La visión submarina es la capacidad de ver objetos bajo el agua , y esta se ve afectada 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 que recorre el agua. También se ven borrosos por la dispersión de la luz entre el objeto y el espectador, lo que también resulta en un menor contraste. Estos efectos varían según la longitud de onda de la luz y el color y la turbidez del agua. El ojo de los vertebrados suele estar optimizado para la visión submarina o para la visión aérea, como es el caso del ojo humano. La agudeza visual del ojo optimizado con aire se ve gravemente afectada por la diferencia en el índice de refracción entre el aire y el agua cuando se sumergen en contacto directo. La provisión de un espacio de aire entre la córnea y el agua puede compensar, pero tiene el efecto secundario de 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 pequeña ventana de visualización en un casco da como resultado una estereoagudeza muy reducida y la pérdida asociada de coordinación ojo-mano. [1] A distancias muy cortas en aguas claras, 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 turbiedad. 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 magnificación explican la subestimación a corta distancia. [1] Los buceadores pueden adaptarse en gran medida a estos efectos con el tiempo y con la práctica. [1]
Los rayos de luz se desvían cuando viajan de un medio a otro; la cantidad de flexión 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 forman juntos una lente que enfoca las imágenes en la retina . El ojo humano está adaptado para ver en el aire. El agua, sin embargo, 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 casco.
El agua atenúa la luz debido a la absorción [2] y, a medida que la luz pasa a través del agua, el agua absorbe selectivamente el color. 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 el color en profundidad, con resultados como el color típicamente verde en muchas aguas costeras y el color marrón rojizo oscuro de muchos ríos y lagos de agua dulce debido a la disolución. materia orgánica. [1]
Visibilidad es un término que generalmente predice la capacidad de algún ser humano 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 del camino 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 objetivos de varios 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. [4] Hay instrumentos disponibles para estimaciones de campo de la visibilidad desde la superficie, que pueden informar al equipo de buceo sobre posibles complicaciones.
El agua tiene un índice de refracción 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 aérea o bajo el agua y no enfocan adecuadamente cuando se encuentran en otros entornos. [ cita necesaria ]
El cristalino de los ojos de los peces es extremadamente convexo , casi esférico, 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, la formación adecuada de imágenes en la retina. Esta lente convexa da el nombre a la 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 mediante una capa de aire. Los rayos de luz que entran desde el agua a la ventana plana paralela cambian mínimamente su dirección dentro del propio material de la ventana. [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. Los caminos de visión se refractan (doblan) de una manera similar a la observación de 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 protectoras , los objetos bajo el agua parecerán un 33 % más grandes (un 34 % más grandes en agua salada) y un 25 % más cerca de lo que realmente están. [2] También se notan la distorsión en cojín y la aberración cromática lateral . Las máscaras de doble cúpula restauran la visión y el campo de visión bajo el agua en tamaño natural, con ciertas limitaciones. [2] [9]
Los buceadores pueden usar lentes de contacto debajo de la máscara de buceo o del casco. El riesgo de pérdida depende de la seguridad de la máscara o del casco, y es muy bajo con casco. Hay lentes con montura disponibles para usar en algunos cascos y máscaras completas, pero pueden ser difíciles de desempañar si no hay un flujo de gas fresco y seco sobre ellos. El marco puede montarse en el casco o la máscara, o llevarse en la cabeza de la forma habitual, pero no se pueden ajustar durante una inmersión si se salen de su posición.
Las gafas usadas 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 el agua en contacto con las superficies de las lentes.
Las máscaras de buceo pueden equiparse con lentes para los buceadores que necesitan corrección óptica para mejorar la visión. Las lentes correctivas se rectifican por 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 removibles y hay disponible una variedad de lentes correctivos estándar que se pueden adaptar. Las lentes de plástico autoadhesivas que se pueden aplicar en el interior de la mascarilla pueden caerse si la mascarilla se inunda durante un período prolongado. Se pueden usar lentes de contacto debajo de una máscara o casco, pero existe cierto riesgo de perderlos si la máscara se inunda. [9] [10]
Una persona muy miope puede ver más o menos normalmente bajo el agua [ cita necesaria ] . 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]
El pueblo Moken del sudeste asiático puede concentrarse bajo el agua para recoger pequeños mariscos y otros alimentos. [12] Gislén et al. compararon Moken y niños europeos no entrenados y descubrieron que la agudeza visual bajo el agua de los Moken era el doble que la de sus homólogos europeos no entrenados. [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 sufre cuando se sumerge un ojo normal, no entrenado y acostumbrado a ver en el aire. [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 atraviesa una mayor distancia 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 el color en profundidad, con resultados como el color típicamente verde en muchas aguas costeras y el color marrón rojizo oscuro de muchos ríos y lagos de agua dulce debido a la disolución. materia orgánica. [1]
Las pinturas fluorescentes absorben luz de mayor frecuencia a la 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 el agua atenúa las longitudes de onda más largas. [1]
Luria et al. mostraron los mejores colores a utilizar para la visibilidad en el agua. y citado de Adolfson y Berghage a continuación: [2] [7]
A. Para aguas turbias, turbias y de baja visibilidad (ríos, puertos, etc.)
- 1. Con iluminación natural:
- a. Amarillo, naranja y rojo fluorescente.
- b. Amarillo, naranja y blanco regulares.
- 2. Con iluminación incandescente:
- a. Fluorescentes y regulares de color amarillo, naranja, rojo y blanco.
- 3. Con fuente de luz de mercurio:
- a. Amarillo-verde fluorescente y amarillo-naranja.
- b. Amarillo y blanco regulares.
B. Para aguas moderadamente turbias (sonidos, bahías, aguas costeras).
- 1. Con iluminación natural o fuente de luz incandescente:
- a. Cualquier fluorescente en los amarillos, naranjas y rojos.
- b. Amarillo, naranja y blanco regulares.
- 2. Con fuente de luz de mercurio:
- a. Amarillo-verde fluorescente y amarillo-naranja.
- b. Amarillo y blanco regulares.
C. Para aguas claras (aguas del sur, [ se necesita aclaración ] aguas profundas en alta mar, etc.).
- 1. Con cualquier tipo de iluminación, las pinturas fluorescentes son superiores.
- a. Con largas distancias de visión, verde fluorescente y amarillo verdoso.
- b. Con distancias de visión cortas, el naranja fluorescente es excelente.
- 2. Con iluminación natural:
- a. Pinturas fluorescentes.
- b. Amarillo, naranja y blanco regulares.
- 3. Con fuente de luz incandescente:
- a. Pinturas fluorescentes.
- b. Amarillo, naranja y blanco regulares.
- 4. Con fuente de luz de mercurio:
- a. Pinturas fluorescentes.
- b. Amarillo normal, 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.
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 función del coeficiente de atenuación del haz fotópico (sensibilidad espectral del ojo). Se ha informado que esta función es 4,6 dividida 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 este motivo se ha propuesto como estándar para la visibilidad submarina, ya que puede medirse con instrumentación razonablemente sencilla. [17]
El coeficiente de atenuación del haz fotópico, del que depende la visibilidad del buceador, es la atenuación de la luz natural percibida por el ojo humano, pero en la práctica es más sencillo y 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, obtenido por Davies-Colley, da un valor de visibilidad con un error promedio de menos del 10% para una amplia gama de condiciones y observaciones típicas de aguas costeras y continentales. condiciones, y los coeficientes de atenuación del haz para una sola banda de longitud de onda en un pico de aproximadamente 530 nm son un indicador adecuado para todo el espectro visible para muchos propósitos prácticos con algunos pequeños ajustes. [17]
La medida estándar de visibilidad bajo el agua es la distancia a la que se puede ver un disco de Secchi . El rango de visión bajo el agua 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 récord de Secchi de 79 m en una polinia costera del mar de Weddell oriental , en la Antártida. [18] En otras aguas marinas, ocasionalmente se han registrado profundidades de Secchi en el rango de 50 a 70 m, incluido un récord de 1985 de 53 m en el Océano Oriental y hasta 62 m en el Océano Pacífico tropical. Este nivel de visibilidad rara vez se encuentra en el agua dulce superficial. [18] Crater Lake , Oregón , se cita a menudo para mayor claridad, pero la profundidad máxima registrada de Secchi usando un disco de 2 m es de 44 m. [18] También se ha informado que los lagos de los valles secos de McMurdo en la Antártida y Silfra en Islandia son excepcionalmente claros. [ cita necesaria ]
La visibilidad se puede medir en una dirección arbitraria y de objetivos de varios 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 cazadores de minas y equipos de desactivación 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, la claridad del agua se puede cuantificar objetivamente. [19] Una longitud de onda de 532 nm (verde) se alinea bien con el pico del espectro de percepción visual humana, pero se pueden usar 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 turbiedad 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 nefelómetro con referencia a un estándar de turbidez o en Unidades de Turbidez de Formazina . [20]
Los nefelómetros miden la luz dispersada por las partículas suspendidas y responden principalmente a los efectos de primer orden del tamaño y la concentración de las partículas. Dependiendo del fabricante, los nefelómetros miden la luz dispersada en el rango entre aproximadamente 90° y 165° con respecto al eje del haz, y generalmente usan luz infrarroja con una longitud de onda de alrededor de 660 nm porque esta longitud de onda es rápidamente absorbida por el agua, por lo que hay Hay muy poca contaminación de la fuente debido a la luz ambiental, excepto cerca de la superficie. [20]
La NOAA define la baja visibilidad con 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 limitada se produce cuando "no se puede distinguir a un compañero a una distancia superior a 3 metros". [22]
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