2014-05-23

В какой-то момент почти каждый ребенок с пытливым умом спросит у взрослого, почему небо голубое или почему морская вода голубая. В простом смысле, морская синия, потому что это отражение Цвета неба, но тогда почему небо голубое? Ответ лежит в явлении, которое называется рассеяние света.

Солнечный свет, который проходит атмосферу содержит полный видимый спектр цветов, определяемых различными длинами волн. Как только этот свет попадает в атмосферу он встречает молекулы кислорода и азота каждая из которых меньше, чем длина волны видимого света. Эти молекулы заставляют падающий свет рассеивается, при попадании на них, но так как молекулы небольшие, они гораздо более эффективны при рассеянии коротких длин волн, чем больших. Такое избирательное рассеяние аналогично океанской волне, которая сталкивается с буем в воде. Волны, которые являются небольшими (Короткие волны) и примерно такого же размера, как буй будут отскакивать и рассеиваться, а большие волны (длинные волны) будет проходить через буй без взимодействия с оным. Аналогичным образом, волны видимого света, фиолетовые, синие и зеленые, рассеиваются на молекулах воздуха, в то время как более длинноволновые желтые, оранжевые и красные рассеиваются слабо. Атмосфера рассеивает синий свет примерно в 16 раз сильнее, чем красный. Результатом этого рассеяния является то, что, как мы смотрим на небо, и видим, голубизну. Наличие большого количества частиц может вызвать различные цветовые ощущения. Так, например, наличие загрязнителей аэрозолей вызывает цвет коричневого смога, и присутствие капель воды дает белый оттенок.

Большая часть света и энергии от Солнца, которая падает на морскую поверхность поглощается морской водой и преобразуется в тепло, но некоторая часть света отражается. Поверхность моря отражает цвет неба, которое чаще всего синего цвета. Однако присутствие взвешенных частиц в морской воде может еще больше изменить цвет света, воспринимаемого от воды. Например, чистые воды океана синего и фиолетового оттенка, в то время как прибрежные воды с большим количеством взвешенных наносов или растворенных органических веществ вызывает смещение отраженного света в зеленую часть спектра. В мутных прибрежных водах сдвиг длины волны отраженного света достаточен, чтобы изменить цвет на желтый.

Почему океан голубого цвета? August 12th, 2017

Синий океан. Зеленый океан. Прозрачная бесцветная питьевая вода в стакане. Так какого же цвета вода? На этот вопрос есть удивительный ответ. Чистая вода — голубая. Окраска эта очень слабая, поэтому в маленьком стакане она незаметна.

Но если мы нальем воду в огромный стеклянный аквариум, то увидим отчетливый голубой оттенок воды.

От чего зависит цвет воды? Цвет воды зависит от особенностей поглощения и отражения света молекулами воды. Белый свет, на пример солнечный, можно разложить на составляющие его цвета. Совокупность этих цветов называется спектром. Спектр белого света состоит из цветов радуги. Молекулы воды поглощают свет в красно-зеленой части спектра. Лучи синей части спектра отражаются молекулами. Поэтому мы воспринимаем цвет воды как голубой.

Однако в естественных водоемах цвет воды может быть весьма разнообразным. Посреди океана вода имеет глубокий темно-синий, почти фиолетовый, цвет. Вдоль береговой линии оттенки воды меняются от голубого до зеленого и желто-зеленого. Отчего такая разница? Разнообразие оттенков зависит от того, какие именно частицы взвешены в воде и какова глубина водоема. Около берега вода океана заполнена мелкими плавающими растениями и органическими частицами, которые попадают в нее с суши. Так же, как и их на земные собратья, водные растения, которые называются фитопланктоном, содержат хлорофилл.

Хлорофилл поглощает лучи красной и синей части спектра, а отражает зеленый свет. Поэтому около берега вода часто имеет зеленый оттенок.

Цвет воды и глубина Глубокие синие воды океана подобны безлюдным белым пустыням — и там и тут очень мало жизни. Если смотреть из космоса, то видно, какие океаны изобилуют жизнью, а какие нет. Зеленые воды, как тропические джунгли континентов, наполнены жизнью. Глубокие синие воды бедны жизнью и подобны белым безжизненным пустыням суши. Поглощение света частицами, взвешенными в воде, меняет восприятие цвета и под водой. Представьте себе, что вы погружаетесь в воду в желтой подводной лодке.

Близко от поверхности ваша субмарина будет выглядеть в точном соответствии с исходной окраской — желтой. Но чем глубже вы погружаетесь, тем большее расстояние должен преодолеть свет от поверхности, чтобы достичь подводной лодки. Когда она опустится на глубину 30 метров, большинство лучей желтого, оранжевого и красного цветов будет поглощено молекулами воды.

До лодки дойдут лучи синей и зеленой частей спектра. И вы глядеть ваша субмарина будет не желтой, а сине-зеленой. Если вы погружаетесь еще глубже, будут от сечены зеленые лучи. Под водная лодка теперь кажется тускло-синей. Мутные воды океана, в которых взвешены органические остатки, поглощают больше света, чем прозрачная чистая вода. Поэтому при погружении в мутную воду темнота наступает быстрее.

Океан состоит из соленой воды. Сам он, если выбросить всякую светящуюся живность, не светится. То есть весь свет, который мы видим, приходящий из океана, это отраженный солнечный свет. Но ведь солнечный свет тоже не синий. Спектр солнечного света у поверхности океана вот такой.

Интенсивность падающего на Землю солнечного излучения в зависимости от длины волны на уровне моря. Как видите, максимум излучения приходится на зеленую и желтую часть видимого диапазона.

Цвет океана определяется механизмом поглощения и рассеивания солнечного цвета молекулами воды. Механизм очень сложный. Полностью он был описан только 1923 году геофизиком Василием Шулейкиным. Оказалось, что молекулы воды совершают колебательные и вращательные движения и в результате этого по-разному поглощает разные длины волн. Более всего поглощаются красный, а менее всего - синий. Синий цвет рассеивается и отражается обратно в воздух, а красный так и остается поглощенным внутри океана. Это приводит к тому, что океан нам кажется синим, а под водой все фотографии отдают синевой. Так что, если соберетесь фотографировать рыбок, не забудьте вспышку.

Диаграмма, показывающая, как солнечный свет проходит через океан. Красный почти сразу поглощается, поэтому уже на небольшой глубине красных цветов под водой почти нет. Зеленый доходит метров до ста. А синий - до 200-300 м.

Прозрачность океана определяется не только молекулами воды, но и мелкими существами, что там живут. Планктон, взвеси, грязь - все это снижает прозрачность в океане. Недавно НАСА провела исследования и обнаружила, что самая низкая концентрация планктона находится у берегов Острова Пасхи.

Именно поэтому океан там самый прозрачный в мире.
Если не видели, то рекомендую заглянуть на страничку проекта Земная обсерватория (НАСА) и посмотреть совершенно потрясающие наблюдения концентрации фитопланктона в мировом океане за последние десять лет. Там же - поведение температуры океана. Там видно, например, где на Земле самое теплое море, почему киты проводят лето в северных широтах у побережья Аляски и Алеутских островов, или почему за три недели плавания по Тихому океану мы почти никакой живности вдали от берега не видели.

Источники:

Ясным днем, под глубоким синим небом, и море – синее.

Самое синее в мире море - там, где море Росса глубоко вдается в Антарктический континент, это - самая южная на Земле вода, дальше – до полюса – только лед. Всем известно, что над Антарктидой нарушен озоновый слой атмосферы, и вся сине-фиолетовая часть потока солнечного света, включая ультрафиолет, достигает поверхности земли – и моря... Цвет волн там – такой глубокой, синейшей синевы, что – только от взгляда на них – перехватывает дыхание. Но и на Черном море такое бывает, взгляните…

Ярче всего краски неба – на закате, они отражаются и в море...

Получается, что цвет моря – это отраженный свет и цвет неба? Правильно, но не совсем. Белый солнечный свет состоит из лучей разного цвета. Прекрасным образом всю их гамму нам выставляют напоказ радуги – и те, что мы видим во влажном воздухе после дождя, и те, которые образуются в водяной пыли, за гребнями морских волн.

Все вещества, и морская вода – тоже, лучи некоторых цветов поглощает, вбирает в себя, а другие – частично отражает, частично пропускает сквозь себя. Сильнее всего, морская вода поглощает красные и желтые лучи солнечного света – остаются синие и зеленые, отражающиеся в наши глаза – и мы видим тот цвет моря, который принято называть «цветом морской волны» . Это самый прекрасный цвет моря.

Он обусловлен не только свойствами самой воды, но и микроскопическими планктонными водорослями – основы морской жизни. Водоросли планктона поглощают красный свет солнечных лучей – он нужен им для фотосинтеза. А морская вода приобретает из-за этого зеленый оттенок. И чем больше в море фитопланктона, чем живее море, тем больше доля зеленого в цвете морской волны.

Если планктонных водорослей в воде мало, и она совершенно прозрачна, то море кажется ярко-голубым – это цвет ультрамарин – это название цвета и краски, данное итальянскими художниками, означает «сверх-морской», «самый морской». В ясную погоду такая кристально чистая морская вода приобретает бирюзовую окраску.

Этот цвет воды, в своем самом чистом виде, можно увидеть на тропических отмелях с белым коралловым песком, или у берегов средиземноморских островов, сложенных белым известняком – от белого дна отражаются солнечные лучи, и тонкий слой воды еще подсвечивается снизу. И ультрамарин и бирюза – необыкновенные, чудесные цвета моря, но они означают, что это море – увы – бедно жизнью.

Чистые цвета морской воды лучше видны, если смотреть на море под прямым углом, сверху – со склонов гор, наклонившись с пирса или борта судна – в этом случае в глаза попадает меньше солнечных бликов. Но полностью от них можно избавиться, погрузившись под воду – опускаясь от поверхности ко дну, с каждым метром пройденным вниз, мы наблюдаем изменения света и цвета.

В нескольких метрах под поверхностью моря, в праздничной, прозрачной, бирюзовой воде играют солнечные лучи, все краски – яркие и настоящие.

Чем глубже мы уходим, тем более блеклыми становятся цвета – в 25 метрах от поверхности нас окружает сине-зеленая толща воды, красные и желтые лучи солнца, поглощенные водной толщей, сюда едва доходят, и все, что окрашено в синий и зеленый цвета – теряется, растворяется в таком свете.

Именно поэтому чешуя на боках рыб, живущих в толще воды, окрашена в сине-фиолетовые тона – здесь она делает их невидимыми. И поэтому же – в снаряжении водолазов всегда используют ярко-желтые краски: они, наоборот, выделяют подводных пловцов – чтобы те не потеряли друг друга в синей мгле.

На глубине 40 метров, особенно – в не очень прозрачной черноморской воде, царят фиолетово-серые сумерки, потому что фиолетовые лучи, самые мощные в солнечном спектре, проходят в воду глубже других.

Здесь уже нет никаких красок, рыбы появляются и исчезают, как серые призраки, в полном безмолвии. Только свет фонаря может показать, что рыбы здесь не менее яркие, чем у поверхности – собственно, это те же самые виды рыб, что мы видели выше – не так-то глубоко мы и погрузились. Глядишь дальше, вниз по склону, покрытому черным илом и обломками створок мидий – там только тьма.

Так как на глубине 50 метров в Черном море уже практически нет света, жизнь, которая там существует, вторична, ведь без света – нет фотосинтеза, водоросли там не живут, нового живого вещества не создается. Верхние 50 метров моря – тонкая поверхностная пленка – кормит всю его толщу. Те животные, что живут глубже, питаются, поднимаясь к поверхности, или подбирая то, что падает сверху.

Если в море происходит бурное развитие фитопланктона – одноклеточных водорослей, то они придают воде свой цвет, он может быть и зеленым, и коричневым, и красным, и оранжевым, и даже белым. Такие явления получили название «цветения воды» , иногда их еще называют «красными приливами» .Они чаще всего происходят в прибрежных водах, морских заливах, богатых минеральными веществами, нужными для роста водорослей. Много таких заливов и бухточек вдоль северо-восточного побережья Северной Америки – и, когда летишь на самолете из Европы на восток США в сезон цветений фитопланктона – весной, то очень любопытно наблюдать из иллюминатора смену цветов воды вдоль берега – в одной бухте вода бурая, в другой – зеленая, в третьей – желтая...

Но иногда цветения фитопланктона развиваются на акватории целого моря. Красное море получило свое название именно из-за повторяющихся в нем обширных цветений сине-зеленой водоросли (хотя правильнее называть ее цианобактерией) триходесмиума – она красного цвета, из-за содержащегося в ней пигмента фикоэритрина.

В Черном море наиболее интересны прибрежные цветения планктонной водоросли ноктилюки – она окрашивает воду в огненно-рыжий цвет.

Но ночью становится еще интересней – каждая ноктилюка светится – и все море мерцает! Ноктилюка – самая крупная одноклеточная водоросль в нашем море – до 1 мм в диаметре, и каждая из них видна как отдельная зеленая искорка. В переводе с латыни, ноктилюка и означает – ночесветка. В Утришской бухте, недалеко от Анапы, последний раз такое цветение было в 2000 году. Свечение моря мы еще обсудим, подробней, в главе «Планктон».

Чистые краски морской воды почти всегда нарушает дымка испарения над водной гладью – она скрадывает, размывает истинный цвет, добавляя в него белого. Это особенно заметно, когда вода в море становится теплее воздуха – осенью и зимой бывают дни, когда над морем клубится густой пар.

Ветер, создавая рябь на воде, образует множество зеркал, бликующих, пускающих солнечные зайчики нам в глаза; тогда цвет моря разобрать трудно. Когда ветер заставляет море зарябить в яркий летний полдень, то, по крайней мере, половина моря превратится для наших глаз в одно ослепляющее зеркало!

Если же ветер поднимает рябь на поверхности моря в сумрачный день, то перед нашими глазами расстилается серо-стальной простор, это уже скорее отсутствие цвета, чем цвет.

Такую картину можно наблюдать на просторах Мирового океана очень часто, особенно в северных морях. Когда разыгрывается шторм, и ураганный ветер разрывает и смешивает вершины волн с воздухом, взбивает их в серо-белую пену...

И блики солнца на поверхности моря, и пена волн – почти постоянно видны в море – и, на самом деле, бело-серый тусклый блеск – самый обычный вид океана. Именно поэтому серой краской красят военные корабли – стараются сделать их незаметней «на седой равнине моря».

Мы любуемся цветом воды морей и океанов, говорим, что она темно-синяя, или небесно-голубая, или какая-нибудь еще, а ученым мало видеть и восторгаться, им надо знать, почему все это происходит.

В XIX веке швейцарский географ Ф.А.Форель изобрел прибор, измеряющий цвет воды. Он создал шкалу из химических растворов, всегда имеющих одни и те же оттенки. Шкалу эту называют ксантометром.

Необходимо было доказать очевидное. Цвет воды, как и цвет всякого тела, определяется способностью пропускать, или отражать какие-либо цвета солнечного спектра. Снег, например, отражает белый цвет, лед пропускает солнечный свет насквозь, и оттого прозрачный, а вода в океане пропускает и отражает одновременно голубой цвет спектра. При этом считалось, что сама вода абсолютно бесцветна.

В 1883 году бельгийский ученый Шпринг провел опыт с дистиллированной водой. Он доказал, что и в закрытой трубке даже очищенная вода некоторое время сохраняет голубой цвет, полученный от спектра.

Кроме того стало ясно, что цвет воды не зависит от мельчайших частичек, рассеивание которых является причиной небесной синевы. Шпринг доказал, что вода, попадая в лучи спектра поглощает красные и темные части спектра, а голубые пропускает, и сама становится голубой на некоторое время.

Кроме того на цвет воды в морях и океанах влияет ее химический состав. В океанах чаще всего темно-голубой цвет, только в некоторых местах он приобретает немного другой оттенок.

Случается, что океанская вода кажется красной или приобретает оливковый оттенок. Изучая явление, ученые пришли к выводу, что такое окрашивание происходит из-за водорослей, находящихся в воде и обладающих подобным цветом. Именно они придают океану такую тревожную окраску.

Взвешенные частички, которым небо обязано синевой, иногда все-таки попадают в океан. У берегов океанов часто можно обратить внимание на зеленые оттенки воды, что можно объяснить нахождением в ней взвешенных частичек. Но чаще всего мы можем любоваться голубой гладью океана.

Почему море синее?

Почему море синее, ведь вода сама по себе прозрачная? И даже если взять морскую воду и налить в графин, она тоже будет прозрачная.

Неправильный ответ: потому что море отражает небо, а оно синее.

Цвет моря, который мы видим, — это результат рассеивания солнечного света толщей морской воды.

Вода пропускает свет неравномерно — короткие волны она рассеивает лучше, а длинные — хуже. Короткие волны соответствуют синей части спектра, а длинные — красной. В графине вы смотрите на просвет на тонкий слой воды, поэтому разница в пропускании лучей незаметна. А в море вы видите результат рассеяния солнечного света многометровой толщей воды. Поэтому синий свет меньше поглощается в воде, и в том свете, который выходит ИЗ воды, больше всего синего цвета.
Кстати

Лучше всего вода отражает не синий, а фиолетовый цвет. А еще лучше — ультрафиолетовые лучи. Вот почему на берегу моря опасность получить солнечный ожог выше, чем вдали от водоемов.

Вы когда-нибудь задумывались, почему море синее? Вы замечали, что океан имеет различные цвета в разных регионах мира? Здесь вы можете узнать больше о цвете воды в морях и океанах.

В зависимости от того, где вы находитесь, море может выглядеть насыщено синим, голубым, зеленым и даже красным или коричневым. Но зачастую, если вы наберете морскую воду в ведро, то она будет прозрачной. Так почему же океан или море имеют цвет, когда вы смотрите на воду? Цвета, которые мы видим в океане, определяются тем, что находится в воде, и какие цвета она поглощает и отражает.

Почему морская вода зеленая?

Вода с большой концентрацией фитопланктона (крошечные микроорганизмы) будет иметь плохую видимость и выглядеть зеленовато-серовато-синей. Это происходит потому, что фитопланктон содержит хлорофилл, который поглощает синие и красные волны света, но отражает желто-зеленые. Вот почему вода в море, богатая планктоном, будет выглядеть зеленой для нас.

Почему вода в море красная?

Морская вода может даже приобретать красный или красноватый окрас во время «красной волны». Причиной этого явления служит наличие в ней динофлагеллярных организмов, которые имеют красноватый окрас.

Обычно мы представляем океан или море синими

Посетите тропический океан, как на юге Флориды или Карибского бассейна, и вода, вероятно, будет переливаться красивым бирюзовым цветом. Это связано с отсутствием фитопланктона и других частиц в воде. Когда солнечный свет проходит через воду, молекулы воды поглощают красный свет, но отражают синий, делая ее ярко-синей или голубой.

Ближе к берегу, морская вода может быть коричневой

В прибрежных районах, морская вода может казаться грязно-коричневой. Это происходит из-за большого количества донных отложений, а также мутных вод ручьев и рек, впадающих в море или океан.

В открытом море вода более темная. Это потому, что есть предел, куда способен проникать солнечный свет. На глубине около 200 метров очень мало света, а на глубине 2000 метров полностью темно.

Морская вода также отражает цвет неба

В какой-то степени океан отражает цвет неба. Вот почему, когда вы смотрите на океан, он может выглядеть серым в пасмурную погоду, оранжевым во время восхода и захода солнца, или блестяще-синим в безоблачный солнечный день.