Инопланетная тарелка диаметром 40 км долгое время плывет на высоте 2 км над океаном. Каково воздействие на морскую экосистему ниже?

Океан — динамичное и очень большое место, поэтому маловероятно, что он будет иметь много масштабных последствий, если только люди не отреагируют слишком остро. Я сосредоточусь на местных, непосредственных эффектах этой тарелки с физической, биологической и химической точек зрения.

Некоторые вещи, которые следует учитывать в отношении местоположения тарелки — она подвешена посреди Атлантического океана, почти прямо над Срединно-Атлантическим хребтом . Мы находимся немного выше экватора и, таким образом, пропускаем сильные поверхностные экваториальные течения и вместо этого имеем медленную поверхностную скорость 1-2 км/день. У нас сильные пассаты с северо-востока, и мы почти на краю ITCZ .

Физика

Давайте изучим физику такого объекта, прежде чем мы начнем работать с экосистемой. Самым большим изменением будет тень, отбрасываемая таким объектом — учитывая, что он поглощает весь свет, он будет отбрасывать довольно большую тень. Поскольку он довольно близок к поверхности по сравнению с размером объекта, у нас в основном будет сплошная тень — полная темнота. Ближе к краю у нас будет полутень, и, наконец, мы вернемся к нормальным условиям освещения.

Тем не менее, у корабля также, вероятно, есть некоторая масса - это может повлиять на приливы и, безусловно, повлиять на высоту моря поблизости, но, поскольку я не имею никакого представления о плотности или толщине такого объекта, я не могу ничего сделать, кроме как упомянуть об этом. .

Биология

Лучший способ смоделировать это добавление — рассматривать область внутри тени как часть афотической зоны. Обычно это самая глубокая часть океана, куда не проникает свет, и здесь обитают все наши любимые маленькие зверюшки . Внезапно афотическая зона выходит на поверхность в одном месте, что вызывает перестройку местной экосистемы.

Фитопланктон

Фитопланктону для жизни необходим солнечный свет. Солнце способствует фотосинтезу, и без света они быстро умрут. Стоит отметить, что эти существа не просто плавают за пределами тени — они вообще не умеют плавать, поэтому их считают планктоном (буквально «бродягой»). Таким образом, весь планктон в нашей тени умирает в течение дня или двух и откладывает огромное количество углерода на морское дно, но поскольку это разовое событие, я не буду тратить на это слишком много времени. По сути, у нас больше нет основного производителя в этом районе, но это только усиливает глубоководную модель.

Учитывая, что скорость поверхностных течений составляет 1-2 км/день, а ширина тарелки составляет около 40 км, этого достаточно, чтобы любой бедный фитопланктон, затянутый под дно, умер от голода, особенно маленькие парни .

Зоопланктон

Сначала я предполагал, что зоопланктон будет очень рад этому событию. Большим изменением для них здесь является их прямая вертикальная миграция . Зоопланктон питается на поверхности в ночное время, когда его нельзя увидеть и съесть, а днем ​​спускается на глубину. Первоначально это означает, что у них также внезапно появится горизонтальная ежедневная миграция, но они не предназначены для этого. Планктон легко и охотно перемещается вертикально в толще воды, потому что он может контролировать свою плавучесть, а не потому, что он хороший пловец. Несмотря на то, что они хотели бы входить и выходить из тени по своему желанию, у них просто нет такой возможности.

Интересно, что в самый первый раз, когда ваша тарелка появилась, она вызвала такую ​​же ежедневную вертикальную миграцию, потому что зоопланктон думал, что сейчас ночь, — по сути, имитируя эффекты солнечного затмения . Они жадно пировали, у них заканчивалась еда, и вскоре они умирали.

Нектон

С другой стороны, более крупные существа были бы в восторге. « Нектон » — это термин, который включает в себя всех существ, которые передвигаются своей собственной силой, и эта тарелка дала им огромный подарок — способность перемещаться между ночью и днем ​​по желанию. Обычно существа в океане ведут очень разную деятельность в течение дня и ночи, как правило, в качестве механизма предотвращения хищничества. Теперь они могут выплывать на солнечный свет, питаться хорошо видимыми организмами и снова исчезать в тени в течение нескольких минут, а не 12 часов.

Именно из-за такого поведения рыбы часто встречаются под пирсами, лодками или плотами из морских водорослей — они служат местом, где они могут спрятаться от хищников как сверху, так и снизу.

Бентические существа

По сути было бы все равно. Они находятся слишком глубоко в океане, чтобы заметить разницу между днем ​​и ночью, поэтому они не заметят, что суточный цикл остановился. На них даже не влияет внезапное исчезновение морского снега сверху, потому что частицы опускаются гораздо медленнее, чем океанские течения в этом месте, поэтому они все еще питаются углеродом из NADW .

морские птицы

Я не любитель птиц, поэтому может быть более полезная информация об этой группе откуда-то еще. Мы не ожидали бы найти много птиц для начала, но они могут начать колонизировать ваше блюдце, если у него нет способа отпугнуть их, что в любом случае может быть хорошей идеей для инопланетян. Ничто так не испортит эстетику загадочной парящей тарелки, как птичий помет. Если бы птицы смогли приземлиться на него, они, вероятно, были бы очень взволнованы — это хорошее место, чтобы остановиться для отдыха, если вы мигрируете, и внизу будет интересное поведение морских обитателей, которое они могут использовать. на.

Химия

Теперь, когда мы уничтожили фитопланктон, можно было бы ожидать, что мы увидим$O_2$концентрации резко падают в поверхностных слоях океана. Однако это будет происходить только в течение нескольких дней или месяцев, пока все респираторы тоже не умрут. Что произойдет в течение 20 лет, так это перенос кислорода в воду, который снова медленно повысит концентрацию. Лучше всего это видно на профиле концентрация-глубина:

$O_2$на самом деле увеличивается в глубоком море, потому что его больше не потребляют. Это то же самое, что мы ожидаем, что произойдет под тенью нашей инопланетной тарелки.

Резюме

Ваша тарелка, по сути, взяла нормальное вертикальное распределение света в океане и сделала его горизонтальным. Вместо того, чтобы двигаться от эвфотической к дисфотической и афотической зоне, путешествуя вертикально в толще воды, та же самая последовательность происходит горизонтально. Это не сильно влияет на 20-летнюю шкалу, потому что только нектон сможет использовать это с какой-либо пользой. По сути, ожидайте, что океан будет делать то, что у океана получается лучше всего — немного меняться во многих отношениях.

Некоторые мысли, поднятые комментаторами и другие ответы

Перепад давления

Глубоководные рыбы известны тем, что живут под давлением, но им это не нужно , чтобы выжить. Рыбы контролируют количество газа в своих плавательных пузырях, и пока им дается достаточно времени, чтобы подняться на поверхность, они не получат баротравмы. Что касается того, действительно ли глубоководные существа колонизируют поверхность, я не знаю — у нас нет тонны данных об этом явлении. Мне трудно представить, что через 20 лет взаимодействия не будет , но вряд ли это будет полномасштабное наземное вторжение. Глубоководные рыбы довольно счастливы оставаться в глубоком море.

Требования к свету

Пара комментариев и ответ указали на то, что под ним не будет кромешной тьмы. Я согласен с этим! Однако не всякий свет полезен. Фотосинтез требует достаточно большого количества прямых солнечных лучей, иначе он просто не будет работать. В океане эта граница является разницей между эвфотической зоной и так называемой «дисфотической зоной». Это зависит от мутности воды, но в открытом океане около 100м. Кроме того, фотосинтез лучше всего работает с синим светом — той же длиной волны, которая лучше всего рассеивается в воздухе. Если свет падает под углом, большая часть синего света удаляется и больше не может обеспечивать фотосинтез. Я бы сказал, что любая область непосредственно под тарелкой более точно моделируется дисфотической зоной.

Почему в подобных вопросах о чем-то, блокирующем свет, все как будто забывают, что Земля вращается ? Чтобы упростить геометрию, мы будем использовать следующие допущения: у тарелки плоское дно (оно не изгибается вслед за Землей), поэтому высота 2 км отсчитывается от центра тарелки; блюдце расположено на экваторе, и это равноденствие, поэтому солнце проходит прямо над центром блюдца; солнце является точечным источником света, поэтому нас не беспокоят тени, только тень или нет; и мы будем игнорировать кривизну Земли.

В этом случае мы предполагаем, что Земля плоская, потому что простая тригонометрия (предполагая, что Земля представляет собой сферу с радиусом 6 371 км) показывает, что если центр тарелки находится на высоте 2 км, край тарелки на высоте 2,03 км над поверхностью, что является незначительной разницей и ею можно пренебречь.

Итак, все сказано...

Из точки на поверхности океана под центром корабля он охватывает 168,6 градуса неба, что означает 11,4 градуса видимого неба (очевидно, 5,7 градуса с каждой стороны). Учитывая, что солнце пересекает небосвод за 12 часов, это минимум 45 минут дневного света.

Тем не менее, также следует принять во внимание: примерно 5% света, который вы получаете в ясный солнечный день, исходит не от солнца напрямую, а от рассеянного света из-за атмосферы. В то время как большая часть неба будет заблокирована, так что вы увидите только цилиндр воздушного свечения вокруг горизонта, это все еще свет. Это может показаться не таким уж большим, но для сравнения полная луна всего на 0,00025% ярче солнца, а полная луна дает удивительное количество света, как только ваши глаза адаптируются.

Даже под центром корабля, когда большая часть неба закрыта, вы получите 45 минут прямого солнечного света и немного остаточного света до конца дня в худшем случае (без учета погоды, конечно). По мере удаления от центра эффект быстро уменьшается, очень быстро для севера и юга. К тому времени, когда вы пройдете 20 км на восток или запад, в худшем случае вы получите 6 часов прямого солнечного света.

Итак, как насчет того, чтобы отправиться на север или на юг? Если вы отправитесь на 5 км на север или на юг (и снова предположим, что солнце идет прямо над головой для простоты), корабль покрывает 151 градус пути солнца, давая вам почти два часа прямого солнечного света. Пройдите 10 км на север или на юг, это 4 часа прямого света. Проехать 15 км, 6,5 часов под прямыми солнечными лучами (и увеличивающейся яркостью неба). И, конечно, на 20 км, в основном полных 12 часов.

Долгая история: реальная область под кораблем, где темно, никогда не бывает полностью темной в течение 24 часов и на самом деле не занимает очень большую площадь по сравнению с общей площадью океана непосредственно под кораблем. Экологические эффекты довольно минимальны, потому что потоки воздуха и воды будут быстро рассеивать охлаждающие эффекты (поэтому никаких реальных погодных эффектов) и сметать фитопланктон и другие светолюбивые организмы в область почти вечной темноты, поэтому она не будет безжизненной. Вы увидите более высокую распространенность организмов, которые выходят на поверхность ночью в центре зоны, но она настолько мала, что ее можно измерить, но в значительной степени незначительно.

Посреди океана много воды, а потом, пройдя несколько тысяч метров вглубь, земля.

Плавающие животные будут испытывать что-то вроде ночи, что касается растений, ну тысяч метров воды уже достаточно, чтобы погасить свет, так что тарелка на них хуже не повлияет.

Для плавающих водорослей эффект будет временным, так как течения унесут их до того, как они серьезно пострадают.

Поскольку технически это не над прибрежными водами, технически это не имеет или практически не влияет.

Водоросли не смогли бы процветать в этом месте, но в то же время это не имеет значения, потому что у водорослей есть весь океан, в котором они живут.

Если бы тарелка находилась ближе к прибрежным водам, она уничтожила бы кораллы, но она ограничена такой крошечной областью, что способность человека убивать морскую жизнь ничтожно мала.

Изучение эффекта солнечного затмения может быть полезным. Заблокированный свет сделает внутреннюю поверхность воды (под центром) более прохладной. Поскольку края более горячие, в регионе должны быть интересные ветры. Это также повлияет на температуру воды, поэтому следует установить конвективную модель со столбом воды, опускающимся посередине.

В новеллизации фильма конца 1970-х годов «Близкие контакты третьей степени» Стивена Спилберга корабль-база пришельцев был такого же размера. Спилберг писал о массе массивного корабля, парящего над каньоном, частично компенсирующего гравитацию для людей внизу, делая их невесомыми примерно на 40%. Да, земля намного больше, но корабль ближе (и, возможно, плотнее), чем большая часть земли. Я не занимался математикой, но наверняка будут какие-то гравитационные/приливные эффекты, такие как выпуклость на поверхности воды под вашим кораблем.

Также имейте в виду, что поверхность земли, включая океан, искривлена, и поэтому в игру вступает расстояние до горизонта. Если бы вы находились на большом плавсредстве на высоте 20 метров над поверхностью океана, под центром космического корабля, видимый горизонт был бы на расстоянии около 16 км. Это будет иметь огромный охлаждающий эффект — в конце концов, именно поэтому Арктика холодная — она не дальше от солнца, просто не получает столько солнечного света.

В то время как 40 км чертовски огромны в масштабе объектов, созданных человеком (даже тем более объектов, которые могут парить в воздухе!), это совершенно ничтожно мало в планетарных масштабах. Единственное дождевое облако примерно одинакового размера, и жизнь не заканчивается каждый раз, когда оно появляется.

То же самое относится и к самым верхним 50-100 метрам океана, на которые будет воздействовать теневой диск. С нашей точки зрения, 100 метров — чертовски большая глубина, но для океана, глубина которого составляет около 7000 метров в примерно указанном месте (желоб Романш), это ничто.

Да, часть планктона, вероятно, погибнет, а несколько дельфинов и других животных у поверхности могут разозлиться. Температура (как воздуха, так и поверхностных вод) будет ниже внутри теневого конуса, и из-за этого будут какие-то течения. Но, что бы там ни было, по сравнению с тем, что происходит каждый день с погодой, это просто пустяки. Планете все равно, как и подавляющему большинству животных, которые живут в регионах, где и так темно весь день.

В: Каковы будут последствия его тени (НЛО) для океана и океанической жизни под ним?

Как упоминалось здесь : «Объект непрозрачен из-за рассеяния или из-за поглощения. Все «непрозрачные» означают, что свет не проходит через объект. Таким образом, объект, который кажется нашим глазам черным, просто не позволяет никаким фотонам в видимом диапазоне достигать наших глаз».

Имея это в виду, свет от Солнца не пройдет через НЛО и не достигнет океана под ним. Кроме того, большое количество воздуха, находящегося под блюдцем, и вода под ним будут испытывать значительный охлаждающий эффект. Если мы посчитаем, под НЛО останется не более ~ 2514 кубических километров воздуха, который останется в тени тарелки. Катабатические ветры будут формироваться на краях объекта в форме блюдца, быстро охлаждаться и сжиматься, возможно, создавая локальные дождь и ветер, при условии высокой влажности в регионе. По всей вероятности, соленость в этом регионе может быть несколько ниже из-за постоянных дождей. Поскольку холодный воздух намного плотнее горячего, он имеет более высокую пропускную способность для воды, и эта область будет зоной низкого давления. В противоположном сценарии можно создать «Горячий дом». путем окутывания сосуда с воздухом стеклом. В этой ситуации вместо этого создается «Прохладная зона» прямо под блюдцем. Свойства теплопроводности и рассеяние ИК-тепла НЛО не уточнялись, поэтому, если предположить, что НЛО будет поглощать и рассеивать ИК-энергию подобно объекту при комнатной температуре (как указано), тепло, излучаемое тарелкой, будет незначительным и может считаться постоянный. Точно так же океан обеспечивает очень устойчивое рассеивание ИК-излучения. Ученые-климатологи утверждают, что Мировой океан отвечает за температуру и климат Земли и регулирует их. Однако здесь у нас есть локализованный «Микроклимат». если предположить, что НЛО будет поглощать и рассеивать ИК-энергию, как объект при комнатной температуре (как указано), тепло, излучаемое тарелкой, будет незначительным и может считаться постоянным. Точно так же океан обеспечивает очень устойчивое рассеивание ИК-излучения. Ученые-климатологи утверждают, что Мировой океан отвечает за температуру и климат Земли и регулирует их. Однако здесь у нас есть локализованный «Микроклимат». если предположить, что НЛО будет поглощать и рассеивать ИК-энергию, как объект при комнатной температуре (как указано), тепло, излучаемое тарелкой, будет незначительным и может считаться постоянным. Точно так же океан обеспечивает очень устойчивое рассеивание ИК-излучения. Ученые-климатологи утверждают, что Мировой океан отвечает за температуру и климат Земли и регулирует их. Однако здесь у нас есть локализованный «Микроклимат».

Местонахождение НЛО находится примерно над Срединно-Атлантическим хребтом, вдали от каких-либо участков суши. Хорошо известно, что крупные месторождения металлов, особенно голубого камня и железной руды, могут значительно увеличить содержание электричества в воздухе. Если бы НЛО содержал большие залежи очищенного металла, это могло бы значительно изменить магнитное поле Земли в этой точке. Хорошо известно, что большие залежи мелкой железной руды или голубой каменной породы могут искривлять и деформировать магнитное поле на километры от точки происхождения. Это искривленное магнитное поле может вызывать большие градиенты электрического поля, приводящие к сильным бурям. Например, в Венесуэле знаменитый залив является местом очень регулярных и сильных гроз. Большинство ученых сходятся во мнении, что это связано с уровнем метана, выделяемого водой (и нефтяными отложениями ниже).

Тень в +40 км, отбрасываемая над океаном, немного охладит воду, понизит уровень гидрата метана и уменьшит выкипание газа. Это, в свою очередь, уменьшит выброс метана в атмосферу. Вода с поверхности океана испарялась бы медленнее в отсутствие прямого солнечного света. Точно так же вода будет немного охлаждаться, так как поверхностные течения океана в этом регионе довольно мягкие. Более плотная вода несет с собой больше растворенных минералов, и, в свою очередь, гидротермальные источники на морском дне вокруг хребта будут расти немного быстрее. Вода также будет содержать больше растворенных газов и может быть более насыщена кислородом, что повлияет на отношения хищник-жертва в жизни рыб.

Свет играет важную роль в жизни животных и растений океана . Свет можно разделить на 3 зоны.

1. Эвфотический (глубина более 200 метров)
2. Дисфотическая (глубина от 200 до 1000 метров)
3. Афотический (глубина ниже 1000 метров)

Лишь небольшое количество солнечного света проникает ниже 200 метров, где находится огромное количество коммерческого рыболовства. Размещение этих зон в затененной области значительно повлияет на уровень освещенности. Эти 3 зоны, по сути, будут находиться в вечной тьме. Возможно, первые метры воды будут содержать крошечное количество света. По сути, большая часть растительной жизни, жизнь которой зависит от фотосинтеза , будет либо медленно голодать, либо погибнет, в зависимости от океанских течений. Если планктона меньше, то в этой области будет производиться меньше кислорода. Крупные хищные рыбы, такие как тунец и рыба-меч, избегают этого района из-за отсутствия более мелкой добычи. Тем не менее, такие животные, как морская асцидия или морская щетка, будут процветать .из-за увеличения содержания питательных веществ в воде. Точно так же в этом районе может увеличиться численность рыб, привыкших к темным и холодным водам (если пренебречь давлением воды).

Отсутствие адекватного солнечного света фактически изменило бы цвет океана. Когда солнечный свет и питательные вещества в изобилии, фитопланктон увеличивает непрозрачность воды и придает ей свой цвет (зеленый) . Однако в этом случае океанская вода, находящаяся в тени, будет иметь цвет менее зеленый и более сине-красный.

Помимо эффектов ветра и течений, теплоемкость НЛО может иметь и другие эффекты. Из-за воздействия ветра и охлаждения на нижней стороне НЛО может образовываться конденсат с образованием пресной воды (дождя).

Кроме того, если НЛО поглощает больше тепла на своей верхней поверхности, чем вода, он будет нагреваться сильнее, создавая более сложные термики.