az emelőkarral kapcsolatos peczek. A palaczk gyengén hajlott helyzetben száll alá és az alsó kúp élénkíti a vízáramlást; felszálláskor a csavar, ellenkező irányban forogva, kiszabadítja a palaczkot, mely átbukik, a két csap bezáródik és pedig annál jobban, mert a hőmérő szintén átfordulva saját súlyával ugyanebben az irányban működik közre. Az emelőkaros szerkezetben ezt az eredményt egy leeresztett futósúly idézi elő. Egy kis ólomnehezék odaszorítja a palaczkot egy állító rúgóhoz, a mely az átfordulás után helyzetében megtartja. Világos, hogy egyetlen kábelre annyi ilyen palaczkot helyezünk, a hányat akarunk és hogy hasonló kivitelben bármilyen térfogatú palaczkok készíthetők; különösen fontos, hogy a csapok nyílása, a mennyire lehetséges, egyenlő legyen a cső átmérőjével. Az itt leírt minta 315 cm3 vizet ád és alig 2,300 kg.-ot nyom. |
88. rajz. 89. rajz. |
A krisztiániai központi laboratorium átbukó palaczkja. (90. rajz). Ezt a palaczkot 1905 áprilisában írta le EKMAN W. Mindkét végén nyílt csőből áll, mely a foglalatjában vízszintes tengely körül foroghat. A c, c' záró korongok csapágyban járnak és két pár emelőkar d, d' segítségével zárják be a csövet. A palaczkot az e peczek tartja meg leszállási helyzetében. A mikor a futósúly
|
leérkezik, ez az e peczek elereszti a palaczkot, mely átbukik és a g horog megragadja és rögzíti ebben a felfordult helyzetében és ekkor a gummival párnázott korongok szorosan a cső végeihez símulnak. A palaczkhoz erősített k hőmérő a palaczkkal együtt átfordul. Több ilyen palaczk helyezhető ugyanazon kábelre egymás fölé; ez esetben mindegyik úgy van elrendezve, a mint a 90. rajzon látható. A h pálcza felső horgát a d emelőkar felemeli, a mikor a palaczk átbukik, ez szabaddá teszi a futósúlyt, a melyet ez a h pálcza a foglalat alatt tartott és ez a súly kapcsolja ki a következő palaczkot és így tovább. Ez a palaczk, a mely 5 kg.-ot nyom, 520 cm3 vizet hoz fel; nagyobb alakban is megszerkesztették, a mely 7,5 kg.-ot nyom és 1070 cm3 vizet hoz fel. |
90. rajz. A krisztianiai laboratorium átforduló palaczkja. |
Szigetelő merítő palaczkok. Az eddig leírt merítő palaczkoknál keveset törődtek vele, hogy a fenékről felhozott víz felhúzás közben felmelegszik attól a pillanattól fogva, a melyben az átbukó hőmérő megadta azt a hőmérsékletet, a melylyel a helyén bírt. Természetesen nagyon is kívánatos azzal a hőmérséklettel felhozni a vízmintákat, a milyenben az eredő helyen voltak vagy legalább is ehhez közel álló hőmérséklettel, különösen a feloldott gázok elemzésére és különös kutatásokra való tekintettel. Erre a czélra különösen jól védett palaczkokat kell alkalmazni, melyeket a fölmelegedés ellen hatalmas elszigetelés véd meg. Az Európa északi tengereiben dolgozó óczeanográfusok erősen hozzáláttak e feladat megoldásához, a mely náluk könnyebben oldható meg, aránylag sekély tengereikben, a hol a fenék és a felület hőmérséklete közti különbségek csekélyebbek, mint a trópikus tengerek nagy mélységeiben, a hol ez a különbség tekintélyessé válik.
EKMAN palaczkjában láttuk az első kísérletet ez irányban; az ő palaczkját ugyanis 25 mm. vastagságú kaucsukburok vette körül.
A feladatot azután különösen PETTERSSON O. stockholmi tanár vitte előbbre; arról van szó, hogy a fölületi rétegek felmelegítésétől megóva hozzunk a felszínre egy meghatározott mélységben felvett víztömeget úgy, hogy a lehető legrosszabb hővezető burkolattal vegyük körül. Erősen szigetelő szilárd anyagokból készült burkokkal kezdték, ennek azonban meg volt az a hibája, hogy a lemerítés igen hosszú időt követel arra, hogy
a burok és a felhozandó víz hőmérséklete között az egyensúlyi állapot létre jöjjön. Ez az idő az elszigetelő lemezek vastagságának négyzetével nő. Másrészt, ha nem várják meg a palaczk bezárásához szükséges idő leteltét, a felhozott víz nem mutatja többé a pontos hőmérsékletet és a készülék szigetelő képessége czéltalanná válik. PETTERSSON tanárnak ekkor az az igen ügyes eszméje támadt, hogy magát a vizet használja elszigetelő anyagnak. A palaczk burkolata konczentrikus vertikális hengereknek egész sorozatából készült, vékony rézfallal, míg az alja és a fedője párhuzamos gummi-lemezekből volt. Az egész oly módon van elrendezve, hogy a víz szabadon keringjen, míg a palaczk nyitva van, mert ekkor egy külön berendezés a henger fenekét és fedőjét távol tartotta. A hengerek közt berekesztett vízrétegek igen jó szigetelők, a folyadék magas fajhője és a keringés hiánya miatt. Ha nem csak az oldalsó falak vannak egymásra következő elszigetelő rétegekből, hanem ha a zárólemezek is hasonlóképpen vannak szerkesztve, az így készült palaczk a lehetőségig védve van a felmelegedés ellen.
NANSEN vette észre, hogy a palaczk vizének hőmérséklete a felhúzás egész tartama alatt beálló nyomáscsökkenés folytán kissé mindig alászáll, ha mindjárt a palaczk érzéketlen volna is a környező víz hőmérsékletének változásai iránt. Így, ha négyfokos víz jön fel 1000 méteres mélységből, hőmérséklete a felületre érve 0,08°-kal sülyed kizárólag a kiterjedés következtében és EKMAN W. megjegyzi, hogy a legnagyobb, vagyis 9636 méteres mélységből a felszínre jövő víz, a melynek a hőmérséklete eredeti helyén 0 és 4 fok közt volt, körülbelül 1,3°–1,4°-kal lehűlt. A víz kiterjedéséből származó hősülyedés körülbelül 0,001°-ot tesz ki atmoszféránként.
EKMAN kísérletei azt mutatják, hogy az ebonit négyszer jobban szigetel, mint a víz. Azonban a szilárd testek sokkal nagyobb mértékben hűlnek le a kiterjedés hatása alatt, mint a víz és ez a lehűlés természetesen csak elősegíti a bennlevő víz lehűlését. EKMAN szerint a PETTERSSON-NANSEN-féle palaczk legújabb mintájának különböző szilárd részei 0,39° hőmérséklet-változást mutatnak 1000 méteres emelkedés hatása alatt. Mindazonáltal a külső rétegektől való melegedés nagyobb, mint a mekkorára ezen lehűlés egyensúlyozására szükség volna, úgy hogy a mikor a felhozott víz
hőmérsékletét mérik és összehasonlítják annak a rétegnek a hőmérsékletével, a honnan ered, azt tapasztalják, hogy az első magasabb és a különbség annál nagyobb, minél nagyobb a két szint hőmérsékletkülönbsége. SCHOTT dr., a ki sokat alkalmazta PETTERSSON palaczkját a Valdivián, a következőket állapította meg: Egy ízben az 1500 méter mélységből felhozott víz +0°,8-ot mutatott a valóságos +0°,1-os hőmérséklet helyett; a felszín hőmérséklete –1°,5 [!] volt. Más alkalommal a 400 m. mélységből felhozott vízből 11°,4-ot talált 10°,1 helyett; a felszíni hőmérséklet 28°,3 volt. Harmadszor 11°-ot talált 9°,2 helyett (felszíni hőmérséklet 27°,5).
Ezért ajánlja a krisztiániai központi laboratorium, hogy nagy mélységekben, valamint meleg tengerekben ne használjuk ezt a palaczkot.
Ezek után könnyű megérteni a PETTERSSON-NANSEN-féle palaczkot, melyet az alábbiakban írunk le, csak a legújabb alakról szólva, melyhez különböző módosítások után jutottak. Ezeket mi nem fogjuk fölsorolni; a módosítások okát a következő sorokból ki lehet találni.
Pettersson-Nansen-féle palaczk. *) A 91. rajz mutatja a leszállásra kész nyitott palaczkot. A h külső burok eltörtnek képzelt részén keresztül láthatók a konczentrikus r hengerek az aa fedő és az ii fenék, melyek mindegyikét több, rézlemezzel merevített és a z négy ebonitoszloppal összetartott mm gummikorong alkotja, továbbá a rézkorongokkal merevített három gummikorongból álló p sorozat, melyet négy ebonit-oszlop (z) tart össze. A négy alsó oszlop között nyílik az alsó n csap ebonit-csatornája. Az aa fedő a foglalat felső részén függ két b horog segítségével, míg a henger
*) Publications de circonstance, 23. sz.
|
91. rajz. PETTERSSON-NANSEN-féle palaczk. |
az y darabokon függ e fedőn. A t hőmérő, melyet igen vastag üveg-burok véd, az egész fedőn keresztül légmentesen van átdugva. Az f2 dudorodáson keresztül a külső levegőt be lehet engedni a g csatornán, a mikor a vizet az n csapon át kieresztik.*) A c lemez, mely a futósúly lökésének csillapítására való bőrrel van bevonva, a dd rugókkal három különböző helyzetben tartható. A b horgok csak akkor tehetők a helyükre, a mikor a c lemez közepes helyzetét foglalja el; a mikor a c lemez legmagasabb helyzetében van, akkor véletlenül ki nem kapcsolhatók még akkor sem, ha a jég hozzáér vagy beborítja. A mikor a futósúlyt leeresztik, ez a b horgokat szétnyitja és az aa fedő, a hengerrel együtt az ii fenékre esik; ugyanakkor a k horog is belevág a j darab peczkébe és az 5 kg.-os l súly húzása folytán a palaczk három része egymáshoz szorul, a mi a palaczkot az mm gummikorongokkal légmentesen zárja; a j darab k-t visszatartva (91. rajz) megakadályozza a palaczk különböző részeinek egymásközti elmozdulását. Egy foglalatba zárt átbukó-hőmérő (91. rajz uu) van csatolva a palaczkhoz; ezt egy spirális rugó fordítja át, a mikor az emelő kart az a a fedő estében megüti. A műszer teljes súlya az alsó ólmot is beleértve 16 kg. a futósúly nélkül és az átbukó hőmérő foglalata nélkül, mely utóbbi 1.7 kg.-ot nyom. A fölhozott vízminta körülbelül 440 cm3. térfogatú. |
Semmi sem akadályoz meg benne, hogy a futósúlylyal való kikapcsolást csavaros kikapcsolással helyettesítsük. Sőt épen ezt az utóbbi eljárást alkalmazták mostanáig az ilyenfajta palaczkok különböző alakjaiban.
Nansen-Ekman merítő palaczkja *) (92–93. rajz). A két kiváló oczeánográfusnak, a kiknek nevét viseli a palaczk, sikerült a hajó járása közben vízmintát fölvenni az eredő mélységnek a megjelölésével és oly elszigetelés-viszonyok között, hogy a hőmérséklet a hajóra érkezéskor leolvasható.
A palaczk a tetejéhez erősített fémkengyellel a kábelen függ (92. rajz). A palaczkot két mm. vastagságú ebonit-réteg veszi körül és 3 konczentrikus hengerből áll. A csapágyas korongok, a melyek a henger végeit elzárják, vastag gummilemezzel bélelt ebonitból
*) Publications de circonstance, 23. sz.
|
92. rajz. |
93. rajz. |
vannak. A hőmérőt a palaczkban egy spirál-rugó tartja és e rugó úgy van elrendezve, hogy a hőmérőt a fölhúzás után a tetőn levő nyíláson keresztül nyomja, melyet csak a hőmérséklet le-
olvasásakor nyitnak ki. Egy súly végzi a palaczk bezárását, működésbe hozva a k kereket, melyre az rr emelőkarok vannak erősítve. Mindegyik k kerékre egy t fog van erősítve, a mely a bevágással ellátott és vízszintes tengely körül forgó n korongba fog. Az n korongokhoz van erősítve egy velük forgó nagy merev fémlemez f. A palaczkhoz batométer van erősítve, a mely mint a TH0MSONÉ, a víz-nyomáson alapszik.
A palaczk a 92. rajzon A helyzetben merül le. Szabályosan eresztik le a kötelet és a víz ellenállása folytán az f lemez, a 92. rajzon B-vel jelölt helyzetet foglalja el, a melyben az f lemezre ható víznyomás a t fog közvetítésével zsinegen függő súlyt hordatja vele. Ha ebben a helyzetben abbahagyják a fonál utánaeresztését, az f lemezt a víz ellenállása többé nem tartja fölemelve, leesik, a t fog kiszabadul, a k kerék megindul és a palaczk a nehezék hatása alatt az rr emelő karok közvetítésével elzárja a palaczkot. Ugyanakkor a batométer m csapja bezáródik és a q rugó nem engedi, hogy véletlenül kinyíljon. Gyorsan fölhúzzák a műszert, szabaddá teszik a hőmérő nyílását, a rugó kinyomja a hőmérőt és akkor leolvassák. A palaczk 2–3 perczig maradhat a levegőn a nélkül, hogy belsejének a hőmérséklete megváltoznék. Azután kieresztik a vizet az alsó o csapon keresztül. A czentrális rész köbtartalma körülbelül 200 cm3.
Lássuk mostan, hogyan jelzi a palaczk maga azt a mélységet, a melyben bezárult. Leszálláskor az u cső (93. rajz), a mely alúl nyitott, a két fúratú m csap közvetítésével közlekedik az e edénynyel, a csőben és az e edényben levő levegő összenyomódik abban a mértékben, a mint a mélység növekszik. Ez idő alatt a beosztott g cső (92. rajz), – mely alúl kifelé nyílik a h visszahajlított kapilláris csővel, fönt pedig szintén közlekedik a külvilággal ugyancsak kapilláris cső segítségével, – megtelik vízzel. A mikor megállítják a palaczkot, ami egyszersmind bezárását is jelenti, láttuk, hogy a [!] m csap szintén bezárul; már most ez úgy van elrendezve, hogy ebben a pillanatban az e edény, a mely összenyomott levegőt tartalmaz, nem közlekedik többé az u csővel, hanem a g csővel, mely a maga részéről fölülről nem közlekedik többé a külvilággal. Ebből az következik, hogy az emelkedés arányában az e-ben összenyomott levegő kiterjed a g csőben, visszanyomva a vizet az alsó hcsövön keresztül és ha a készüléket a vízből kiemeltük, a skálán
megjelölt teret foglalja el, a mi közvetlenül megadja a megfelelő mélységet.
Ez a palaczk, a melynek leírása, mint az előbbié, 1905-ben jelent meg, arra volt szánva, hogy 60 méter mélységig és 7 csomó (óránkint 13 km.) sebességig működjön. A kísérletek oly jól sikerültek, hogy nagyobb alakban is előállították. 800 cm3. térfogattal, 4 burokkal, a mely a belső hőmérsékletet 4–5 perczig tudja megőrizni.
A nyomás és az összenyomhatóság.
A tenger felületi rétege egyszerűen csak a légköri nyomást viseli, vagyis közelítőleg 1 kg.-ot cm2.-ként. A 10 méter mélységben levő réteg azonkívül a 10 m. magas vízoszlop nyomása alatt áll, a mi ugyancsak megfelel egy légköri nyomásnak. A nyomás így egy atmoszférával növekszik minden új 10 m. vastagságú vízréteg után úgy, hogy 4000 m. mélységben a nyomás 400 atmoszféra és a Karolinák árkának fenekén, a hol a legnagyobb ismeretes mélység – 9636 m. található, a nyomás meghaladja a 960 atmoszférát, vagyis 960 kg.-ot cm2.-enként. Ez a szám pontos volna, ha a tengervíz összenyomhatatlan lenne; a dolog azonban nem egészen így van, mert a fajsúlya a mélységgel együtt nő. Ebből az következik, hogy az egy atmoszférával való nyomásnövekedéshöz szükséges vízréteg vastagsága mindinkább kisebb lesz 10 m.-nél, abban a mértékben, a mint a mélység növekszik. Az a víztömeg, a mely a felületen 100 liternyi térfogatot foglal el, 9000 m. mélységben már csak 95,8 literre terjed. Éppen a tengervíznek összenyomhatóságára alapította REGNARD dr. az ő batométerét, a melyet föntebb írtunk le.
TAIT angol fizikus mutatott példát, hogy bármily csekély legyen a víz összenyomhatósága, mégis jelentékeny eredményeket idézhet elő; egy 9000 m. magasságú vízoszlop a különböző rétegek összenyomhatósága miatt 190 m.-t veszít a magasságából. Ez a veszteség a szomszédos vidékeken elosztva, a tenger szintjének általános sülyedésére vezet, a mit TAIT 35 méterre becsül és így szerinte szárazra kerül és a kontinensekhez adódik ötmillió km2.-nyi terület, a melyek alámerűlve maradtak volna, ha a víz teljesen összenyomhatatlan volna.
Piezométerek. E névvel jelölik azokat a műszereket, a melyek
a folyadékok összenyomhatóságának mérésére szolgálnak. Legismertebb OERSTED piezométere, melyet minden fizikai kézikönyv leír. REGNARD batométere is valóságos piezométerré válik, ha pontosan ismerjük azt a mélységet, a melyre lemerült. Csak a legújabb mintáról beszélünk, a melyet BUCHANAN használt a Princesse-Alice hajón, hogy röviden megismertessük a módszert, a melyet ezekben a kutatásokban általánosan használnak. Elegendő lesz, ha megjelöljük azt az összenyomhatósági együthatót, melyet jelenleg a tengervízre felvesznek, Vagyis azt a mennyiséget, a melylyel a térfogat-egység a nyomás egységének hatása alatt összehúzódik. 1 liter víz köbtartalma egy méteres vízoszlop nyomásának alávetve 0.000 004 66 literrel csökken.
|
94. rajz. Buchanan piezométere. *) Az A edényben (94. rajz) tengervízminta van, melynek tömege és sűrűsége ismeretes és melynek összenyomhatóságát megadott tengervíz-oszlop súlya alatt ismerni óhajtjuk. A B cső térfogat szerint van beosztva. A készülék úgy lévén megtöltve és bedugva, mint a rajz mutatja, megvárják, míg a hőmérséklete pl. a felületi tenger vízével kiegyenlítődik, azután megfigyelik a higany e szintjét és leeresztik a műszert az előre megállapított mélységbe. A nyomás hatása alatt a B cső egész higanya a C edénybe szorul, a B cső megtelik tengervízzel, majd ez a víz keresztülmegy a higanyon és egyesül azzal, a mely már előbb A-ban volt és pedig a mélység szerint kisebb vagy nagyobb mennyiségben. Mikor a készüléket felhúzzák, a kitágulás megkezdődik; A vize B csőbe szorítja a higanyt és a mikor az egész visszakerül a felszínre, e' szintbe ér. A két szint e és e' különbsége a B csőben megadja azt a térfogatot, a mennyivel A vize összehúzódott az elért mélységnek megfelelő nyomás hatása alatt és ebből könnyen levezetik azt a mennyiséget, a melylyel a térfogategység egy légköri nyomás hatása alatt összehúzódik, vagyis az összenyomhatósági együtthatót, számot vetve a kísérlet különböző elemeivel, a higanynak és a piezométerben levő |
94. rajz. BUCHANAN piezométere. |
*) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, Paris, 1904 jul. 18. (239. l.)
tengervíznek súlyával, ennek a víznek a sűrűségével, a B csőben levő ee' szinteknek megfelelő higany térfogatával, hőmérséklet[tel], mélységgel stb. Előzetesen meg kell határozni a gummidugó, az üveg, a higany stb. összenyomhatósági együtthatóját. A számítás részleteit illetőleg az olvasót BUCHANAN munkájára utalom.
95. rajz. A nagy mélységek nyomása alatt összeroppant üvegcső darabjai.
A nagy mélységek óriási nyomásai bizonyos esetekben elég különös eredményeket idéznek elő. Egy csövet, a mely arra való, hogy bakteriológiai vizsgálatokra való vizet hozzon fel, 1902 szeptember 10-én 5830 méternyire merítettek le (1432-ik állomás). Ez a mélység nagyobb volt, mint a melynek a nyomását a cső el tudta volna bírni, hirtelen összeroppant és üvegpor alakjában jött vissza a hajóra (95. rajz), a melyben a porrá zúzott edényt meghosszabbító vastag kapilláris cső többé-kevésbbé összezúzott töredékei voltak láthatók. Ez esetben az explózióval ellenkező folyamat, a befelé való robbanás (összeroppanás) vagy implózió áll be, mint az angolok nevezik. Megesik, hogy egy hálónak a vasszerkezete, mely légmentesen zárt aczélcsövekből áll, hasonlóképpen implodál. BUCHANAN a következőkhöz hasonló érdekes
|
eseteket említ fel. Forrasztott üvegcső fémburokba van zárva, melybe nyílások fúrattak, a melyeken a víz behatolhat. Ha az egészet oly nagy mélységbe merítjük le, hogy a cső összeroppanjon, ez az implózió oly hirtelen következik be, hogy a víznek nincs ideje elég gyorsan behatolni a keletkezett ürbe és ezzel megakadályozni, hogy a külső nyomás a fémburokra hasson, a mely többé-kevésbbé összelapul. A 96. rajz mutat egy Richard-féle palaczkot, melyet véletlenül levegővel telten merítettek le és a mely hirtelen lemerülvén egy bizonyos mélységbe, a nyomás hatása alatt összezúzódott. Az alábbiakban tárgyalni fogjuk a nyomás hatását a tengeri szervezetekre is. A fajsúly és a sűrűség. A fajsúly St't az egységnyi térfogatú t'0 hőmérsékletű tengervíz súlyának viszonya az ugyanolyan térfogatú hőmérsékletű desztillált víz súlyához. Ezt a fajsúiyt sűrűségnek nevezik, ha a 4 fokos vagyis a maximális sűrűségű desztillált vízre vonatkozik. A t0 hőmérsékletű tengervíz sűrűségének jelképe tehát S4t. |
96. rajz. RICHARD-féle palaczk, melyet a nagy nyomás behorpasztott. |
Igen sok fajsúly és sűrűségmeghatározással rendelkezünk a tengervizre nézve,* különösen a felületen; minthogy azonban a különböző észlelők között nincsen megegyezés, a meghatározás czéljából, úgy a tengervizre, mint a desztillált vizre választott hőmérsékletek nagyon különbözők; mindegyik azt választotta, a mi neki legjobban megfelelt. Az eredmény nagy zűrzavar és hosszú számítások voltak szükségesek ahhoz, hogy a Challenger S415,56 a Vöringen és a németek S17,517,5 stb. értékeitől egy másik, pl. S40 értékhez jussunk. Ez az átszámítás elengedhetetlen, ha a fizikus, a ki S40-t fogadja el, használni akarja valamely meghatározott munkára más tudósok eredményeit. Ezeket az átszámí-
tásokat manapság már nagyban egyszerűsítették különböző, nevezetesen KNUDSEN-féle táblákkal, melyek nagy pontossággal vannak szerkesztve és a THOULET grafikonja segítségével, a melynek alapján igen könnyű átmenni S4t-ről S4θ-ra, vagyis a t adott hőmérséklethez tartozó sűrűségről egy másik, θ hőmérséklethez tartozó sűrűségre.
Ujabban tisztán a sűrűség S4t használatát ajánlják a St't fajsúly helyébe; ez az első lépés a mérések egységesítése felé és THOULET azt indítványozza, hogy akkor is az S4θ sűrűséget használjuk, ha egyszerűen csak a tengervíz sűrűségéről beszélünk. Felette óhajtandó, hogy ez ügyben teljes megegyezés jöjjön létre.
A mikor az áramok vizsgálata czéljából végzünk sűrűségmeghatározásokat, vagyis a tenger dinamikai tanulmányozására, akkor, a mint THOULET már régóta nyomatékosan hangsúlyozta a sűrűségnek dinamikai értékét kell vennünk, vagyis a víz sűrűségének azt az értékét, a mely az óczeáni tömegben valóban fellépő hőmérséklet és nyomásnak megfelel. A n S4θ jelkép képviseli ezt az értéket és jelöli egy liter tengervíznek a súlyát θ hőmérséklet, n méter mélység mellett és ennek a mélységnek megfelelő nyomás alatt. Pl. az 5440 méteres víz n S4θ értéke a Princesse-Alice-től felvett mintában 1,05368, számításba véve az összenyomhatósági korrekcziót, míg e korrekczió nélkül a S4θ érték 1,02762. Vagyis másképp szólva egy liter víz súlya 5440 méter mélységben θ hőmérséklet mellett a valóságban 1053,68 gr., nem pedig 1027,62 gr. Az első szám a dinamikai érték és ezt kell alkalmazni a víz mozgásainak tanulmányozásánál. A víz sűrűségének ez a növekedése a mélységgel, mint látjuk, távolról sem igazolja azt az egykor elterjedt felfogást, hogy a víz bizonyos mélységben oly nehézzé válik, hogy ott egy ágyúgolyó lebeghetne benne! Látjuk, hogy ellenkezőleg, minden oly test, melynek sűrűsége nagyobb 1,1-nél, leérkezik a legmélyebb tengerek fenekére is.
A tengervíz összetétele változó lévén, a sűrűség maximuma is változik, holott a tiszta vizé állandó. A tengervíz sűrűségének maximuma alacsonyabb hőmérsékletnél áll be, mint a fagyás, ugy hogy a sűrűség a fagyásig folyton növekszik. Pl. az a víz, a melynek sűrűsége +20°-nál 1,0273, –1,84°-nál fagy meg, míg sűrűségének maximuma –3,67°-nál, tehát túlhűtött állapotban áll be.
A tengervíz sűrűségének mérése. A tengervíz sűrűségének meghatározása egyike az óczeánográfia legfontosabb műveleteinek; több módszert ajánlottak, hogy a mérést a lehető legnagyobb egyszerűséggel és pontossággal elérjék.
1. A piknométeres módszer. Alkalmas üvegedényben, a melyet piknométernek nevezünk, a legnagyobb pontossággal lemérünk meghatározott térfogatú és ismeretes t0 hőmérsékletű tengervizet. Így ismerjük a térfogathoz tartozó P súlyt. Egyszersmindenkorra lemértünk ugyanazon üvegben 4 fokos desztillált vizet, a melynek súlya P'; P/P' a t0 hőmérsékletű tengervíz sűrűsége, vagyis S4t. Láttuk, hogy THOULET a t0=0-nál való mérést ajánlja; a piknométert tehát olvadó jégbe állítva kell a térfogatot jelző vonalig megtölteni; így S40-hoz jutunk, a mit bármilyen S4t-re átszámíthatunk.
A fizikusoknak ez a klasszikus módszere rendkívül pontos méréseket igényel és hajón nem alkalmazható, legfeljebb csak laboratoriumokban. Sok időt is vesz igénybe, a mi pedig súlyos hiba, ha a tanulmányozandó minták száma nagy.
2. A sótartalom mérésén alapuló módszer. A sűrűség a sótartalom méréséből is levezethető, hozzávaló táblák segítségével. A sótartalom mérése külön eljárással megy végbe, a melyről alább fogunk beszélni és a mely a klórtartalom meghatározásából áll. BOUQUET DE LA GRYE alkalmazta először ezt a módszert campbellszigeti utazása alkalmával 1873–74-ben.
3. Az areométerek módszere. Ezek ólomseréttel vagy higanynyal nehezített úszók, melyeknek súlyát és lemerült részüknek térfogatát, vagyis a sűrűség meghatározására szolgáló összes elemeket minden pillanatban ismerjük. Hajón is alkalmazhatók. Részlegesen és teljesen bemerülő areométerekre osztjuk őket. Az elsők még két csoportra oszlanak: egyik az állandó súlyú és változó térfogatú, a másik változó súlyú és térfogatú. Mindegyikük gondosan kalibrált vékony üvegpálczában végződik, a mely belül papírra rajzolt skálát hord. A megvizsgálandó tengervizpróbába merítik őket, a mint a 97. rajz mutatja.
Állandó súlyú és változó térfogatú areométerek. Főképpen Németországban és Norvégiában használják őket és úgy vannak beosztva, hogy S17,517,5-t adják, vagyis a tengervíz fajsúlyát 17,5°-nál
a hasonló hőmérsékletű desztillált vízéhez képest. Minthogy a pontos mérésekben egyetlen areométer nem ölelheti fel a tengervíz fajsúlyának összes változásait, 5 vagy 10 areométerből álló sorozattal kell rendelkeznünk, melyek mindegyike csak ötöd- vagy tizedrészét adja ennek a skálának és a minta fajsúlya szerint választjuk meg a sorozatból a szükséges areométert. E műszerek adatai csak akkor helyesek, ha a víz hőmérséklete az edényben 17,5°, a mi úgyszólván sohasem fordul elő. Ilyen esetben a talált fajsúlyt át kell számítani S17,517,5-re, a KARSTEN-től összeállított táblák segítségével. Ha a fajsúly helyett a sűrűséget akarjuk ismerni, akkor meg S17,517,5-t kell átszámítani táblák vagy grafikonok segítségével.
|
97. rajz. BUCHANAN areométere. |
Változó súlyú és térfogatú areométerek. Legjobb közülük a BUCHANAN-tól a Challengeren alkalmazott minta, mely a 97. rajzon látható. Egyetlen műszer lehetségessé teszi a tengervíz sűrűségének igen pontos megmérését, miután egyszersmindenkorra meg van határozva a műszer sulya, továbbá térfogata és a milliméterekre beosztott pálcza egy skálarészének térfogata. Az areométert tengervizet tartalmazó mérőhengerbe teszik; gyűrűalakú ismert súlyokat raknak a műszer szárán levő kis asztalkára, a mire a víz szintje bizonyos skálarészre beáll. Ezzel ismerik a lemerült V térfogatot, vagyis a helyéből kiszorított víznek a térfogatát; a műszer és a hozzáadott gyűrűk súlyának összege megadja a kiszorított víznek P súlyát és P/V megadja S4t sűrűséget a kísérlet tartama alatt érvényes t hőmérséklet mellett, ha az összes súlyokat a 4 fokos viz sűrűségére számítottuk át. A műszerek mindegyikéhez csatolt táblázat megadja a műszer súlyának és az egyes skálarészekhez tartozó térfogatoknak pontos értékét, valamint a szükséges korrekcziókat is. A leolvasás megtörténte után új súlyokat lehet a műszerre rátenni és ezzel a pálczának másik beosztását hozni a víz szintjébe; így több sűrűség-megfigyelést lehet végezni |
anélkül, hogy az areométert kivennők a vízből és az így nyert sűrűségekből középértéket veszünk. Mint az összes pontos méréseknél, itt is számot kell vetnünk a szakszerű utasításokban ajánlott elővigyázati szabályokkal.
THOULET szerint ez az areométer az 5-dik tizedes három vagy négy egységére pontosan adja a sűrűséget. Aránylag könnyű az alkalmazása hajón is, ha az edényt az ingástól megóvott asztalra helyezik, a mint többízben alkalmam volt megtenni a Princesse-Alice yachton, vagy pedig ha a mennyezetre felfüggesztjük.
Teljesen lemerülő areométerek. Már PISATI és mások dicsérték e műszereket és NANSEN vette őket újra alkalmazásba. Az előbbiektől abban különböznek, hogy nincsen beosztott pálczájuk, hanem csak egy rövid, nyakon ülő kosaruk, mely arra való, hogy az úszó teljes lemerítését végző súlyokat felvegye. Térfogatuk állandó és súlyuk változó. A rárakott súlynak olyannak kell lenni, hogy az úszó teljesen alámerülve lebegjen. Ekkor a térfogat, a mely egyszersmindenkorra meg van határozva, egyenlő a kiszorított vízével, és ennek súlya egyenlő az úszó és a rárakott nehezékek súlyának öszszegével. A pontosság kétségkívül jobb, mint a BUCHANAN-féle areométerénél; SCHETELIG, NANSEN asszisztense szerint a teljesen lemerülő areométer a hatodik tizedes két egységére pontosan adja a sűrűséget; azonban, bár ez az areométer független a bemerült nyak körül fellépő kapilláritástól, másrészről azonban kényesebb a kezelése és ennek a látszólag oly egyszerű módszernek szintén megvannak a maga nehézségei.
SCHOTT azt írja, hogy a Valdivián nem tudott elérni az állandó súlyú és változó térfogatú areométerekkel ±0,000 15-nél nagyobb közepes pontosságot. PETTERSSON O. tanár véleménye szerint az areométerek meg épenséggel nem eléggé pontosak. Mint látjuk, a vélemények igen különbözők. MARINI *) messinai tanár, a ki újból tanulmányozta az areométereket, KRÜMMEL, NANSEN, THOULET és sok más után arra az eredményre jut, hogy a részlegesen lemerülő areométerek, mint az általánosan alkalmazott BUCHANAN-féle, éppen olyan jók, mint a teljesen lemerülők és megjelöli a legjobb sikerhez szükséges óvóintézkedéseket.
*) Rivista di fisica, Pavia 1907. márcz. és Rendiconti dell' Accademia dei Lincei, 1907. márcz. 3.
4. A törésmutató mérésén alapuló módszer. A tengervíz törésmutatója a sűrűséggel és a hőmérséklettel változik. Az amerikai HILGARD kereste, hogyan lehet a sűrűséget a törésmutatóból levezetni. A vízminta, a melyből csak néhány cm3-nyi kell, planparallel lemezekkel elzárt üres prizmába kerül és törésmutatóját a fizikusoktól használt közönséges módszerrel határozzák meg. Azután előzetes kísérletek alapján összeállított táblázatokból olvassák ki az ismeretes hőmérsékletnek és törésmutatónak megfelelő sűrűseget. HILGARD szerint körülbelül 0,000 O06-nyi közelítés érhető el. KRÜMMEL és SCHOTT, a kik a tengeren alkalmazták ezt a módszert, dicsérik gyors és egyszerű voltát, de úgy látszik, hogy az ő műszereik nem adták meg a HILGARD-tól jelzett pontosságot. Igen előnyös volna elegendőképpen pontos műszert készíteni, mert ennek a módszernek alkalmazása teljesen független a hajó mozgásaitól.
TORNOE, a törésmutatónak a sótartalomhoz való viszonyát tanulmányozva, hasonló eredményre jutott. Bármint legyen is, ezt a módszert mostanáig még igen kevéssé alkalmazták.
5. Az elektromos vezetőképességen alapuló módszer. Minthogy a vezetőképesség a feloldott sók mennyiségével változik, könnyű belátni, hogy belőle a sűrűség levezethető. Csak éppen jelezni akarom a módszer elvét, a mely még nem ment át a gyakorlatba.
Később még visszatérünk a sűrűségekre, de helyén való lesz itt megemlíteni egy érdekes esetet, a mely közvetlenül tárgyunkra vonatkozik.
A holtvíz. Norvég tengerészek gyakran említenek egy különös tüneményt, melyet ők "holtvíz"-nek neveznek és a mely abban nyilvánul, hogy látható ok nélkül a hajó elveszti sebességét és nem engedelmeskedik a kormánynak. A Fram háromízben is talált holtvizet 1893 őszén a Szibéria partjai előtt elterülő nyílt tengeren, a Tájmir-félszigettel szemben. BJERKNES tanár, a kit NANSEN felkért a tünemény megmagyarázására, azt hiszi, hogy a mikor egy édes- vagy elegyes vízréteg helyezkedik el a sósvíz fölött, akkor a hajó nemcsak a víz és a levegő határán idéz elő hullámokat, hanem a különböző sűrűségű két vízréteg határán is, és a nagy ellenállás, a mit a hajók tapasztalnak, e láthatatlan hullámok létrehozására fordított munkának az eredménye. Ha a sebesség nagyobb, akkor a hullámok eltűnnek és velük együtt az ellenállás is, a mit okoztak.
BJERKNES tanácsára EKMAN W. tanulmányozta közelebbről ezt az érdekes tüneményt nemcsak számítások, hanem kísérletek alapján is, és tanulmányairól 1906-ban mesteri munkát tett közzé,*) melynek legérdekesebb eredményeit rövid összefoglalásban itt adjuk.
Tudjuk, hogy a holtvíz tüneménye csak ott fordul elő, a hol a tengert édes- vagy elegyes vízréteg borítja; Norvégiában ismeretesebb ez a tünemény, mint más vidékeken. A holtvízre vonatkozó elbeszéléseket, híreket sokáig tisztán a képzelet szüleményeinek tekintették. Azonban el kell ismerni, hogy nincs benne semmi sem a képzeletből és EKMAN W. kísérletei teljesen megerősítették BJERKNES nézeteit.
A hajó, mely csekély vagy mérsékelt sebességgel hatol bele a holtvízbe, általában nem engedelmeskedik többé a kormánynak és csaknem teljesen elveszti sebességét; a hatás mindig hirtelen jelentkezik. A hajó oly lassan haladt előre – mondja NANSEN – hogy azt hittem, evezővel megyünk és fókát vontatunk. Eközben a Fram lassan közeledett a jég széléhez, noha a gép teljes sebességgel járt; a jégtől csak egy hajóhossznyira állították meg a gépet és úgy látszott, hogy a hajót valami hátrahúzza; a Fram alig érintette a jeget. Mélyjárata akkor 5 m. volt, vagy talán még több. Sebessége csendes vízben és teljes gőzzel óránként rendesen legalább 4,5 csomó volt, vagy talán 5 (8–9 km.). Magam győződtem meg róla, hogy a gép bizony teljes gőzzel és teljes erővel működött".
A holtvíz hatása annál erősebb, minél nagyobb a különbség a két vízréteg sűrűsége között; a hatás legnagyobb volt a Framon, mert a felszíni víz iható volt, míg a tiszta tengervíz felért egészen a gépkamra szintjéig. Norvégia fjordjaiban gyakran előfordul ez az eset és ott a tünemény igen feltűnő; különösen veszélyes a Glommen torkolatánál, Trondhjem kerületben és a vontatóhajóknak ott számot kell vetni vele. Furcsa eseteket tapasztalnak, melyeknek okai rejtélyesek. Látszólag egymáshoz hasonló hajókat, ugyanazon vizekben, egymástól csekély távolságban nem valamennyit fog meg a holtvíz. Természetesen a mélyjárat foka jelentékeny szerepet játszik.
*) On dead weater (A holtvízről) The norwegian north-pole Expedition, 1893–96, V. kötet, Christiania 1906.
A holtvízben megfogott tengerészek minden eszközt megkíséreltek a kiszabadulásra: próbáltak irányt változtatni, hevesen szivattyúzni, petróleumot önteni a hajó elejére stb., sőt a vízbe ágyúgolyókat lőni; általában mindennek nem volt semmi eredménye; a víz felzavarása evezőkkel, vagy pedig egy vontató hálónak a húzása a hajó oldala mentén, azok az eljárások, a melyek némi eredményt mutatnak. A tengerészek tapasztalatai és EKMAN kutatásai szerint, ha egy gőzöst a holtvíz megfog, akkor legjobb azt egy pillanatra megállítani és miután a határfelületi hullámok eltűntek, hirtelen teljes gőzzel előremenni.
Norvégia fjordjain kívül EKMAN a Vancouver-sziget közelében és a két Amerika nagy folyóinak torkolatai előtt említ egyes holtvízeseteket. Érdekes vizsgálatai alapján egy holtvízesetet ismertet a Földközi-tengerben a görög szigetvilágban, 12 mérföldnyire Cerigo-szigettől délnyugatra. EKMAN azt hiszi, hogy kétségtelenül hasonló esetekre vonatkozik néhány régi történet, melyek meséknek látszanak. PLINIUS beszéli, hogy CALIGULA császár Asturából Antiumba való utaztában késést szenvedett, mert egész flottájának egyik hajója megállott és nem tudott előrehaladni. Egy pajzshalat, fején szívókoronggal ellátott különös halat találtak a kormányra tapadva. Mikor a halat onnan letépték és a császár elé vitték, annak nagy ámulatára a hal hatalma megszűnt és a hajó el tudott indulni. Ismét pajzshal volt az, a mely, mint mondják, az actiumi csatában megállította ANTONIUS hajóját annyira, hogy a vezér kénytelen volt másik hajóra szállni.
EKMAN véleménye szerint holtvíz esetének tulajdonítandó a következő történet Is, a melyet BARTOLOMEO CRESCIENTO ROMANO beszél el az ő Nautica mediterranea-jában (1607). Gaetából Nápolyba utaztában a Santa-Lucja gálya vitorláit friss szél dagasztotta és a kikötőtől két mérföldnyire a hajó a vitorlázat ellenére hirtelen mozdulatlanul megállott. A kormányos megvizsgálta a kormányt, hogy lássa, nincs-e valami kötél vagy drót odaerősítve és mivelhogy semmit sem látott, megparancsolta, hogy vegyék elő az evezőket és erős ütlegekkel kényszerítsék a rabszolgákat az evezésre. Azonban a gálya nem mozdult és miután több mint egy negyed óráig mozdulatlan maradt, a többi gályák, a melyek megelőzték, behúzták a vitorláikat, hogy megvárják. Akkor egy Catelano nevű ember azt javasolta a kapitánynak, hogy távolítson el
a hajó hídjáról három szerzetest és erősítgette, bizonyítgatta, hogy a gálya arra azonnal el fog indulni. A mint a kapitány eltávolította őket, a gálya csakugyan úgy elkezdett siklani, mint a nyíl.
Ekkor az emberek már a tengerbe akarták dobni a három szegény útitársat, azt állítva, hogy ezek átkozottak, azonban Catelano segítségükre jött, azt mondva, hogy ez az ördög cselvetése volt a szerzetesek ellen és így elérte azt, hogy a hajón hagyták őket. Ez az eset annak a feltevésnek a kinyilatkoztatására vezette a tudósokat, hogy egy igen kis hal késleltette a hajó járását, mert elvette a vitorlák és evezők erejének legnagyobb részét és ez állította meg a hajót." Mindig a hal!
A holtvíz esetei bizonyára kevéssé gyakoriak a Földközi-tengerben és nem lehetetlen, hogy a jelzett kevés eset összefüggésben van hatalmas tengeralatti édesvízforrásokkal.
A tengervíz átlátszósága és színe.
A víz átlátszóságát az a mélység méri, a melyben egy 30 cm. átmérőjű, ólomfehérrel megfestett fémkorong megszűnik láthatónak lenni. Az észlelőnek védve kell lennie a Naptól napernyő vagy fekete vitorla által, és a korongot szenvedő [!?] csövön keresztül kell nézni. Ez kúpalakú cső, a melynek körülbelül 25 cm. átmérőjű alapját sellakkal odaerősített üveg zárja el; az ilyen cső alapja a vízbe merül; vele a vizsgálat sokkal előnyösebb a szabadszemmel való vizsgálatnál, mert megszabadít a kisebb felületi vízmozgásoktól, a melyek a látást akadályozzák. THOULET a korong helyett 15 cm. átmérőjű fehér gömböt ajánl.
SECCHI, CIALDI, WOLF, LUKSCH, FOREL és újabban KRÜMMEL, SCHOTT, THOULET és mások vezették le azokat az eredményeket, a melyeket az alábbiakban összegezve bemutatunk. Két fehér korong közül a nagyobbik természetesen nagyobb mélységben tűnik el, mint a kisebbik, de van bizonyos határ, és a különbség csekély, pl. a két méter átmérőjű korong csak három méterrel nagyobb mélységben tűnik el, mint az 50 cm. átmérőjű. A különböző színű korongok közül a fehér látható a legnagyobb mélységben és a vörös tűnik el leggyorsabban. A víz tehát elnyeli a vörös sugarakat. Általában minél kékebb, sósabb és melegebb a víz, annál átlátszóbb; azonban a különböző tényezők: színezet,
sótartalom és hőmérséklet korántsem tüntetnek fel egyszerű összefüggést az átlátszósággal; mégis nagy átlátszóság gyakran esik össze nagy sótartalommal, magas hőmérséklettel és telt kék színnel. Főképpen a nagymélységű, a kontinensektől távoleső csöndes vidékeken észlelhető a nagymérvű átlátszóság, mint a Sargassum-tengerben, a hol KRÜMMEL tanár 66,5 m. mélységben látta eltűnni a korongot, míg a Vörös-tengerben a közepes átlátszóság csak 21 m.; SCHOTT 52 m.-t említ Madeirától délkeletre.
Az átlátszóság leginkább a vízben lebegő ásványi vagy szerves élő vagy holt részecskéktől függ. Innen van az, hogy az átlátszóság a mély vízben és a partoktól nagy távolságban a legnagyobb.
THOULET *) sok kísérletet végzett az átlátszóság segítségével a vízben lebegő anyagok mennyiségének megbecsülésére. Erre a czélra mint összehasonlító üledéket a tiszta fehér kaolint választotta, a melynek finomul őrlött részecskéi a vízzel keverve tejszerű folyadékot adnak és sokáig lebegve maradnak. Csak éppen fogalmat adhatunk e kísérletek eredményéről. LUKSCH például azt találta, hogy a Földközi tenger keleti részének közepes átlátszósága 33 m.; THOULET ebből azt következteti, hogy e vizek közepes üledéktartalma körülbelül 0,12 milligramm kaolinnak felel meg literenként, bármily legyen is a lebegő anyagok természete. Ez a mérési módszer sokkal egyszerűbb mint a tengervíz megszűrése és a szűrőn maradt tömegnek lemérése, mert ilyen esetben nagymennyiségű vizet kell megszűrni, a mi igen hosszadalmas és fáradságos.
Minthogy az átlátszóság nagyban függ a plankton alakjában élő szervezetek számától, látható, hogy ennek a mennyiségnek a mérése fölötte érdekes, különösen ott, a hol az ásványi részecskék igen csekély számban fordulnak elő, mert ott az átlátszóság bizonyos közelítéssel a planktonok mennyiségét is méri.
A tengervíz színe. A laboratóriumi kísérletek azt mutatták, hogy a desztillált víz saját színe 1–2 méter vastagságú rétegben szép kék. Ugyanezt mondhatjuk el az optikailag üres tengervízről, vagyis az olyan tengervízről, a melyben nincsenek lebegő részecskék. Ez az optikailag üres víz elnyeli az összes fény
*) Mémaires océanographiques, Résultats des campagnes du Prince ALBERT I. de Monaco" (ALBERT monacói herczeg expedíczióinak eredményei) 29. füzet, Monaco, 1905.
sugarakat, minthogy a fény nem ér túl egy bizonyos mélységen, és elég vastag rétegben a víz vizsgálata fekete színt mutat. A víz azonban egyenlőtlen arányokban nyeli el a különböző színű fénysugarakat; ugyanazon vastagságú vízben az indigószínű sugarak tizedrészannyíra nyeletnek el, mint a vörös sugarak. Ezért látszik az átlátszó víz kéknek. Ez a legkevésbbé elnyelt szín, és ez verődik vissza a felület felé; ezért kék a híres caprii kékbarlang. A barlangot megvilágító sugarak kékek, mert csak ezek tudtak keresztülhatolni a bejáratot elzáró vízen; a többi sugarakat a víz többé-kevésbbé teljesen elnyelte.
A vízben lebegő részecskék megváltoztatják a víz színét, leggyakrabban sárga árnyalatot vezetve bele, mely az alapkékkel vegyülve többé-kevésbbé észrevehető zöldes árnyalatot ad. Minél kékebb és átlátszóbb a víz, annál ritkábbak benne a lebegő részecskék, és ezért mondja SCHÜTT, főképpen a sárga növényi planktonokra való tekintettel, hogy a kék a tenger sivatagszínének tekintendő.
A tenger színének meghatározását leghelyesebben a víz felszíne alatt 30–40 cm.-re a hajó oldalához állandóan odaerősített feketefalú csővel végezzük, melynek végében 45 fok alatt hajlott tükör van. Így megfigyelhetjük nagyon kényelmesen, a hajó jártában is és függetlenül a felhőktől, a felszíni visszaverődéstől, a fenék természetétől a víznek egy vízszintes rétegét.
Az így megfigyelt szín összehasonlítandó egy ismeretes skálával, mert puszta szemmel nem tudjuk megbecsülni a sárga szín arányát, a mely az alap-kékhez járulva a tengervíznek többé-kevésbbé zöldes árnyalatát adja.
Forel skálája. Mostanáig a megfigyelt színezetet FOREL színskálájára vonatkoztatják. Ez a skála tíz beforrasztott cső sorazatából áll, melyeket meghatározott arányokban kevert égszínkékkel (egy gr. rézszulfát 99 gr. ammóniákban és 190 gr. desztillált vízben) és kálium-kromát-oldattal (1 gr. 199 gr. vízben) töltenek meg. Így a sárgát és kéket jól meghatározott arányokban tartalmazó árnyalatsorozattal rendelkezünk, a melyben az 1. szám a tiszta kéknek, a 10. szám a tiszta sárgának felel meg.
Thoulet színmérő csöve. THOULET, részletesen tanulmányozva a kérdést, előnyösnek és pontosabbnak találta a színmérő cső *)
*) Mémoires océanographiques 29. füzet, Monaco 1905. és Bulletin du Musée océanographique de Monaco 38. sz. 1905.
használatát, melynek főrésze két, csiszolt üvegprizmából áll; az egyik kék, a másik sárga és mindkettő egy-egy csavar segítségével függőleges rés előtt egymáson eltolható. Már most csövön át megfigyeljük a függőleges rést és addig mozgatjuk a két hasábot, míg benne ugyanazt a színt látjuk, melyet 45 fok alatt a tengerbe mártott tükör is mutat. A mindegyik prizmára alkalmazott milliméteres beosztás megadja az árnyalat számbeli kifejezését és megtudhatjuk belőle a sárga és kék arányát előzetesen meghatározott táblázat segítségével, a mely az értéket FOREL százas skálájában adja. Ez a színmérő cső bizonyára a legpontosabb műszer azok között, a melyeknek segítségével meghatározzuk és kifejezzük a tengervíz színét. Ez a mérés az átlátszóság mérésével együtt igen hasznos lehet a plankton tanulmányozásánál.
E munka biológiai részében látni fogjuk, hogy a tengervíz színét a legtöbb esetben a plankton jelenléte dönti el, különösen a hajósoktól többízben jelzett sajátságos színeket: tejszerű tenger, vörös és zöld foltok stb.; nem tartozik ide természetesen az a nagy folyók torkolatainál gyakori eset, a mikor az ásványi hordalékok zavarják fel a vizet és sárgára vagy vörösre festik.
A fény behatolása a tenger vizébe. FOL H. tapasztalata szerint, ha búvárharangban leszállunk a tenger fenekére, azt veszszük észre, hogy a fény erőssége gyorsan csökken; jól tudjuk, hogy felettünk nagy fényes kört látunk, melynek fénymaximuma dél felé esik, míg a fény annál kevésbbé hatol be a vízbe, minél ferdébbek a napsugarak és a világítás hirtelen megszűnik abban az irányban, a hol elérik a teljes visszaverődés határszögét. "Előfordult – írja FOL – hogy felszállás közben azt hittem, már elérkezett az éjszaka; a mint kiléptem a vízből, csodálkozva láttam, hogy a lenyugvástól még elég távol eső Nap sugaraiban fürdöm." 30 m. mélységben, ha az idő borult, 7–8 méter távolságban egy szikla már nem vehető észre. Megállapították, hogy a Fekete-tengerben egy 8 gyertyaerejű villamoslámpa 77 méteren túl már nem látható.
Annak a mélységnek a megbecsülésében, a meddig a napfény elhatol, az emberi szem sikerrel helyettesíthető alkalmas műszerekkel; e kísérletek legnagyobb részét a Léman-tóban FOREL végezte, a kinek az óczeánográfia sokat köszönhet, bár ő főképpen
édesvizekben kísérletezett. A fényérzékeny papirossal kezdetben végzett kísérleteket megismételték és módosították ASPER, FOL, SARASIN, LUKSCH, CHUN és mások, többé-kevésbbé érzékeny fotográfiai lemezeket alkalmazva. Nevezetesen FOL és SARASIN 1885-ben Villefranche és Nice között a nyílt tengeren megállapították, hogy az aktív sugarak határa áprilisban dél felé, szép időben körülbelül 400 méter. 300 méter mélységben a fény a lemezeket a napnak már minden szakában feketíti, míg 350 méternél csak 8 órán át.
E kísérletek czéljaira a fotográfiai lemezt egy e czélra készült két sárgaréz fedőszárnynyal ellátott dobozba zárják és a szondáló súlya fölé erősítik. A készülék berendezése folytán a szárnyak szétnyílnak, ha a mélységmérő feneket ér, a lemez ki van most téve a fény hatásának és csak fel kell húzni a szondálót, hogy a kazetta ismét záruljon. Ugyanazon kábelre egész sorozat ilyen lemez helyezhető, ha egy kissé módosítjuk a berendezésüket. Egy másik alakban a szárnyak kinyitását futósúly végzi, becsukását egy második leejtett súly. Egy harmadik készülékben óraművel mozgatott fedőlemez végzi a lemezek egész sorozatán előre meghatározott időn át az exponálást. A 400 méteres határt kétségtelenül túlhaladnák, ha az 1885-ben végzett ilynemű megfigyeléseket a manapság rendelkezésre álló igen érzékeny lemezekkel megismételnék.
REGNARD dr. tanulmányozta, már nem a fény maximális behatolását, hanem erősségének változását egy nap folyamán meghatározott mélységben, az ő fotometrográfja segítségével. Légmentesen záródó és a nyomás ellen kompenzáló gömbbel védett
|
hengerben van elhelyezve egy óramű, a mely 24 óra alatt körülforgat egy érzékeny papirost, üveg alatt levő, tized milliméter szélességű hasadék előtt. Az egész alkalmasan megterhelve a tengerbe merül és vele egyidőben összehasonlítás czéljából hasonló készülék működik a hajón (98. rajz). A monacói herczegtől 1889 márcziusában Madeira közelében, a Regnard-féle fotometrográffal végzett kísérletek azt mutatják, hogy 20 méter mélységben a vízben élők nappala 4 órával rövidebb a földfelszíni nappalnál; 30 m. mélységben a különbség már 7 óra és a fényerő igen csekély; 40 m.-nél a papír már csak egyetlen délutáni órának megfelelő igen gyenge nyomot mutatott. Egy másik, Monaco előtt végzett kísérlet alkalmával, mely a herczegnek e kutatások iránt való érdeklődésének köszönhető, REGNARD dr. a szelénium abbeli tulajdonságát használta fel, hogy a fény hatása alatt elektromos ellenállása csökken. Az egy méter mélységre lemerített szelénium-czella 135 osztásrészt mutatott a galvanométeren, míg a felületen 260-at. Tehát a víz első méteres rétege nyeli el a fénynek legnagyobb részét. 4 métertől kezdve a már szétszórt fény igen lassan csökken. |
98. rajz. |
Ugyancsak Monacóban határozta meg REGNARD dr. annak a fénynek a mennyiségét, a mely egy meghatározott mélységre lehatol, a Bunsen- és Roscoe-féle módszer segítségével, vagyis olymódon, hogy egyenlő mennyiségű klórból és hidrogénből álló keverékben megmérte a fény hatása alatt keletkezett sósavnak a mennyiségét. E két tudós ugyanis kimutatta, hogy ez a mennyiség arányos a felületegységenként a keverékre ható fénymennyiséggel. A tiszta sósav elektrolízise útján előállított két gázzal megtelt öt csövet fekete mézgamázzal vont be, azután éjszaka egy úszón függő kábelre rakta rá, két méteres közökben. A víz föloldotta a mázt, a nappali fény működött; a csöveket a következő éjjel húzták vissza, és megmérték a vegyületbe nem lépett gázok mennyiségét. Az eredmény ugyanaz volt, mint a szeléniumczellával.
Nem látom szükségesnek, hogy kiemeljem e kutatásoknak a tengeri állatok és növények élettanában való jelentőségét; a chlorophyll-nak szüksége van a fényre ahhoz, hogy keletkezzék; REGNARD igaz – kimutatta, hogy már pusztán a mészszulfidnak kék foszforeszkálása is elegendő a fejlesztéshez.