Ocean optics
মহাসাগর আলোকবিজ্ঞান হল আলো কীভাবে জল এবং জলের উপাদানগুলির সাথে মিথস্ক্রিয়া করে তার অধ্যয়ন। যদিও গবেষণা প্রায়শই সমুদ্রের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, তবে এই ক্ষেত্রটিতে বিস্তৃতভাবে নদী, হ্রদ, অভ্যন্তরীণ জল, উপকূলীয় জল এবং বড় সমুদ্র অববাহিকা রয়েছে। জলের নিচে বাস্তুতন্ত্র কীভাবে কাজ করে তার জন্য আলো কীভাবে কাজ করে তা গুরুত্বপূর্ণ। জলজ রিমোট সেন্সিং গবেষণায় সমুদ্রের আলোকবিজ্ঞানের জ্ঞান প্রয়োজন যাতে বোঝা যায় যে জলের রঙ থেকে কী তথ্য বের করা যেতে পারে যেমনটি মহাকাশে স্যাটেলাইট সেন্সর থেকে দেখা যায়। উপগ্রহ দ্বারা দেখা জলের রঙকে সমুদ্রের রঙ বলা হয়। যদিও সমুদ্রের রঙ সমুদ্রের আলোকবিজ্ঞানের একটি মূল বিষয়, আলোকবিজ্ঞান একটি বিস্তৃত শব্দ যার মধ্যে সমুদ্রের রসায়ন, কণার আকার, অণুবীক্ষণিক উদ্ভিদ এবং প্রাণীদের চিত্র সহ কেবল রঙের চেয়ে অনেক বেশি অধ্যয়নের জন্য অপটিক্যাল পদ্ধতি ব্যবহার করে জলের নীচে সেন্সরগুলির বিকাশও অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। মূল পরিভাষা অপটিক্যালি গভীর যেখানে জল "অপটিক্যালি গভীর", নীচে আগত সূর্যালোক প্রতিফলিত করে না এবং সমুদ্রতল মানুষ বা উপগ্রহ দ্বারা দেখা যায় না। আয়তনের দিক থেকে বিশ্বের বেশিরভাগ মহাসাগর আলোকীয়ভাবে গভীর। অপটিক্যালি গভীর জল এখনও মোট ভৌত গভীরতার দিক থেকে তুলনামূলকভাবে অগভীর জল হতে পারে, যতক্ষণ না জল খুব নোংরা থাকে, যেমন মোহনাগুলিতে। অপটিক্যালি অগভীর যেখানে জল "অপটিক্যালি অগভীর", নীচে আলো প্রতিফলিত হয় এবং প্রায়শই মানুষ এবং উপগ্রহ দ্বারা দেখা যায়। এখানে, জলের নিচে কী আছে তা অধ্যয়নের জন্য সমুদ্রের আলোকবিজ্ঞানও ব্যবহার করা যেতে পারে। সেন্সরগুলিতে তারা কোন রঙে প্রদর্শিত হয় তার উপর ভিত্তি করে, গবেষকরা ম্যাক্রোঅ্যালগে, প্রবাল, সামুদ্রিক ঘাসের বিছানা এবং আরও অনেক কিছু সহ আবাসস্থলের প্রকারের মানচিত্র তৈরি করতে পারেন। অগভীর জলের পরিবেশের মানচিত্রের জন্য সমুদ্রের আলোকবিজ্ঞানের জ্ঞান প্রয়োজন কারণ নীচের সমুদ্রতলের পরিবেশের রঙ দেখার সময় জলের রঙ অবশ্যই হিসাব করতে হবে। ইনহেরান্ট অপটিক্যাল প্রোপার্টি (আইওপি) ইনহেরান্ট অপটিক্যাল প্রোপার্টি (আইওপি) জলে কী আছে তার উপর নির্ভর করে। আগত আলো যাই করুক না কেন (দিনের বেলা বা রাতের সময়, কম সূর্যের কোণ বা উচ্চ সূর্যের কোণ) এই বৈশিষ্ট্যগুলি একই থাকে। শোষণ প্রচুর পরিমাণে দ্রবীভূত পদার্থ সহ জল, যেমন প্রচুর পরিমাণে রঙিন দ্রবীভূত জৈব পদার্থ (সি. ডি. ও. এম) সহ হ্রদ, উচ্চ আলো শোষণের অভিজ্ঞতা অর্জন করে। ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটন এবং অন্যান্য কণাগুলিও আলো শোষণ করে। সমুদ্রের বরফ সহ বিচ্ছুরিত অঞ্চল, প্রচুর পরিমাণে স্থগিত পলল সহ মোহনা এবং প্রচুর পরিমাণে হিমবাহ ময়দা সহ হ্রদগুলি উচ্চ আলো বিচ্ছুরিত জলাশয়ের উদাহরণ। প্লাঙ্কটন, খনিজ এবং ডিট্রিটাস সহ সমস্ত কণা কিছুটা পরিমাণে আলো ছড়িয়ে দেয়। কণার আকার বিভিন্ন রঙে কতটা বিচ্ছুরণ ঘটে তা প্রভাবিত করে; উদাহরণস্বরূপ, খুব ছোট কণাগুলি অন্যান্য রঙের তুলনায় নীল রঙে আলোকে দ্রুত ছড়িয়ে দেয়, যে কারণে সমুদ্র এবং আকাশ সাধারণত নীল হয় (যাকে রেলে বিচ্ছুরণ বলা হয়)। বিচ্ছুরণ ছাড়া, আলো কোথাও (সূর্য বা অন্য উৎস থেকে সরাসরি রশ্মির বাইরে) "যাবে না" এবং আমরা আমাদের চারপাশের বিশ্বকে দেখতে সক্ষম হব না। জলে অ্যাটেনুয়েশন অ্যাটেনুয়েশন, যাকে বিম অ্যাটেনুয়েশন বা বিম অ্যাটেনুয়েশন সহগও বলা হয়, হল সমস্ত শোষণ এবং বিচ্ছুরণের সমষ্টি। একটি নির্দিষ্ট দিকে একটি আলোর রশ্মির তীব্রতা ট্রানসমিসোমিটার নামক একটি যন্ত্র দিয়ে পরিমাপ করা যেতে পারে। আপাত আলোকীয় বৈশিষ্ট্য (এওপি) আপাত আলোকীয় বৈশিষ্ট্য (এওপি) নির্ভর করে জলে কী আছে (আইওপি) এবং সূর্য থেকে আগত আলোর সাথে কী চলছে তার উপর। এওপিগুলি আইওপি-র উপর সবচেয়ে বেশি নির্ভর করে এবং শুধুমাত্র "হালকা ক্ষেত্র" নামে আগত আলোর উপর কিছুটা নির্ভর করে। আলো ক্ষেত্রের বৈশিষ্ট্য যা এওপি পরিমাপকে প্রভাবিত করতে পারে তার মধ্যে রয়েছে যে কোণে আলো জলের পৃষ্ঠে আঘাত করে (আকাশে উঁচু বনাম আকাশে নিচু, এবং যে দিক থেকে কম্পাস) এবং আবহাওয়া এবং আকাশের অবস্থা (মেঘ, বায়ুমণ্ডলীয় কুয়াশা, কুয়াশা, বা সমুদ্রের অবস্থা বা জলের পৃষ্ঠের রুক্ষতা)। রিমোট সেন্সিং রিফ্লেক্টেন্স (আর. আর. এস) রিমোট সেন্সিং রিফ্লেক্টেন্স (আর. আর. এস) হল সমুদ্র পৃষ্ঠের নীচে থেকে সমস্ত রঙে নির্গত আলোর একটি পরিমাপ, যা সমস্ত রঙে আগত সূর্যালোক দ্বারা স্বাভাবিক করা হয়। যেহেতু আরআরএস একটি অনুপাত, তাই এটি আলোর ক্ষেত্রের সাথে যা ঘটছে তার প্রতি কিছুটা কম সংবেদনশীল (যেমন সূর্যের কোণ বা বায়ুমণ্ডলীয় অস্পষ্টতা)। আরআরএস দুটি জোড়া স্পেকট্রোরেডিওমিটার ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয় যা একই সাথে আকাশ থেকে আসা আলো এবং নীচের জল থেকে আসা আলোকে অনেক তরঙ্গদৈর্ঘ্যে পরিমাপ করে। যেহেতু এটি আলো-থেকে-আলোর অনুপাতের একটি পরিমাপ, তাই পরিমাপের কৌণিক প্রকৃতির কারণে শক্তি এককগুলি বাতিল হয়ে যায় এবং আর. আর. এস-এর প্রতি স্টেরাডিয়ান (এস. আর-1) একক থাকে (ঊর্ধ্বমুখী আলো একটি নির্দিষ্ট কোণে পরিমাপ করা হয়, এবং আগত আলো জল পৃষ্ঠের উপরের অর্ধ-গোলার্ধ অঞ্চল থেকে একটি সমতল সমতলে পরিমাপ করা হয়)। হালকা ক্ষয়কারী সহগ (কে. ডি) কে. ডি হল হালকা ক্ষয়কারী (কে. ডি)-এর বিচ্ছুরিত (বা ডাউনওয়েলিং) সহগ, যাকে কেবল হালকা ক্ষয়কারী, উল্লম্ব বিলুপ্তি সহগ বা বিলুপ্তি সহগও বলা হয়। কে. ডি. প্রতি মিটারের (মি.-1) এককে জলের গভীরতার সঙ্গে আলোর হ্রাসের হার বর্ণনা করে। "ডি" মানে ডাউনওয়েলিং লাইট, যা অর্ধ-অর্ধগোলাকার আকারে (একটি বাস্কেটবলের অর্ধেক) সেন্সরের উপর থেকে আসা আলো। বিজ্ঞানীরা কখনও কখনও আলোক সংশ্লেষিতভাবে সক্রিয় বিকিরণ (পিএআর)-এর পরিপ্রেক্ষিতে উদ্ভিদের জন্য উপলব্ধ মোট দৃশ্যমান আলোর হ্রাস বর্ণনা করতে কেডি ব্যবহার করেন-যাকে "কেডি (পিএআর)" বলা হয়। অন্যান্য ক্ষেত্রে, কেডি রঙ বা তরঙ্গদৈর্ঘ্যের বর্ণালীর উপর গভীরতার সাথে আলোর হ্রাস বর্ণনা করতে পারে, সাধারণত "কেডি (λ)" হিসাবে লেখা হয়। একটি রঙে (একটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য) কেডি একটি রঙের গভীরতার সাথে আলোর হ্রাস বর্ণনা করতে পারে, যেমন 490 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যে নীল আলোর হ্রাস, "কেডি (490)" হিসাবে লেখা হয়। সাধারণভাবে, কেডি বিয়ারের সূত্র এবং জলের পৃষ্ঠের ঠিক নীচে থেকে সংগৃহীত আলোর পরিমাপের একটি সিরিজ ব্যবহার করে গণনা করা হয়। "ক্লোজার" বলতে বোঝায় কিভাবে অপটিক্যাল সমুদ্রবিজ্ঞানীরা মডেল এবং পরিমাপের সামঞ্জস্য পরিমাপ করেন। মডেলগুলি এমন কিছু বোঝায় যা জলে স্পষ্টভাবে পরিমাপ করা হয় না, যার মধ্যে রয়েছে উপগ্রহ-উদ্ভূত চলক যা পরীক্ষামূলক সম্পর্ক ব্যবহার করে অনুমান করা হয় (উদাহরণস্বরূপ, উপগ্রহ-উদ্ভূত ক্লোরোফিল-একটি ঘনত্ব একটি পরীক্ষামূলক সম্পর্ক ব্যবহার করে সবুজ এবং নীল রিমোট সেন্সিং প্রতিফলনের মধ্যে অনুপাত থেকে অনুমান করা হয়)। বন্ধের মধ্যে রয়েছে পরিমাপ বন্ধ করা, মডেল বন্ধ করা, মডেল-ডেটা বন্ধ করা এবং স্কেল বন্ধ করা। যেখানে মডেল-ডেটা ক্লোজার পরীক্ষাগুলি ডেটা এবং মডেলগুলির মধ্যে ভুল বিন্যাস দেখায়, সেখানে ভুল বিন্যাসের কারণ পরিমাপের ত্রুটি, মডেলের সমস্যা, উভয়ই বা অন্য কোনও বাহ্যিক কারণের কারণে হতে পারে। প্রাথমিক উৎপাদন, ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটন, জুপ্ল্যাঙ্কটন, সীগ্রাস বেড এবং প্রবাল প্রাচীরের মতো অগভীর জলের আবাসস্থল, সামুদ্রিক জৈব-ভূ-রসায়ন, উপরের সমুদ্রের উত্তাপ এবং সমুদ্রের জৈবিক পাম্পের মাধ্যমে গভীর জলে কার্বন রফতানির মতো বিষয়গুলি অধ্যয়নের জন্য মহাসাগরীয় আলোকবিদ্যা প্রয়োগ করা হয়েছে। সাধারণত সমুদ্রের আলোকবিজ্ঞানের সাথে জড়িত বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বর্ণালীর অংশটি ইনফ্রারেডের মাধ্যমে অতিবেগুনী, প্রায় 300 এনএম থেকে 2000 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কম। সমুদ্রবিজ্ঞানে ব্যবহৃত সাধারণ অপটিক্যাল সেন্সর সর্বাধিক ব্যবহৃত অপটিক্যাল সমুদ্রবিজ্ঞান সেন্সরগুলি হল পিএআর সেন্সর, ক্লোরোফিল-এ ফ্লুরোসেন্স সেন্সর (ফ্লুরোমিটার) এবং ট্রান্সমিসোমিটার। এই তিনটি যন্ত্র প্রায়শই সিটিডি (পরিবাহিতা-তাপমাত্রা-গভীরতা)-রসেট স্যাম্পলারে লাগানো থাকে। এই যন্ত্রগুলি বহু বছর ধরে সি. টি. ডি-রসেটে সি. এল. আই. ভি. এ. আর গো-শিপ প্রচারাভিযানের মতো বিশ্বব্যাপী পুনরাবৃত্ত মহাসাগরীয় সমীক্ষায় ব্যবহৃত হয়ে আসছে। সমুদ্রের অপটিক্যাল যন্ত্রগুলিতে কণার আকার প্রায়শই সমুদ্রের কণাগুলির আকারের বর্ণালী পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ফাইটোপ্ল্যাঙ্কটন জীবের আকার কয়েক মাইক্রন (মাইক্রোমিটার, মাইক্রোমিটার) থেকে শত শত মাইক্রন পর্যন্ত হতে পারে। কণাগুলির আকার প্রায়শই পরিমাপ করা হয় যে কণাগুলি কত দ্রুত ডুবে যাবে এবং তাই গাছপালা কতটা দক্ষতার সাথে সমুদ্রের জৈবিক পাম্পে কার্বনকে পৃথক করতে পারে। সমুদ্রের কণা এবং জীবের ইমেজিং বিজ্ঞানীরা ফ্লো সাইটোমেট্রি এবং ইন সিটু ক্যামেরা সিস্টেম ব্যবহার করে প্লাঙ্কটন এবং ডিট্রিটাস কণাগুলির মতো পৃথক ক্ষুদ্র বস্তু অধ্যয়ন করেন। ফ্লো সাইটোমিটারগুলি মাপ পরিমাপ করে এবং একটি নল ব্যবস্থার মধ্য দিয়ে প্রবাহিত পৃথক কণাগুলির ছবি তোলে; এরকম একটি যন্ত্র হল ইমেজিং ফ্লোসাইটোবট (আইএফসিবি)। সিটু ক্যামেরা সিস্টেমগুলি একটি গবেষণা জাহাজের পাশে, একা বা অন্যান্য সরঞ্জামের সাথে সংযুক্ত থাকে এবং তারা জলে উপস্থিত কণাগুলির ছবি তোলার জন্য জলের ছবি তোলে; এরকম একটি যন্ত্র হল আন্ডারওয়াটার ভিশন প্রোফাইলার (ইউভিপি)। সমুদ্রে ব্যবহৃত অন্যান্য ইমেজিং প্রযুক্তির মধ্যে রয়েছে হলোগ্রাফি এবং পার্টিকেল ইমেজিং ভেলোসিমেট্রি (পিআইভি), যা জলের তলদেশের কণাগুলির গতিবিধি ট্র্যাক করতে থ্রিডি ভিডিও ফুটেজ ব্যবহার করে। "ইন সিটু" (গবেষণা জাহাজ, ছোট নৌকা, বা ডক এবং পিয়ার্স থেকে) করা স্যাটেলাইট রিমোট সেন্সিং ওশান অপটিক্স গবেষণার সমর্থনে গবেষণা স্যাটেলাইট ডেটা ব্যবহার করে এমন গবেষণাকে সমর্থন করে। সিটু অপটিক্যাল পরিমাপগুলি একটি উপায় প্রদান করেঃ 1) স্যাটেলাইট সেন্সরগুলি যখন সবেমাত্র তথ্য সংগ্রহ করতে শুরু করে তখন ক্রমাঙ্কন করুন, 2) ক্লোরোফিল-এ ঘনত্বের মতো পণ্য বা ভেরিয়েবলগুলি বের করার জন্য অ্যালগরিদম বিকাশ করুন এবং 3) উপগ্রহ থেকে প্রাপ্ত ডেটা পণ্যগুলিকে বৈধ করুন। স্যাটেলাইট ডেটা ব্যবহার করে, গবেষকরা স্যাটেলাইট দ্বারা দেখা রঙ প্রোফাইলের উপর ভিত্তি করে কণার আকার, কার্বন, জলের গুণমান, জলের স্পষ্টতা এবং নীচের প্রকারের মতো জিনিসগুলি অনুমান করেন; এই সমস্ত অনুমান (ওরফে মডেল) অবশ্যই সিটুতে তৈরি অপটিক্যাল পরিমাপের সাথে তুলনা করে বৈধ হতে হবে। সিটু ডেটা প্রায়শই সি-বাস ডেটা আর্কাইভের মতো সর্বজনীনভাবে অ্যাক্সেসযোগ্য ডেটা লাইব্রেরি থেকে পাওয়া যায়। মহাসাগরীয় আলোকবিজ্ঞানের ক্ষেত্রে প্রধান অবদানকারী বিজ্ঞানী, পদার্থবিজ্ঞানী এবং অন্যান্য বিজ্ঞানীদের মধ্যে রয়েছেন (অসম্পূর্ণ তালিকা): ডেভিড অ্যান্টোইন, মার্সেল বাবিন, পওলা বোন্টেম্পি, ইমানুয়েল বস, অ্যানিক ব্রিকাড, কেন্ডাল কার্ডার, আইভোনা সেটিনিক, এডওয়ার্ড ফ্রাই, হেইডি ডিয়ার্সন, ডেভিড ডক্সারান, জিন কার্ল ফেল্ডম্যান, হাওয়ার্ড গর্ডন, চুয়ানমিন হু, নিলস গুন্নার জেরলভ, জর্জ কাটাওয়ার, জন কার্ক, ঝংপিং লি, হুবার্ট লোইজেল, স্টিফেন মেরিটোরেনা, মাইকেল মিশচেঙ্কো, কার্টিস মোবলি, ব্রুস মঙ্গার, আন্দ্রে মোরেল, মাইকেল মরিস, নরম নেলসন, মেরি জেন পেরি, রুডলফ। শিক্ষা যদিও মহাসাগরীয় আলোকবিজ্ঞান অধ্যয়নের একটি আন্তঃবিষয়ক ক্ষেত্র যা বিস্তৃত বিষয়ের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, তবে এটি প্রায়শই সামুদ্রিক বিজ্ঞান এবং সমুদ্রবিজ্ঞানের স্নাতক প্রোগ্রামের কোর্স হিসাবে শেখানো হয় না। বিভিন্ন প্রতিষ্ঠানের স্নাতক শিক্ষার্থীদের জন্য দুটি গ্রীষ্মকালীন কোর্স তৈরি করা হয়েছে। প্রথমত, ইন্টারন্যাশনাল ওশান কালার কোঅর্ডিনেটিং গ্রুপ (আইওসিসিজি) দ্বারা পরিচালিত একটি গ্রীষ্মকালীন বক্তৃতা সিরিজ রয়েছে যা সাধারণত ফ্রান্সে অনুষ্ঠিত হয়। দ্বিতীয়ত, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ওয়াশিংটন রাজ্যে এবং পরে মেইনে "অপটিক্যাল ওশানোগ্রাফি ক্লাস" বা "ওশান অপটিক্স ক্লাস" নামে একটি কোর্স চলছে, যা 1985 সাল থেকে ধারাবাহিকভাবে চলছে। স্বাধীন শিক্ষার জন্য, কার্ট মোবলি, কলিন রোসলার এবং ইমানুয়েল বস ওপেন-অ্যাক্সেস অনলাইন গাইড হিসাবে ওশান অপটিক্স ওয়েব বুক লিখেছিলেন। আরও সম্পর্কিত ক্ষেত্র এবং বিষয়গুলি দেখুনঃ বায়ুমণ্ডলীয় আলোকবিজ্ঞান জলের বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বর্ণালীর রঙ আলোকবিজ্ঞানের ইতিহাস মহাসাগরীয় রঙ আলোকীয় গভীরতা বর্ণালী রঙ স্বচ্ছতা এবং স্বচ্ছ দৃশ্যমান বর্ণালী জল স্পষ্টতা জলের দূরবর্তী সংবেদন জলের গুণমান অন্তর্নিহিত এবং আপাত আলোকীয় বৈশিষ্ট্য এবং জলের মধ্যে পদ্ধতিঃ শোষণ (বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় বিকিরণ) আর্গো (সমুদ্রবিজ্ঞান) তীব্রতা সহগ বিয়ার-ল্যামবার্ট আইন সামুদ্রিক আলোকীয় বয় বিচ্ছুরণ সেচি ডিস্ক দূরবর্তী সংবেদন এবং রেডিওমেট্রিক পদ্ধতিঃ আলবেডো বায়ুমণ্ডলীয় সংশোধন নাসা আর্থ সায়েন্স স্পেকট্রালন রেফারেন্স আরও পড়া মহাসাগর আলোকবিজ্ঞান ওয়েব বুক সমুদ্রবিজ্ঞান প্রয়োগ এবং আন্তঃবিষয়ক পদার্থবিজ্ঞান বিচ্ছুরণ, শোষণ এবং বিকিরণ স্থানান্তর (আলোকবিজ্ঞান) আলোকবিজ্ঞান সামুদ্রিক জীববিজ্ঞান জলজ বাস্তুসংস্থান জৈবিক