что такое термоклин в кулинарии
Что такое термоклин
8 минут Автор: Юрий Поляков 0
Многим рыболовам известно понятие термоклина. Однако при этом не все понимают, что это, собственно, такое и как использовать это знание в рыбной ловле. В нашей сегодняшней статье мы попытаемся дать ответ на вопрос, что это такое, смоделировать процессы, приводящие к образованию этого слоя в воде, а также расскажем, как меняется поведение различных видов ихтиофауны при наступлении летнего расслоения воды.
Суть термина
По сути, термоклин – средний слой воды с переменной температурой, разница на верхней и нижней границе которого может достигать десяти градусов. Образуется он из-за воздействия трех природных факторов:
Формируется термоклин в середине лета в стоячих водоемах, где отсутствует важный фактор, влияющий на жизнь рыб – течение. Таким образом, разговор можно вести о таких локациях:
Процесс образования
Рассмотрим процесс образования термоклина подробнее.
Когда весеннее солнце растопит лед, в водоеме начинается активное перемешивание слоев. Верхняя вода становится тяжелее и опускается ближе ко дну, нижняя – поднимается. Это явление, его еще называют обратной стратификацией, проистекает до того момента, когда температура достигнет четырех градусов и выровняется по всей толще.
При дальнейшем повышении температуры естественного перемешивания не происходит из-за того, что плотность воды перестает расти, а естественным образом уменьшается. Наступает так называемая прямая стратификация, когда чем глубже, тем холоднее.
Теперь рассмотрим влияние ветра. Под его воздействием в верхнем слое вода перемешивается и выравнивается по температуре. В то же время на придонный горизонт его воздействие нулевое, там остается так же холодно.
Между слоями остается тонкая полоска воды с переменной температурой, постоянно уменьшающейся с глубиной. Именно этот горизонт ученые и называют термоклином.
Таким образом, в летнем водоеме мы наблюдаем такую картину:
Верхний слой ученые называют эпилимнионом, термоклин – металимнионом, нижний – гиполимнионом. В переводе с греческого языка эти термины означают:
Также отсутствует термоклин и в неглубоких прудах и заливах, где ветровое перемешивание воздействует на всю толщу воды и температурное расслоение не наблюдается.
Развитие термоклина
Образование термоклина в водоемах средней полосы начинается примерно в конце мая. Сначала его верхняя граница находится на глубине в 1,5-2 метра. Многие при купании замечали, что в определенном горизонте вода явно становится холоднее.
С течением лета на большей части водоемов происходит опускание термоклина на значительную глубину. Так, к примеру, в Онежском озере к концу лета верхняя его граница иногда находится на глубинах в 30-50 метров.
С другой стороны, там, где летом дуют серьезные ветра и имеются огромные площади поверхности, как на Рыбинском водохранилище, термоклин иногда разрушается на глубинах до десяти метров. Лишь глубже этого значения обстановка остается нормальной.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что термоклин очень подвижен, и определить его расположение «на глазок» невозможно. Нужно производить постоянные измерения водяным термометром или использовать эхолот с термоиндикацией.
Работа эхолота
Термоклин на эхолоте, имеющем температурный датчик, очень хорошо просматривается. При этом его граница может отображаться несколько расплывчато. Это не удивительно, ведь процесс перемешивания воды не прекращается.
Причем к ветровому воздействию добавилось и влияние гребного винта двигателя, производимое во время перемещения по акватории. Чем больше рыболовных и прогулочных судов на водоеме, тем активнее смешивается вода в эпилимнионе, тем ниже опускается граница термоклина.
Влияние на рыбу
Ихтиологи и любители рыбалки, имеющие хорошие эхолоты, знают, что в основном летом стайки держатся выше зоны температурного скачка. Отчасти это происходит от того, что вода может существенно охлаждаться с глубиной, пишут, что даже 10 градусов на метр – не предел.
Поэтому рыба, преодолевая слои с разными температурами, естественно испытывает определенный дискомфорт. Некоторым видам это приносит меньше неприятных ощущений, например, ряпушке или снетку, другие переносят резкие перепады температур гораздо хуже.
Второй существенный фактор термоклина – наличие в воде растворенного кислорода. Важнейший для дыхания газ поступает из атмосферы при перемешивании верхних слоев ветром или в результате фотосинтеза водных растений.
Оба источника поступления кислорода воздействуют в основном в поверхностном слое воды. Ниже и ветер не работает, да и растения не способны получать достаточное количество солнечного света.
Именно из-за этого в нижней части водоема, в гиполимнионе и термоклине, многие рыбы испытывают кислородное голодание и поднимаются ближе к поверхности воды. Хищники концентрируются в верхних слоях коряжников, мирные рыбы поднимаются на отмели или к одиночным пупкам на дне водоема.
Нужно принять во внимание, что граница термоклина не одинакова на площади водоема и не привязана к его глубинам, она не идет параллельно дну или поверхности. Поэтому рыбы легко отыскивают места выше зоны бедной кислородом, нам отыскать такие участки помогает эхолот.
Поведение рыб во время термоклина
Активность и клев рыбы в летний период напрямую зависит от развития термоклина в конкретном водоеме. Ниже рассмотрим влияние этого фактора на наиболее популярные виды.
Карась
Несмотря на то, что карась не очень требователен к условиям обитания, и для него период термоклина не самый благоприятный. В жаркую погоду он старается стоять ближе ко дну в прохладной воде, выходя за питанием на мелководье на утренней и вечерней зорьке.
Судак
Судак в отличие от карася любит чистую воду, но его поведение летом во многом схоже. Дневную жару он предпочитает пережидать в прохладной воде ниже термоклина. Поэтому в основном его и ловят в светлое время суток глубоководными джиговыми приманками.
На относительное мелководье судак выходит вслед за рыбьей мелочью с вечерней зорькой и держится здесь до рассвета. В это время его можно успешно половить на блесны или воблеры.
Термоклин на щуку влияет меньше, чем на других рыб. Для нее важнее наличие пропитания. Поэтому летом наблюдается самое явное разделение зубастой на травянку и глубинную. Первая караулит мелочь у зарослей водной растительности, вторая стоит в засаде у различных донных аномалий.
Внимание! В пасмурную погоду и мелкий дождь щука может охотиться в любом слое воды.
Окунь
Окуня в период термоклина можно встретить в любом слое. При этом наблюдается закономерность:
В период термоклина лучшими приманками на окуня считаются вращающиеся блесны. Их можно провести в любом горизонте воды и быстро обнаружить стайку жирующего хищника.
Плотва
Серебряная красавица практически всегда стоит ниже термоклина в тех водоемах, где он присутствует. Для нее важно изменение рельефа, где скапливаются частички корма. В реках и небольших озерах, где термоклин не образуется, плотва предпочитает места вблизи камыша, рогоза, тростника.
Красноперка
Красноперка в отличие от ближайшей родственницы пелагическая и теплолюбивая рыбка. Поэтому искать ее нужно у поверхности воды выше термоклина. Здесь она подбирает мелких насекомых и прочую пищу, попадающую в водоем сверху.
Голавль
Для этой рыбы понятия термоклина как бы не существует. Ведь в те места, где он образуется, хищник вообще предпочитает не заходить.
Голавль предпочитает участки с течением, где в основном охотится в верхних слоях воды на различных насекомых, попадающих в воду, и мальков других видов рыб.
Другой полухищник семейства карповых – язь – наоборот, предпочитает охотиться в нижних слоях, под термоклином. Но в течение суток он спокойно перемещается по всей толще воды, перепады температуры на него практически не действуют.
Лещ, густера
Эти рыбы справедливо относятся к придонным видам и предпочитают держаться ниже термоклина. На реке они выбирают места с перепадами глубин и с разницами в скорости течения соседних потоков. В стоячих водоемах предпочитают ямы с различными аномалиями и родниками.
Карп, сазан
Карпы рыбы теплолюбивые, поэтому они не любят находиться ниже термоклина. Вместе с этим из-за придонного образа жизни предпочитают опускаться в нижние горизонты водоема. Поэтому искать рыбу следует в местах, где глубина водоема такова, что не позволяет образовываться термоклину.
Сазан на реке также придерживается глубоких мест с небольшим течением, которое постоянно подпитывает нижний слой воды кислородом.
Заключение
Зная, что такое термоклин, и особенности поведения рыб при этом явлении, можно всегда надеяться на хороший улов. В качестве помощника при этом на водоем нужно брать водяной термометр или эхолот с функцией термоиндикации.
Термоклин
#1 Стольник
Во время теплого времени года через поверхность воды проникает увеличенное количество солнечного света. Он преобразуется в тепловую энергию, и верхний слой воды начинает медленно нагреваться. Как только воды достигает температуры окружающего воздуха, она начинает расширяться. По сути, расстояние между молекулами разогретой воды больше, чем у холодной воды. Такое расширение приводит к тому, что плотность воды падает. Соответственно падает и ее вес.Количество молекул воды остается тем же самым, но теперь они распределены в большем объеме.
Солнце не может прогреть более глубокие слои воды до той же температуры, до которой нагревается вода у поверхности. Эта более холодная, более плотная вода фактически тяжелее, чем поверхностные слои. Эта разница в весе и приводит к формированию термоклина.
Не смешиваясь, теплые водные массы поднимаются вверх над более плотными холодными слоями, образуя границы резких перепадов температуры. Можно сказать, что теплая вода плавает на поверхности холодной воды, словно разлитое подсолнечное масло.
Наблюдение за термоклином
В знойный день на дороге можно заметить поднимающиеся от асфальта волны теплого воздуха. В местах соприкосновения слоев с разной температурой вы можете заметить характерные завихрения. Тот же эффект наблюдается и в термоклинах. В чистой воде, которая содержит термоклины, вы можете четко увидеть области, где температурные изменения искажают и замутняют воду.
С наступлением более холодной погоды имеет место противоположный эффект. Нехватка солнечного тепла вынуждает разогретый поверхностный слой воды отдавать тепловую энергию обратно окружающему воздуху. Эта вода становится более плотной и фактически погружается на уровень, находящийся непосредственно под ней. Этот феномен известен как водоворот.
Эффект слоеного пирога
Как только температура пресной воды опускается до 4°С, ее плотность становится максимальной. При более низких температурах вода снова начинает расширяться (именно поэтому лед плавает на поверхности воды). Холодные и тяжелые массы воды опускаются ниже более теплых. Таким образом, водный столб принимает вид слоеного пирога. Наиболее отчетливо этот эффект наблюдается в летний сезон, когда мелкие слои водоемов нагреваются наиболее сильно.
Как сделать ваш собственный термоклин
Чтобы до конца понять природу формирования термоклинов, проведите следующий эксперимент. Залейте в чистый стеклянный сосуд около 10 см чистой воды. Заполните сосуд примерно на треть холодной водой (чем холоднее, тем лучше), в которой предварительно была растворена яркая пищевая краска. Затем медленно добавьте примерно такое же количество горячей (не кипяченой) воды, в которой была растворена краска другого цвета. Например, вы можете использовать синюю краску для холодной и красную краску для горячей воды.
Если вы добавляете горячий раствор медленно, он должен не смешиваясь расположиться над холодным раствором. Рассмотрев ближе соединение двух слоев, вы сможете увидеть искусственно созданный термоклин.
Кто что может добавить? Как определить термоклин по мимо визуального способа?
Какая тактика ловли должна быть? То есть давайте поподробнее пообщаемся на эту тему 😉
Осенний коктейль
Все лето то и дело слышались сетования спиннингистов на термоклин: дескать, вся рыба держится вполводы, у дна никого нет, на джиг не ловится. Но лето кончилось, а вместе с ним и проблемы, связанные с термоклинном. С наступлением осеннего похолодания термоклин пропадает и с водной массой водоемов начинают происходить радикальные изменения. Осень – переходный этап, ведущий к новой устойчивой ситуации – уже зимней.
Чтобы понять, что происходит с водоемами осенью, нужно сначала разобраться, что же такое этот самый термоклин и откуда он берется. Речь пойдет о малопроточных или вообще стоячих водоемах с достаточной глубиной – именно в них летом и возникает термоклин.
Как известно, пресная вода обладает наибольшей плотностью при температуре +4 градуса, а замерзает при нуле. Именно поэтому лед легче воды и водоемы замерзают с поверхности (за исключением некоторых особых случаев), а вся толща воды подо льдом имеет температуру от 0 до 4 градусов.
Весной, после распаления льда, солнце начинает нагревать верхние слои воды, они становятся более тяжелыми и опускаются вниз. Это перемешивание продолжается до тех пор, пока вся толща воды не прогреется до 4 градусов. При дальнейшем нагревании плотность воды уже не растет, а уменьшается, и более теплые поверхностные слои больше не погружаются, а остаются сверху. Наступает такое состояние водной толщи, когда по мере погружения в глубину термометр будет показывать все более низкую температуру. Вопрос в том, равномерно ли падает температура с глубиной, или это происходит скачкообразно.
Понять, что происходит в водоемах с наступлением лета, поможет простейший эксперимент. Возьмем достаточно глубокий сосуд с водой, подождем, пока вода в нем станет комнатной температуры, и начнем нагревать ее с поверхности, например, с помощью обычной лампочки (Рис. 1). Получая тепло от лампочки, верхние слои воды будут за счет диффузии отдавать часть этого тепла вниз, более холодным слоям, а те в свою очередь еще ниже, и в итоге температура воды будет равномерно падать от поверхности к дну сосуда.
Наш сосуд с лампой вполне можно было бы сравнить с водоемом, поверхность которого нагревается солнцем, если бы не одно отличие. Большинство реальных водоемов в той или иной степени подвержены воздействию ветров, которые перемешивают поверхностные слои воды, и это перемешивание имеет очень важные последствия.
Что же произойдет с водой в нашем сосуде, если на нее начнет дуть ветер? Под воздействием ветрового волнения (его у нас создает вентилятор) верхние слои воды начнут перемешиваться (Рис. 2), и температура в пределах этих слоев выровняется. Но ниже этой зоны, в той части сосуда, куда не достигает воздействие ветра, картина останется прежней: температура там будет равномерно падать по направлению к дну.
Таким образом, с помощью лампочки и вентилятора мы создали в нашем экспериментальном сосуде три слоя воды, которые резко различаются между собой по температурным параметрам:
1. Верхний, самый теплый слой с примерно одинаковой по всей его толщине температурой.
2. Нижний, наиболее глубокий и холодный слой, в котором температура равномерно падает в направлении к дну.
3. Тонкий пограничный слой, расположенный между первым и вторым, в пределах которого температура резко изменяется от теплой наверху к холодной внизу.
Вот этот пограничный слой, внутри которого происходит скачок температуры, и есть не что иное, как термоклин, или, как еще его называют, слой температурного скачка.
Итак, как следует из наших мысленных опытов, для возникновения в водоеме термоклина необходимы два главных условия: солнечное тепло и ветер. Если ветра нет или если водоем имеет высокие берега, хорошо защищающие его поверхность от ветра, то перемешивания верхних слоев воды происходить не будет, и ее температура будет равномерно, без всяких скачков, падать в направлении к дну.
Здесь, однако, нужно сделать небольшое уточнение: на самом деле некоторое перемешивание верхнего слоя воды может происходить и без всякого ветра – в результате его остывания ночью или при смене теплой погоды на холодную. Действительно, когда вода на поверхности охлаждается, плотность ее возрастает, и она начинает опускаться вниз, до тех пор, пока не достигнет слоя с такой же, как у нее, температурой (и плотностью). Одновременно подлежащие, пока еще более телые, слои «выдавливаются» наверх, чтобы затем тоже отдать свое тепло ночному воздуху и в свою очередь опуститься ниже. С возвращением тепла все повторяется, только в обратном порядке.
Таким образом, чередование дня и ночи или жаркой и прохладной погоды также вызывает переешивание верхних горизонтов водной толщи. Но если холодает не слишком сильно и не надолго, то процесс перемешивания слоев не распространяется глубоко, и роль его по сравнению с ветровым перемешиванием невелика.
И последнее, что еще нужно отметить: чтобы в водоеме мог возникнуть термоклин, водоем должен быть достаточно глубоким. Его глубина должна быть больше, чем глубина, на которую проникает ветровое перемешивание. В противном случае для слоя термоклина попросту не остается места.
В водоемах средней полосы термоклин возникает, как правило, в начале июня. Глубина его «залегания» сначала невелика. Например, в озере Глубоком под Москвой это 1,5–2 метра, в Плещеевом озере – 2–4 метра. Однако по мере прогревания верхних слоев воды термоклин постепенно опускается глубже. Так, в Глубоком к сентябрю он погружается на глубину 7–8 метров, в Плещеевом озере – на 10–12 метров, а в Онежском озере к концу лета верхняя граница термоклина может находиться на глубине 30–50 метров.
Толщина самого термоклина составляет в среднем 3–4 метра. Перепад температур на верхней и нижней его границах может доходить до 10 градусов и даже больше.
Хотя наличие ветров необходимо для возникновения термоклина, но этот же фактор может его и разрушать. Например, на Рыбинском водохранилище из-за частых сильных ветров и огромных открытых пространств перемешивание воды проникает на значительные глубины и обычно разрушает термоклин на тех участках, где он успел образоваться. Если ветер не слишком сильный или дует недолго, то его воздействие проявляется в том, что зона термоклина опускается ниже.
Хорошей иллюстрацией «жизни» термоклина могут служить измерения, проводившиеся гидрологами на Рыбинском водохранилище в 1956 году. Весна тогда была поздней, и полное перемешивание воды произошло в центральной части водохранилища только 1–2 июня при температуре 6–9 градусов. С 3 июня начался интенсивный прогрев верхних слоев, и 4 июня на глубине 1–1,5 м появился термоклин, который к 7 июня опустился уже на глубину 3–4 м. С 10 июня начался сильный, свыше 4 баллов, ветер, который вызвал интенсивное перемешивание воды, что способствовало опусканию термоклина еще глубже – до 7–8 метров. К 13 июня вся толща воды на участках водохранилища глубиной до 8 м имела одинаковую температуру – около 15–19 градусов, и никакого температурного скачка там не наблюдалось. Однако на участках с глубинами от 10 м вода оставалась не теплее 10 градусов, и там присутствовал хорошо выраженный термоклин, верхняя граница которого проходила на глубине 8–9 м.
Другими словами, температурное расслоение воды в водоеме – система очень подвижная. Ее параметры – мощность слоев и перепады температуры внутри и между ними – могут быстро меняться под воздействием погодных факторов и даже просто в результате суточных колебаний температуры воздуха.
Что же происходит с наступлением осеннего похолодания? Собственно, из того, что говорилось выше, это уже вполне понятно. За начальную картину примем ситуацию с термоклинном, показанную на рисунке (Рис. 2). Поверхностные слои воды начинают остывать, становятся более тяжелыми и опускаются глубже, а их место занимают менее холодные нижележащие слои. Поначалу этот процесс захватывает только верхние горизонты воды, но по мере того, как температура воды приближается к 4 градусам, процесс проникает все глубже. Поднявшиеся к поверхности глубинные слои в свою очередь тоже набирают холода из осеннего воздуха и тоже опускаются. В результате, когда температура приповерхностных слоев достигает 4 градусов, происходит полное перемешивание и по всей водной толще водоема устанавливается одинаковая температура, близкая к 4 градусам.
На следующем этапе вода, остывая ниже 4 градусов, делается более легкой и уже не опускается, а остается у поверхности, где при дальнейшем похолодании и превращается в лед. В водоеме устанавливается температурная картина, характерная уже для зимы
Как же осеннее перемешивание водной массы отражается на жизни рыб? Отражается оно не очень хорошо. Поднимающаяся из придонных слоев вода обеднена кислородом, зато насыщена углекислым газом и различными продуктами распада, которые копились у дна все лето. Привычные, комфортные для рыб с точки зрения газового режима местообитания исчезают, и рыбам приходится перемещаться в поисках менее неблагоприятных участков. В целом можно сказать, что этот период сопровождается пониженной активностью рыб. Другое дело, что длится он не слишком долго. Длительность этого неблагоприятного для рыб и, соответственно, для рыболовов периода зависит в первую очередь от размеров водоема, точнее, от объема его водной массы.
Термоклин в жидком грунте Проявления физических эффектов на флоте
Морская техника в современном мире выполняет множество задач — от подводного патрулирования до доставки важных грузов в места бедствия. Ее работа основывается на множестве физических законов, часть из которых человечество сумело успешно использовать при проектировании и эксплуатации кораблей различных классов. Некоторые же пока не удается не только использовать, но и понять. «Лента.ру» выбрала наиболее интересные физические явления, с которыми сталкиваются моряки.
С появлением мощных силовых установок, позволяющих кораблям развивать скорость в несколько десятков узлов, моряки столкнулись с эффектом, при котором через некоторое время разрушалась поверхность гребных винтов, ухудшая их характеристики. С этим же явлением сталкиваются моряки и сегодня. Речь идет о кавитации, физическом явлении, при котором в воде позади лопастей и на их задней кромке образуются мельчайшие пузырьки, заполненные паром. Это происходит из-за резкого снижения давления воды позади лопастей винта. Вскоре после образования пузырьки схлопываются. Возникает ударная волна. От каждого пузырька в отдельности она совсем маленькая, однако, помноженная на количество этих пузырьков при длительной эксплуатации она приводит к разрушению конструкции винтов.
Процесс кавитации в воде
Помимо разрушения конструкции, кавитация вредна и сильным шумом, который при эксплуатации подводных лодок может выдавать их местонахождение противнику. Однако инженеры научились использовать кавитацию и во благо. В частности, именно на принципе кавитации работает реактивная торпеда «Шквал». В носовой ее части устанавливается специальное устройство ─ кавитатор. При движении в воде это устройство формирует вокруг торпеды газовую каверну, благодаря которой снижается сопротивление воды и, как следствие, увеличивается скорость боеприпаса — твердотопливный ракетный двигатель «Шквала» может разгонять торпеду до 200 узлов (около 370 километров в час).
Повреждения немецкой подводной лодки U-250
Знакомо флоту и понятие «волн-убийц», которые также известны как «блуждающие волны» или «белые волны». Они представляют собой большие одиночные волны высотой до 30 метров. В отличие от других крупных волн, например, цунами, предсказать появление волн-убийц невозможно. Они возникают буквально ниоткуда и способны потопить корабль за считанные минуты. Причины возникновения таких волн пока не установлены. По одной из гипотез, «белые волны» возникают из-за разницы в электрических потенциалах разных слоев воды: верхний слой, насыщаясь кислородом, набирает положительный потенциал, а глубинный ─ отрицательный. При «разрядке», как во время грозы, начинается движение больших масс воды.
7 февраля 1933 года танкер «Рамапо» типа «Патока» ВМС США в ходе плавания в северо-западной части Тихого океана столкнулся с самой большой волной-убийцей из когда-либо зарегистрированных. Высота волны составила 34 метра. Корабль получил серьезные повреждения, однако остался на плаву и позднее был отремонтирован. В 1946 году «Рамапо» вывели из состава ВМС США.. Фото: ВМС США
В подводном флоте хорошо известно другое явление, получившее название термоклина. Оно проявляется в виде резкого снижения или повышения температуры слоя воды. Такие слои, имеющие резкие температурные отличия, возникают из-за плохого перемешивания воды. Термоклин может возникать при увеличении стока теплых вод в море или при таянии ледников. Слои с резко отличной температурой обычно располагаются в море на глубине не более 200 метров и существуют относительно недолго, но бывает и глубоководный термоклин. Он начинается на глубинах более двух тысяч метров и способен существовать достаточно долго. Подводники научились использовать термоклин для скрытия позиции субмарин: отличающийся по температуре слой воды способен отражать звуки, поступающие извне, и экранировать шумящую подлодку, которая находится внутри него.
Глубинные и температурные характеристики термоклина
Непосредственно с термоклином связано и явление пикноклина, в среде подводников именуемого «жидким грунтом». Это явление представляет собой резкий скачок плотности воды на глубине. Увеличение плотности слоя воды объясняется либо значительным отличием его температурных характеристик от окружающей воды (то есть термоклином), либо его повышенной соленостью. Подводники иногда используют «жидкий грунт» для фиксации подводной лодки на определенной глубине ─ это называется «покладкой на жидкий грунт». При этом процессе корабль удифферентовывают с остаточной плавучестью практически до нуля, а затем погружаются или всплывают с небольшим дифферентом. Прекращение или замедление погружения или всплытия говорит о попадании в пикноклин. Затем в уравнительную цистерну принимают небольшое количество воды, и лодка оказывается надежно лежащей на «жидком грунте».
Пикноклин (красный) на графике давлений в разных слоях морской воды









