Океаны мира покрывают более 70% поверхности планеты и содержат 97% запасов воды на Земле. Но не все океаны имеют тот же яркий синий цвет, который многие рисуют в своем воображении, представляя моря. Уникальный цвет каждого океанического бассейна зависит от нескольких факторов. Основным определяющим фактором являются оптические свойства воды и то, как свет взаимодействует с любыми присутствующими частицами или растворенными элементами. Понимание того, что делает некоторые океаны такими поразительно лазурными, может многое рассказать нам об их биологии и химии.
Цвет океана является результатом поглощения и рассеивания солнечного света, когда он проникает через поверхность и взаимодействует с молекулами воды и любыми твердыми частицами, растворенными или взвешенными в ней. Молекулы воды поглощают цвета в более длинных красных волнах сначала, рассеивая более короткие синие волны во всех направлениях. Это придает водоему чистой воды темно-синий вид, если смотреть сверху или издалека.
Любые другие частицы, живые организмы или растворенные элементы могут дополнительно изменять цвет. Фитопланктон содержит хлорофилл, который поглощает синие и зеленые длины волн для фотосинтеза. Это может привести к появлению более зеленых оттенков в областях с высокой продуктивностью. Взвешенные осадки или растворенные органические вещества смещают цвет в сторону зеленовато-коричневого. Наконец, дно океана влияет на цвет, когда оно достаточно мелкое, чтобы свет достигал дна и отражался обратно вверх.
Хотя все океаны и моря поглощают больше красного, чем синего света, некоторые тела выделяются своими особенно яркими лазурными оттенками. К ним относятся:
Море Сулу на юго-западе Филиппин демонстрирует почти неоново-синий цвет на спутниковых снимках и аэрофотоснимках. При средней глубине всего 5600 футов (1700 м) свет легко проникает на морское дно и отражается обратно. Окружающие острова и рифовые системы также минимизируют попадание взвешенных отложений, которые могли бы притупить прозрачность. Это демонстрирует присущий морю Сулу кристаллический голубой оттенок.
Дыра Дьявола — это изолированный приливной бассейн, расположенный в Индийском океане вдоль восточного побережья Южной Африки недалеко от Кейптауна. Его отличительный королевский синий цвет на фоне черной лавовой породы сделал его популярным местом. При максимальной глубине всего 130 футов (40 м) прозрачные воды бассейна открывают окно в его синие чудеса.
Тропические воды, окружающие это островное государство в Индийском океане, имеют фирменный бирюзовый цвет. Белое коралловое песчаное дно и неглубокие лагуны позволяют свету отражаться от морского дна и возвращаться обратно через прозрачную толщу воды. Это освещает лежащую над ней воду ярким сине-зеленым цветом.
Эти известные морские пещеры на острове Капри у юга Италии демонстрируют светящийся биолюминесцентный синий цвет. Солнечный свет, попадающий в устье грота, фильтруется и преломляется водой, освещая пещеру эфирным голубым сиянием. Только небольшие гребные лодки могут войти в грот во время отлива, что усиливает магический эффект.
Это знаменитое озеро в Орегоне образовалось в кратере кальдеры обрушившегося вулкана. Без впадающих рек, которые могли бы добавить осадок, вода в озере остается исключительно чистой и голубой. Его глубина 1949 футов (594 м) поглощает более длинные волны, рассеивая синий свет, создавая насыщенный цвет.
Самое синее в мире пространство океанской воды находится в Южнотихоокеанском круговороте. Этот медленно вращающийся вихрь с центром на острове Пасхи ограничен океанскими течениями. Его огромные размеры и огромная глубина придают Южнотихоокеанскому круговороту невероятный кобальтово-синий вид.
Четыре ключевых фактора объединяются, чтобы создать необычайный синий оттенок Южнотихоокеанского круговорота:
| Фактор | Объяснение |
|---|---|
| Экстремальная глубина | Средняя глубина круговорота составляет более 13 000 футов. Это обеспечивает максимальное поглощение света, за исключением самых глубоких синих длин волн. |
| Минимальное количество твердых частиц | Вдали от суши взвешенные отложения или стоки вносят мало изменений в прозрачность воды. |
| Низкое содержание питательных веществ | Воды с низким содержанием питательных веществ поддерживают минимальный рост фитопланктона, предотвращая появление зеленых оттенков. |
| Спокойная поверхность | Антициклонический круговорот имеет плавно волнистую поверхность, что обеспечивает беспрепятственное проникновение света. |
Эта комбинация создает яркий, монотонный синий цвет, который резко выделяется даже при наблюдении из космоса. Южнотихоокеанский круговорот демонстрирует фундаментальную синюю природу океана в ее наиболее яркой форме.
Океанографы стандартизировали методы измерения цвета морской воды как индикатора биологических и химических свойств. Используются два основных подхода:
Шкала Фореля-Уле была ранним методом, разработанным в 1890-х годах. Она классифицирует воду на 21 дискретный цветовой оттенок между индигово-синим и оливково-коричневым. Несмотря на субъективность, она обеспечивает быструю визуальную оценку доминирующего оттенка водоема.
Такие спутники, как MODIS, SeaWiFS и MERIS, теперь количественно определяют цвет океана, используя передовые методы многоспектрального дистанционного зондирования. Это позволяет осуществлять непрерывный мониторинг обширных пространств на основе измеренных различий в поглощении и отражении видимого и ближнего инфракрасного света. Можно вывести уровни хлорофилла, мутность и растворенный органический углерод.
Стандартизированные шкалы, такие как индекс Фореля-Уле или значения RGB из спутниковых данных, обеспечивают последовательные метрики для сравнения цветов океана. Со временем едва заметные сдвиги могут указывать на изменение биологической активности или химии.
Исследователи, использующие спутниковые данные о цвете океана, выявили глобальные тенденции и сдвиги в ключевых морских бассейнах:
| Регион океана | Изменения цвета |
|---|---|
| Северный Ледовитый океан | Усиление цветения фитопланктона делает воду более зеленой. |
| Северная Атлантика | Постоянно становится более синей по мере уменьшения фитопланктона. |
| Северная часть Тихого океана | Усиление зеленого цвета прибрежных вод указывает на эвтрофикацию. |
| Индийский океан | Тенденции потепления делают воду более тропической бирюзовый. |
Эти изменения цвета дают важные подсказки об увеличении температуры океана, сдвигах в циркуляции и влиянии изменения климата на экосистему. Постоянный мониторинг цвета океана с помощью спутниковых датчиков и полевых измерений обеспечивает важный диагностический инструмент для планеты.
Взаимодействие света, воды и частиц определяет потрясающую цветовую палитру океанов Земли. Хотя все океаны отражают преимущественно синие оттенки, различия в глубине, планктоне, отложениях и характеристиках морского дна придают уникальные оттенки. Мониторинг тонких изменений в цвете океана даст представление об изменяющейся морской среде. Но на данный момент Южно-Тихоокеанский круговорот сохраняет свою корону короля кобальтово-синих морей.