Ab welcher Wassertiefe wird einstrahlendes Sonnenlicht vollständig geschluckt?

[Cordess]

Gibt es dafür eine Formel um das zu berechnen,
wenn das Sonnenlicht direkt senkrecht im 90 ° Winkel zur Mittagszeit ins Wasser eindringt und wir von einer gleichmäßigen Wassertemperatur von 15 °C ausgehen?

[Maik_92]

ca. in (Spätestens) 150...
Ein Kumpel von mir ist Taucher und sagt dass man ab 150 Meter nichts mehr sehen kann...
Ach und: UNREALISTISCH WASSER HATT NIEMALS EINE GLEICHE TEMPARATUR, schon ab 2 Meter Tiefe kühlt sich im Sommer Wasser ab.
Und im Winter wird´s Wärmer(Weiß nicht warum), denn ich hatte das neulich in der Schule und habe nicht richtig zugehört.

[Peter H]

Abhängig von der Wällenlänge ist der Blauanteil (kürzeste Wellenlänge) der am weitesten in die Tiefe reichende Lichtanteil des (für uns sichtbaren Lichts), UV-Licht dringt noch tiefer; allerdings ist es stark Abhängig von den Schwebstoffanteilen, wie weit hinunter das Licht gelangen kann.

Eine direkte Formel dafür habe ich bisher noch nirgends gefunden; allerdings wenn es diese gibt, dann muß die Ausgangsbasis nicht nur die Temperatur und der Winkel sein, sondern auch daß es sich dabei um sauberstes, destilliertes Wasser handelt. Die Formel dürfte aber auf Grund Schwebstoffbeeinflussung in der Realität bestenfalls theoretischen Wert besitzen und kaum dazu geeignet sein, vorherzusagen, wie Tief man in einem See o.ä. Licht wahrnimmt!

Einen Berechnungsansatz gibt es hier:

http://209.85.129.132/search?q=cache...nk&cd=20&gl=de

[MoNoSToNe]

Es gibt eine Formel und zwar das Absorbtionsgesetz, das besagt, dass die Intensität des Lichts innerhalb eines Mediums gleich der Anfangsintensität mal e^(-ax) ist, wobei x die Eindringtiefe und a eine Konstante, die vom Medium und der Wellenlänge des Lichtes abhängt. Leider habe ich auf die Schnelle keinen Wert für a für Salzwasser gefunden, aber vollständig geschluckt würde das Licht nach dieser Formel sowieso nur nach einer unendlich langen Strecke (e^-x wird erst bei x=unendlich 0). Das ist natürlich nicht ganz richtig, aber durchaus dicht an der Wahrheit, da selbst dort noch Licht ist, wenn wir schon lange nichts mehr sehen. Letztendlich ist diese Formel jedoch - so wie jede Formel - eine Näherung und es wird wahrscheinlich ein Limit geben. Wo das liegt und ob das in den Ozeanen erreicht wird, kann ich nicht sagen.

Einfacher wäre es jedenfalls, wenn man "vollständig geschluckt" mit einer kleinen, von 0 verschiedenen Intensität festsetzen würde...

[HiroP]

Einfacher wäre es jedenfalls, wenn man "vollständig geschluckt" mit einer kleinen, von 0 verschiedenen Intensität festsetzen würde...

In der Regel ist das die jenige Tiefe x, bei der die Intensität der eindringenden Welle auf 1/e abgefallen ist.

[McWire]

ca. in (Spätestens) 150...
Ein Kumpel von mir ist Taucher und sagt dass man ab 150 Meter nichts mehr sehen kann...
Ach und: UNREALISTISCH WASSER HATT NIEMALS EINE GLEICHE TEMPARATUR, schon ab 2 Meter Tiefe kühlt sich im Sommer Wasser ab.
Und im Winter wird´s Wärmer(Weiß nicht warum), denn ich hatte das neulich in der Schule und habe nicht richtig zugehört.

Es gibt eine Formel und zwar das Absorbtionsgesetz, das besagt, dass die Intensität des Lichts innerhalb eines Mediums gleich der Anfangsintensität mal e^(-ax) ist, wobei x die Eindringtiefe und a eine Konstante, die vom Medium und der Wellenlänge des Lichtes abhängt. Leider habe ich auf die Schnelle keinen Wert für a für Salzwasser gefunden, aber vollständig geschluckt würde das Licht nach dieser Formel sowieso nur nach einer unendlich langen Strecke (e^-x wird erst bei x=unendlich 0). Das ist natürlich nicht ganz richtig, aber durchaus dicht an der Wahrheit, da selbst dort noch Licht ist, wenn wir schon lange nichts mehr sehen. Letztendlich ist diese Formel jedoch - so wie jede Formel - eine Näherung und es wird wahrscheinlich ein Limit geben. Wo das liegt und ob das in den Ozeanen erreicht wird, kann ich nicht sagen.

Einfacher wäre es jedenfalls, wenn man "vollständig geschluckt" mit einer kleinen, von 0 verschiedenen Intensität festsetzen würde...

Dank dieser beiden Angaben kann man ja eine Schätzformel herleiten.

L = L0*e^-a*h

Die Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Auge liegt laut Leuchtdichte ? Wikipedia bei unter 3*10^-6 cd/m² während die Tagesleuchtdichte L0 bei ca 8*10^3 cd/m² liegt.

Damit ist das Verhältnis L/L0 bei ~ 3,75*10^-10.

Als Erfahrungswerte für die Tiefe wurde 150m angegeben.

3,75*10^-10 = e^-a*150

-a*150 = ln(3,75*10^-10) = -21,70

a~0,1447

Somit lautet die Faustformel:

L = 8000 cd/m² * e^-(0,1447 * h)

(h = Tiefe unter Meeresoberfläche, L = Leuchtdichte)

[Cordess]

Die Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Auge liegt laut Leuchtdichte ? Wikipedia bei unter 3*10^-6 cd/m² während die Tagesleuchtdichte L0 bei ca 8*10^3 cd/m² liegt.

Danke, aber mich interessiert eher die Frage bezogen auf hochempfindliche Lichtmeßgeräte anstatt auf die Fähigkeiten des menschlichen Auges.


Denn die eigentliche Grundüberlegung warum ich diese Frage hier stelle, war folgender Gedankengang:

Wenn man in einigen Jahrzehnten auf dem Meeresboden Rohstoffe abbaut, dann wird es vielleicht auch militärische Streitigkeiten um die besten Rohstoffplätze geben, also braucht man Waffensysteme die dicht am Meeresboden entlang fahren und etwaige Abbaugebiete bewachen.
Normalerweise verwendet man zur Ortung feindlicher U-Boote heutzutage ja Sonar und die Schallortung, denn Licht gibt es da unten ja im Prinzip keines bzw. kaum.
Zumindest bis zu einem gewissen Grad und da habe ich mich gefragt, wenn zumindest ein Bruchteil des Lichtes am Meeresboden ankommen würde,
dann wäre es doch zumindest theoretisch möglich mit extrem lichtempfindlichen Sensoren, also im Prinzip so ne Art Restlichverstärker eine Art Videobild für die Besatzung der Waffenssysteme zu zeigen, womit man dann außer der Schallortung auch wieder eine visuelle Gegnererkennung hätte.
Und da eine eigene Lichtquelle schlecht wäre, weil man damit ja seine Position verraten würde, müßte man mit dem bischen Sonnenlicht auskommen, daß in diese tiefen noch vordringen kann und von den Lichtempfindlichen Geräten in ein Bild umgewandelt werden kann.
Tja und da stellt sich erstmal die Frage, bis zu welcher Tiefe überhaupt Sonnenlicht noch vordringen kann.
Die nächste Frage wäre dann, wie Lichtempfindlich die Geräte sein müßten bzw. wie tief deren Tiefe wäre bei der diese noch etwas erkennen können. usw.


Das war meine Überlegung zu dieser Frage.
Mir geht es also weniger um den menschlichen Taucher.

Und natürlich wären damit auch andere Wellenlängen möglich.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Cordess schrieb nach 1 Minute und 14 Sekunden:

Ach und: UNREALISTISCH WASSER HATT NIEMALS EINE GLEICHE TEMPARATUR, schon ab 2 Meter Tiefe kühlt sich im Sommer Wasser ab.

Ja, das ist mir bekannt, aber ich wollte die Frage bzw. die dafür notwendige Antwort mit der passenden Formel nicht all zu komplex machen, daher mache ich die Annahme einer durchschnittlichen homogenen Wassertemperatur zur Vereinfachung der Fragestellung.

[McWire]

Danke, aber mich interessiert eher die Frage bezogen auf hochempfindliche Lichtmeßgeräte anstatt auf die Fähigkeiten des menschlichen Auges.


Denn die eigentliche Grundüberlegung warum ich diese Frage hier stelle, war folgender Gedankengang:

Wenn man in einigen Jahrzehnten auf dem Meeresboden Rohstoffe abbaut, dann wird es vielleicht auch militärische Streitigkeiten um die besten Rohstoffplätze geben, also braucht man Waffensysteme die dicht am Meeresboden entlang fahren und etwaige Abbaugebiete bewachen.
Normalerweise verwendet man zur Ortung feindlicher U-Boote heutzutage ja Sonar und die Schallortung, denn Licht gibt es da unten ja im Prinzip keines bzw. kaum.
Zumindest bis zu einem gewissen Grad und da habe ich mich gefragt, wenn zumindest ein Bruchteil des Lichtes am Meeresboden ankommen würde,
dann wäre es doch zumindest theoretisch möglich mit extrem lichtempfindlichen Sensoren, also im Prinzip so ne Art Restlichverstärker eine Art Videobild für die Besatzung der Waffenssysteme zu zeigen, womit man dann außer der Schallortung auch wieder eine visuelle Gegnererkennung hätte.
Und da eine eigene Lichtquelle schlecht wäre, weil man damit ja seine Position verraten würde, müßte man mit dem bischen Sonnenlicht auskommen, daß in diese tiefen noch vordringen kann und von den Lichtempfindlichen Geräten in ein Bild umgewandelt werden kann.
Tja und da stellt sich erstmal die Frage, bis zu welcher Tiefe überhaupt Sonnenlicht noch vordringen kann.
Die nächste Frage wäre dann, wie Lichtempfindlich die Geräte sein müßten bzw. wie tief deren Tiefe wäre bei der diese noch etwas erkennen können. usw.


Das war meine Überlegung zu dieser Frage.
Mir geht es also weniger um den menschlichen Taucher.

Und natürlich wären damit auch andere Wellenlängen möglich.


.
EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :
Cordess schrieb nach 1 Minute und 14 Sekunden:


Ja, das ist mir bekannt, aber ich wollte die Frage bzw. die dafür notwendige Antwort mit der passenden Formel nicht all zu komplex machen, daher mache ich die Annahme einer durchschnittlichen homogenen Wassertemperatur für die Fragestellung.

Meine Formel ist ja universell, unabhänig von der Fähigkeit des menschlichen Auge. Ich habe nur den beobachteten Bezugspunkt (3*10^-6 cd/m² ; 150m) dazu benutzt um die Variable a zu bestimmen... ich hätte auch jeden beliebigen anderen Bezugspunkt nehmen können.

Wenn du die Grenze berechnen willst, ab der garkein Licht mehr registrierbar ist, musst du nur die Empfindlichkeit des Messgerätes in cd/m² kennen.

Man kann theoretisch über die Quantenmechanik sogar den Punkt bestimmten, ab der L die Grenze unterschreitet, die man für ein einzelnes Photon der Wellenlänge Lambda erwarten kann.. also die quantenphysikalisch absolute Grenze.

[HiroP]

Danke, aber mich interessiert eher die Frage bezogen auf hochempfindliche Lichtmeßgeräte anstatt auf die Fähigkeiten des menschlichen Auges.

Verwende einfach das Absorptionsgesetz mit einem Grenzwert, der der Empfindlichkeit deines Messgerätes entspricht und fertig.

Normalerweise verwendet man zur Ortung feindlicher U-Boote heutzutage ja Sonar und die Schallortung, denn Licht gibt es da unten ja im Prinzip keines bzw. kaum.
Zumindest bis zu einem gewissen Grad und da habe ich mich gefragt, wenn zumindest ein Bruchteil des Lichtes am Meeresboden ankommen würde,
dann wäre es doch zumindest theoretisch möglich mit extrem lichtempfindlichen Sensoren, also im Prinzip so ne Art Restlichverstärker eine Art Videobild für die Besatzung der Waffenssysteme zu zeigen, womit man dann außer der Schallortung auch wieder eine visuelle Gegnererkennung hätte.

Zunächst:
Sonar = Schallortung

Dann:
Unterwasserlicht in derartigen Tiefen ist immer Streulicht und daher nicht zur Beleuchtung zu gebrauchen, da es isotrop ist und im Gegensatz zur Luft das Medium optisch viel zu dicht ist.
Insbesondere, wenn wir uns in der Tiefsee bewegen, denn dort wird zukünftiger Rohstoffabbau stattfinden.
Nimmt man moderne Waffensysteme an, ist auf Kampfdistanz da nix zu machen.
Nein, heutige Sonartechnologie ist bereits so hoch entwickelt, dass schlicht kein Bedarf bestünde.