Akvarijní osvětlení - Teoretický úvod

Zářivý výkon Slunce je asi 4.1020 megawattů.

Pouze zanedbatelná část tohoto nepřestavitelného množství energie - ve formě elektromagnetického záření (včetně světla) - dopadá na svrchní vrstvy zemské atmosféry a dále na povrch země a hladiny oceánů. A ještě menší část osvětluje korálové útesy a umožňuje fotosyntézu.

Hodnota Celkové sluneční ozářenosti [Total Solar Irradiance] - množství zářivé energie dopadající na svrchní vrstvy zemské atmosféry - je 1.361 W/m2 v následujících vlnových délkách:

• Ultrafialové - 100 - 380 nm (UV)
• Viditelné - 380 - 780 nm (asi 50% z celkového množství)
• Infračervené - 780 – 1.000.000 nm (IR)

I když se slunce jeví jako žluté, ve skutečnosti emituje barvy všech oblastí spektra - viz Spektrální distribuce záření [Spectral Irradiance] dále v tomto článku.

Relativně velká část (~30%) slunečního záření je odražena a pohlcena zemskou atmosférou (podstatná část UV a část IR). Takže Sluneční ozářenost [Solar Irradiance] na hladině moře je průměrně cca 1.000 W/m2 (průměr za 24 hod. je cca 250 W/m2) a podstatně závisí na konkrétní zeměpisné oblasti a počasí. O skutečných podmínkách v dané oblasti proto lépe vypovídá kumulativní hodnota, vyjádřená jako Roční insolace [Annual Insolation], jejíž hodnota se může pohybovat podle regionu v rozmezí 500 to 2.500 kWh/m2:

Zdroj:
www.greenrhinoenergy.com/solar/radiation/empiricalevidence.php

Světlo, dopadající na hladinu moře v tropických regionech v pravé poledne za jasné oblohy má následující klíčové vlastnosti:

• Intenzita osvětlení [Illuminance] cca 110.000 lux (přímé sluneční světlo)
• Spektrální distribuce záření [Spectral Irradiance] - viz graf níže
  • Osa X - vlnová délka
    (UV - ultrafialová, V - viditelná, IR - infračervená)
  • Osa Y - Spektrální distribuce záření [Spectral Irradiance]
  • Šedá plocha - Celková spektrální distribuce slunečního záření
    ve svrchní vrstvě atmosféry
  • Barevná plocha - Spektrální distribuce záření
    [Spectral Irradiance] na hladině moře

Vlastnosti hladiny vody a vodního sloupce podstatně ovlivňují světelné podmínky pod hladinou díky následujícím efektům:

• Odraz (1) - efekt rozhraní voda-vzduch
  • pokles intenzity osvětlení
• Rozptyl (2) - efekt rozptýlených částic odrážejících světlo
  • difúze světla
  • pokles intenzity osvětlení
  • změna spektrální distribuce záření
• Absorpce (3) - funkce hloubky
  • změna spektrální distribuce záření
  • pokles intenzity osvětlení

Intenzita osvětlení [Illuminance]

Pokles intenzity osvětlení s hloubkou v pobřežních vodách ukazuje následující graf:

Osa X - Intenzita osvětlení v % intenzity na hladině
Osa Y - hloubka vody v metrech

Intenzita osvětlení na hladině je navíc funkcí sluneční elevace.

Spektrální distribuce záření [Spectral Irradiance]

Změny spektrální distribuce záření pod hladinou vody je způsobena absorpcí, která je nejenom funkcí hloubky, ale je také odlišná pro každou vlnovou délku. Následující graf ukazuje propustnost čisté mořské vody pro světlo:

Osa X - vlnová délka
Osa Y - hloubka

Tento graf by vypadal odlišně pro pobřežní kalnější vody (maximální propustnost v zelené oblasti spektra) a pro brakické vody (maximální propustnost v červené oblasti spektra)

Kromě výše uvedených existuje ještě další klíčový parametr, způsobující snížení množství světla dopadajícího na korály - umístění:

• Pozice ve stínu útesu (1)
  • ovlivňuje množství dopadajícího světla především v časných ranních a pozdních odpoledních hodinách (obecně mimo poledne)
• Překrytá pozice (2)
  • ovlivňuje množství dopadajícího světla po celý den