La visión subacuática es la capacidad de ver objetos bajo el agua , y esto se ve afectado significativamente por varios factores. Bajo el agua, los objetos son menos visibles debido a los niveles más bajos de iluminación natural causados por la rápida atenuación de la luz con la distancia recorrida a través del agua. También se ven borrosos por la dispersión de la luz entre el objeto y el observador, lo que también da como resultado un menor contraste. Estos efectos varían con la longitud de onda de la luz y el color y la turbidez del agua. El ojo de los vertebrados generalmente está optimizado para la visión subacuática o la visión aérea, como es el caso del ojo humano. La agudeza visual del ojo optimizado para el aire se ve gravemente afectada por la diferencia en el índice de refracción entre el aire y el agua cuando se sumerge en contacto directo. La provisión de un espacio aéreo entre la córnea y el agua puede compensar, pero tiene el efecto secundario de la distorsión de escala y distancia. El buceador aprende a compensar estas distorsiones. La iluminación artificial es eficaz para mejorar la iluminación a corta distancia. [1]
La agudeza estereoscópica , la capacidad de juzgar distancias relativas de diferentes objetos, se reduce considerablemente bajo el agua, y esto se ve afectado por el campo de visión. Un campo de visión estrecho causado por una ventana de visualización pequeña en un casco da como resultado una agudeza estereoscópica muy reducida y la pérdida asociada de coordinación mano-ojo. [1] A distancias muy cortas en agua clara, la distancia se subestima, de acuerdo con el aumento debido a la refracción a través de la lente plana de la máscara, pero a distancias mayores, mayores que el alcance del brazo, la distancia tiende a sobreestimarse en un grado influenciado por la turbidez. Tanto la percepción de profundidad relativa como absoluta se reducen bajo el agua. La pérdida de contraste da como resultado una sobreestimación, y los efectos de aumento explican la subestimación a corta distancia. [1] Los buceadores pueden adaptarse en gran medida a estos efectos con el tiempo y la práctica. [1]
Los rayos de luz se doblan cuando viajan de un medio a otro; la cantidad de curvatura está determinada por los índices de refracción de los dos medios. Si un medio tiene una forma curva particular, funciona como una lente . La córnea , los humores y el cristalino del ojo juntos forman una lente que enfoca las imágenes en la retina . El ojo de la mayoría de los animales terrestres está adaptado para ver en el aire. Sin embargo, el agua tiene aproximadamente el mismo índice de refracción que la córnea (ambos alrededor de 1,33), eliminando efectivamente las propiedades de enfoque de la córnea. Cuando se sumerge en agua, en lugar de enfocar las imágenes en la retina, se enfocan detrás de la retina, lo que resulta en una imagen extremadamente borrosa debido a la hipermetropía . [2] Esto se evita en gran medida al tener un espacio de aire entre el agua y la córnea, atrapado dentro de la máscara o el casco.
El agua atenúa la luz debido a la absorción [2] y, a medida que la luz pasa a través del agua, el color es absorbido selectivamente por el agua. La absorción del color también se ve afectada por la turbidez del agua y el material disuelto. El agua absorbe preferentemente la luz roja y, en menor medida, la luz amarilla, verde y violeta, por lo que el color que menos absorbe el agua es la luz azul. [3] Las partículas y los materiales disueltos pueden absorber diferentes frecuencias, y esto afectará al color en profundidad, con resultados como el color verde típico en muchas aguas costeras y el color marrón rojizo oscuro de muchos ríos y lagos de agua dulce debido a la materia orgánica disuelta. [1]
La visibilidad es un término que generalmente predice la capacidad de algún ser humano, animal o instrumento para detectar ópticamente un objeto en un entorno determinado, y puede expresarse como una medida de la distancia a la que se puede discernir un objeto o una luz. [4] Los factores que afectan la visibilidad incluyen la iluminación, la longitud de la trayectoria de la luz, las partículas que causan dispersión, los pigmentos disueltos que absorben colores específicos y los gradientes de salinidad y temperatura que afectan el índice de refracción. [5] La visibilidad se puede medir en cualquier dirección arbitraria y para varios objetivos de color, pero la visibilidad horizontal de un objetivo negro reduce las variables y cumple con los requisitos de un parámetro sencillo y sólido para la visibilidad submarina. [4] Hay instrumentos disponibles para estimaciones de campo de la visibilidad desde la superficie, que pueden informar al equipo de buceo sobre posibles complicaciones.
La iluminación del entorno submarino está limitada por las características del agua. {{expand section}|luz natural, luz emitida por organismos}, iluminación artificial}}
El índice de refracción del agua es significativamente diferente al del aire, y esto afecta el enfoque del ojo. Los ojos de la mayoría de los animales están adaptados a la visión subacuática o aérea, y no enfocan correctamente cuando están en el otro entorno. [ cita requerida ]
Las lentes cristalinas de los ojos de los peces son extremadamente convexas , casi esféricas, y sus índices de refracción son los más altos de todos los animales. Estas propiedades permiten un enfoque adecuado de los rayos de luz y, a su vez, una formación adecuada de la imagen en la retina. Esta lente convexa da el nombre de lente ojo de pez en fotografía. [6]
Al usar una máscara de buceo plana , los humanos pueden ver claramente bajo el agua. [2] [7] [8] La ventana plana de la máscara separa los ojos del agua circundante por una capa de aire. Los rayos de luz que ingresan desde el agua a la ventana paralela plana cambian su dirección mínimamente dentro del material de la ventana en sí. [2] Pero cuando estos rayos salen de la ventana hacia el espacio de aire entre la ventana plana y el ojo, la refracción es bastante notable. Las trayectorias de visión se refractan (se doblan) de una manera similar a ver peces mantenidos en un acuario. Los filtros polarizadores lineales disminuyen la visibilidad bajo el agua al limitar la luz ambiental y atenuar las fuentes de luz artificial. [1]
Al usar una máscara de buceo plana o gafas , los objetos bajo el agua parecerán un 33 % más grandes (un 34 % más grandes en agua salada) o un 25 % más cercanos de lo que son en realidad. [2] También se notan la distorsión de cojín y la aberración cromática lateral . Las máscaras de doble cúpula restauran la visión submarina de tamaño natural y el campo de visión, con ciertas limitaciones. [2] [9]
Los buceadores pueden usar lentes de contacto debajo de la máscara o el casco de buceo. El riesgo de pérdida depende de la seguridad de la máscara o el casco, y es muy bajo con un casco. Hay lentes con marco disponibles para usar en algunos cascos y máscaras faciales completas, pero pueden ser difíciles de desempañar si no hay un flujo de gas fresco y seco sobre ellos. El marco se puede montar en el casco o la máscara, o se puede usar en la cabeza de la manera habitual, pero no se pueden ajustar durante una inmersión si se mueven de su posición.
Las gafas que se usan fuera de la máscara tendrán una refracción diferente fuera del agua que bajo el agua, debido a los diferentes índices de refracción del aire y del agua en contacto con las superficies de las lentes.
Las máscaras de buceo pueden equiparse con lentes para buceadores que necesitan corrección óptica para mejorar la visión. Las lentes correctoras se muelen planas en un lado y se cementan ópticamente a la cara interior de la lente de la máscara. Esto proporciona la misma cantidad de corrección por encima y por debajo de la superficie del agua, ya que la superficie curva de la lente está en contacto con el aire en ambos casos. También hay lentes bifocales disponibles para esta aplicación. Algunas máscaras están hechas con lentes extraíbles, y hay una variedad de lentes correctivas estándar disponibles que se pueden adaptar. Las lentes autoadhesivas de plástico que se pueden aplicar al interior de la máscara pueden caerse si la máscara se inunda durante un período significativo. Las lentes de contacto se pueden usar debajo de una máscara o casco, pero existe cierto riesgo de perderlas si la máscara se inunda. [9] [10]
Una persona muy miope puede ver más o menos normalmente bajo el agua [ cita requerida ] . Los buceadores interesados en la fotografía submarina pueden notar cambios en la presbicia mientras bucean antes de reconocer los síntomas en sus rutinas normales debido al enfoque cercano en condiciones de poca luz. [11]
Los moken del sudeste asiático pueden enfocar bajo el agua para recoger pequeños mariscos y otros alimentos. [12] Gislén et al. compararon a los moken con niños europeos no entrenados y descubrieron que la agudeza visual bajo el agua de los moken era el doble que la de sus contrapartes europeas no entrenadas. [13] Los niños europeos después de 1 mes de entrenamiento también mostraron el mismo nivel de agudeza visual bajo el agua. [14] Esto se debe a la contracción de la pupila , en lugar de la dilatación habitual ( midriasis ) que se experimenta cuando un ojo normal, no entrenado, acostumbrado a ver en el aire, se sumerge. [15]
El agua atenúa la luz debido a la absorción [2], que varía en función de la frecuencia. En otras palabras, a medida que la luz pasa a través de una mayor distancia, el color es absorbido selectivamente por el agua. La absorción del color también se ve afectada por la turbidez del agua y el material disuelto.
El agua absorbe preferentemente la luz roja y, en menor medida, la amarilla, verde y violeta, por lo que el color que menos absorbe el agua es la luz azul. [3] Las partículas y los materiales disueltos pueden absorber diferentes frecuencias, y esto afectará el color en profundidad, con resultados como el color verde típico en muchas aguas costeras y el color marrón rojizo oscuro de muchos ríos y lagos de agua dulce debido a la materia orgánica disuelta. [1]
Las pinturas fluorescentes absorben la luz de frecuencias más altas, a las que el ojo humano es relativamente insensible, y emiten frecuencias más bajas, que se detectan más fácilmente. La luz emitida y la luz reflejada se combinan y pueden ser considerablemente más visibles que la luz original. Las frecuencias más visibles son también las que se atenúan más rápidamente en el agua, por lo que el efecto es un contraste de color mucho mayor en un rango corto, hasta que las longitudes de onda más largas se atenúan en el agua. [1]
Luria et al. demostraron los mejores colores para utilizar en la visibilidad en el agua y los citaron de Adolfson y Berghage a continuación: [2] [7]
A. Para aguas turbias y turbias de baja visibilidad (ríos, puertos, etc.)
- 1. Con iluminación natural:
- a. Amarillo fluorescente, naranja y rojo.
- b. Amarillo regular, naranja y blanco.
- 2. Con iluminación incandescente:
- a. Fluorescente y regular amarillo, naranja, rojo y blanco.
- 3. Con una fuente de luz de mercurio:
- a. Amarillo verdoso y amarillo anaranjado fluorescentes.
- b. Amarillo y blanco regular.
B. Para aguas moderadamente turbias (estrechos, bahías, aguas costeras).
- 1. Con iluminación natural o fuente de luz incandescente:
- a. Cualquier fluorescente en los tonos amarillos, naranjas y rojos.
- b. Amarillo regular, naranja y blanco.
- 2. Con una fuente de luz de mercurio:
- a. Amarillo verdoso y amarillo anaranjado fluorescentes.
- b. Amarillo y blanco regular.
C. Para aguas claras (aguas del sur, [ clarificación necesaria ] aguas profundas en alta mar, etc.).
- 1. Con cualquier tipo de iluminación las pinturas fluorescentes son superiores.
- a. Con largas distancias de visualización, verde fluorescente y verde amarillento.
- b. Con distancias de visualización cortas, el naranja fluorescente es excelente.
- 2. Con iluminación natural:
- a. Pinturas fluorescentes.
- b. Amarillo regular, naranja y blanco.
- 3. Con fuente de luz incandescente:
- a. Pinturas fluorescentes.
- b. Amarillo regular, naranja y blanco.
- 4. Con una fuente de luz de mercurio:
- a. Pinturas fluorescentes.
- b. Amarillo regular, blanco.
Los colores más difíciles en los límites de visibilidad con un fondo de agua son los colores oscuros como el gris o el negro.
La visibilidad es un término que generalmente predice la capacidad de algún ser humano o instrumento para detectar un objeto en un entorno determinado, y puede expresarse como una medida de la distancia a la que se puede discernir un objeto o una luz. [4] La visibilidad teórica del cuerpo negro del agua pura basada en los valores de las propiedades ópticas del agua para la luz de 550 nm se ha estimado en 74 m. [16] Para el caso de un objeto relativamente grande, suficientemente iluminado por la luz del día, la visibilidad horizontal del objeto es una función del coeficiente de atenuación del haz fotópico (sensibilidad espectral del ojo). Esta función se ha informado como 4,6 dividido por el coeficiente de atenuación del haz fotópico. [4]
Los factores que afectan la visibilidad incluyen: partículas en el agua ( turbidez ), gradientes de salinidad ( haloclinas ), gradientes de temperatura ( termoclinas ) y materia orgánica disuelta. [5]
Se ha descubierto que la reducción del contraste con la distancia en un plano horizontal a una longitud de onda específica depende directamente del coeficiente de atenuación del haz para esa longitud de onda. El contraste inherente de un objetivo negro es -1, por lo que la visibilidad de un objetivo negro en la dirección horizontal depende de un único parámetro, lo que no ocurre con ningún otro color o dirección, lo que hace que la visibilidad horizontal de un objetivo negro sea el caso más simple y, por esta razón, se ha propuesto como un estándar para la visibilidad submarina, ya que se puede medir con una instrumentación razonablemente simple. [17]
El coeficiente de atenuación del haz fotópico, del que depende la visibilidad del buceador, es la atenuación de la luz natural tal como la percibe el ojo humano, pero en la práctica es más simple y más habitual medir el coeficiente de atenuación para una o más bandas de longitud de onda. Se ha demostrado que la función 4.8 dividida por el coeficiente de atenuación del haz fotópico, según lo derivado por Davies-Colley, da un valor para la visibilidad con un error promedio de menos del 10% para una amplia gama de condiciones típicas de aguas costeras y continentales y condiciones de observación, y los coeficientes de atenuación del haz para una única banda de longitud de onda en aproximadamente 530 nm de pico es un indicador adecuado para el espectro visible completo para muchos fines prácticos con algunos pequeños ajustes. [17]
La medida estándar para la visibilidad submarina es la distancia a la que se puede ver un disco de Secchi . El rango de visión submarina suele estar limitado por la turbidez . En aguas muy claras, la visibilidad puede extenderse hasta unos 80 m, [18] y se ha informado de una profundidad Secchi récord de 79 m en una polinia costera del mar de Weddell oriental , en la Antártida. [18] En otras aguas marinas, se han registrado ocasionalmente profundidades Secchi en el rango de 50 a 70 m, incluido un récord de 1985 de 53 m en el este y hasta 62 m en el océano Pacífico tropical. Este nivel de visibilidad rara vez se encuentra en agua dulce superficial. [18] El lago Crater , en Oregón , se cita a menudo para mayor claridad, pero la profundidad Secchi máxima registrada utilizando un disco de 2 m es de 44 m. [18] Los lagos de los valles secos de McMurdo en la Antártida y Silfra en Islandia también se han informado como excepcionalmente claros. [ cita requerida ]
La visibilidad se puede medir en una dirección arbitraria y en objetivos de distintos colores, pero la visibilidad horizontal de un objetivo negro reduce las variables y cumple con los requisitos de un parámetro sencillo y sólido para la visibilidad submarina, que se puede utilizar para tomar decisiones operativas para los cazadores de minas y los equipos de eliminación de artefactos explosivos. [4]
Un instrumento para medir la visibilidad submarina mide básicamente la transmisión de luz a través del agua entre el objetivo y el observador, para calcular la pérdida, y se llama transmisómetro . Al medir la cantidad de luz que se transmite desde una fuente de luz de intensidad y distribución de longitud de onda conocidas, a través de una distancia conocida de agua hasta un fotómetro calibrado, se puede cuantificar objetivamente la claridad del agua. [19] Una longitud de onda de 532 nm (verde) se alinea bien con el pico del espectro de percepción visual humana, pero se pueden utilizar otras longitudes de onda. [4] Los transmisómetros son más sensibles a bajas concentraciones de partículas y son más adecuados para medir agua relativamente clara. [20]
Los nefelómetros se utilizan para medir partículas suspendidas en aguas turbias, donde tienen una respuesta más lineal que los transmisómetros. La turbidez, o nubosidad, del agua es una medida relativa. Es una propiedad óptica aparente que varía según las propiedades de las partículas suspendidas, la iluminación y las características del instrumento. La turbidez se mide en unidades de nefelómetro referenciadas a un estándar de turbidez o en unidades de turbidez de formazina . [20]
Los nefelómetros miden la luz dispersada por partículas suspendidas y responden principalmente a los efectos de primer orden del tamaño y la concentración de partículas. Según el fabricante, los nefelómetros miden la luz dispersada en un rango de entre 90° y 165° con respecto al eje del haz, y suelen utilizar luz infrarroja con una longitud de onda de alrededor de 660 nm, ya que esta longitud de onda es rápidamente absorbida por el agua, por lo que hay muy poca contaminación de la fuente debido a la luz natural ambiental, excepto cerca de la superficie. [20]
La visibilidad baja se refiere a un entorno de buceo en el que el medio de buceo es turbio y los objetos no se pueden ver claramente a corta distancia incluso con iluminación artificial. El término no suele utilizarse para referirse a una simple falta de iluminación cuando el medio es claro. La visibilidad cero se utiliza para describir las condiciones en las que el buceador no puede ver nada fuera de la máscara o el casco, y se debe colocar una luz contra la ventana de visualización para ver si está encendida, y no es posible que una persona con visión normal lea los instrumentos normales. (algunas pantallas de visualización frontal integradas en la máscara pueden ser legibles)
La NOAA define la baja visibilidad para fines operativos como: "Cuando ya no se puede mantener el contacto visual con el compañero de buceo". [21]
DAN-África del Sur sugiere que la visibilidad es limitada cuando "no se puede distinguir a un compañero a una distancia mayor a 3 metros". [22]
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