Расчет света для аквариума (немного математики)

[oltrew]

Тему следовало бы назвать "Самый сложный, запутанный и неправильный расчет света для аквариума (без математики!)"

На предыдущие вопросы по теме так и не получил ответов от Starcomputer. Продолжу еще задавать неудобные, зато распутывающие вопросы.

Допис від Starcomputer

Коэффициент ослабления света от глубины для аквариумов примерно равен:
0,3 м – 0,47-0,65 (0,56);
0,4 м – 0,37-0,55 (0,46); - 17,9%
0,5 м – 0,29-0,48 (0,39); - 15,2%
0,6 м – 0,22-0,40 (0,31); - 20,5%
0,7 м – 0,17-0,35 (0,26); - 16,1%
0,8 м – 0,14-0,30 (0,22). - 15,4%
(в скобках указаны средние значения).

1. Откуда такой провал в диапазоне 0,5-0,6 м? Там что, формируется особо плотный слой воды, поглощающий свет сильнее других слоев? Если это погрешность измерения, то с учетом усредненных значений - слишком большая (и порождающая недоверие к последующим данным и выводам).

2. Откуда взят такой огромный коэффициент поглощения света аквариумной водой? Причем все этому верят - за полтора года существования темы и калькулятора Starcomputer и за несколько лет жизни Миклухиной страницы никто в этом коэффициенте не усомнился. Вода, она ведь прозрачная! Неужели вы этого не видите?
А ведь его очень легко проверить простым наблюдением. При коэффициенте поглощения 2,5 по закону Бугера глубины 2 метра достигнет менее процента (0,67%) света. Нужно еще учесть, что на границе вода-стекло по нормали теряется 0,36%, на границе стекло-воздух - 4% = еще минус 4,36 процента, т.е. на глубине 2 м - практически полная тьма. Нам не обязательно нужна глубина - можно проверить и на горизонтальном слое воды. У кого есть доступ к аквариуму длиной 2 метра - почистите одно боковое стекло и посмотрите сбоку - у противоположной стенки ничего не должно быть видно. Так ли это? Я проверял в бассейне - при чистой воде видимость метров до 30. Вода в бассейне вполне сравнима с аквариумной - простая водопроводная, подкрашенная медным купоросом, хлоркой или более современными бирюзовыми антисептиками + кожа, волосы, сопли, слюни, пот, моча.

3. Откуда взят такой большой коэффициент старения, 1,2? Производители заявляют 3-7% через год или даже несколько лет. И лампы новые, а коэффициент уже считается - тоже как-то неубедительно.

Допис від Starcomputer

Коэффициент ослабления при входе равен 0,83. (Данные взяты с "УКроПа")

4. Откуда интересно появились эти 0,83 ослабления (17% отражения)? Может опять погрешности измерений? Из школьного курса физики известно, что отражение поверхностью воды в нормали - 0,02 (2%), под углом увеличивается очень медленно - 45 грд. - 5%, 60 грд. - 11%. Разумно было бы принять средний коэффициент отражения до 0,04 (4%). А проще отражением поверхностью воды пренебречь.

Угловой коэффициент.
5. Starcomputer, на каком основании вообще используются обычные углы? Свет в аквариуме распространяется по законам Пифагора? Он (свет) у вас с Миклухой плоский?
Угловой метод дает очень большую погрешность. Для точечного источника - раза в два, для линейных - десятки процентов. При бесконечной длине лампы погрешность стремится к нулю, при коротких длинах ламп погрешность увеличивается. Также зависит от расстояния до дна - чем больше расстояние, тем меньше погрешность, на расстояниях больше 60 см для стандартных ламп погрешность невелика - видимо лампа начинает "работать" как ламбертов источник (по закону Ламберта).

Допис від Starcomputer

Угловой коэффициент можно посчитать, зная угол от центра лампы к краям аквариума

6. Может правильнее все-таки не к углам аквариума, а к углам, образованными поверхностью воды и длинными стеклами?

7. Зачем в расчете вообще нужен угловой коэффициент Ку? Ведь постулируется, что весь свет, входящий в воду, остается внутри аквариума. который является световодом. Если предположить наличие отражателя или отражающей крышки (а разве бывает по-другому?), то весь свет там и окажется, кроме поглощенного отражателем. Куда ж ему еще деваться? Не проще ли, чтобы не задурять особо голову четырьмя коэффициентами ослабления, поглощения, старения и Ку, ввести единый поправочный коэффициент на единицу глубины аквариума? Итого, получите удобную (простую) формулу расчета силы света, практически без математики: желаемые люксы умножить на площадь дна и поправка коэффициентом (например, просто умножить на глубину в метрах) = требуемые люмены. Еще немного скорректировать коэффициентом отражателя (0,5-0,9) и всё. Как вам такая простота? По-моему, ничем не хуже всей этой псевдонаучной путаницы.

Starcomputer, ошибку в калькуляторе для значений глубины больше 97 см так и не подправил.