Океаны покрывают более 70% поверхности Земли и содержат около 96,5% всей воды на Земле. Огромные водоемы, из которых состоят океаны, демонстрируют широкий спектр цветов, от кристально чистого бирюзового до темно-синего. В некоторых областях океанские воды кажутся блестящими, почти неоново-голубыми. Так почему же некоторые части океана выглядят такими синими, а другие кажутся более зелеными или серыми? Основными факторами, определяющими цвет океана, являются сами молекулы воды, любые частицы или организмы, взвешенные в воде, и то, как вода отражает и поглощает солнечный свет.
Молекулы воды поглощают почти весь солнечный свет, за исключением синего света. Атомы кислорода и водорода, из которых состоят молекулы воды, вибрируют на частотах, которые соответствуют красным, зеленым и желтым длинам волн солнечного света. Эта вибрация позволяет молекулам воды поглощать эти цвета. Однако молекулы воды не поглощают длины волн в синей части светового спектра. Поэтому, когда белый солнечный свет попадает в океан, обратно передается в основном синий свет. Мы видим этот отраженный синий свет как характерный синий цвет океана, в котором нет других частиц или организмов.
Во многих районах океана есть взвешенные частицы и планктон, которые могут влиять на цвет. Осадок из рек и материал, поднятый с морского дна, создают облачные условия, блокируя проникновение солнечного света. Уменьшение солнечного света смещает цвет в сторону более зеленых оттенков сине-серого. Кусочки мертвых растений и водорослей также могут окрашивать воду. Большие популяции фитопланктона, плавающие у поверхности, окрашивают воду в зеленовато-голубой оттенок. В целом, все взвешенное в воде, что поглощает или рассеивает синие длины волн, сделает воду менее синей.
В очень чистых водах открытого океана не так много взвешенных частиц, что позволяет солнечному свету проникать глубже. Молекулы воды сначала поглощают более длинные красные, оранжевые и желтые длины волн. Это поглощение продолжается постепенно для зеленых длин волн. То, что отражается обратно, — это более короткий синий свет. Эти чистые, глубокие воды будут казаться особенно синими из-за кумулятивного поглощения других цветов.
Поверхность моря также играет роль в том, насколько синей выглядит вода. Более грубые поверхности от ветра и волн отражают солнечный свет во всех направлениях, создавая темно-синий вид. Более гладкие поверхности моря действуют скорее как зеркала, отражающие небо. Поэтому в более спокойные дни синий цвет не такой яркий. Многократные отражения между поверхностью и частицами в воде также могут усиливать синий свет.
Другим фактором, который способствует глубокому синему цвету океана, является процесс, называемый рассеянием Рэлея. Это то же самое явление, которое заставляет небо выглядеть синим. Свет распространяется в виде электромагнитных волн, причем каждый цвет имеет свою длину волны. Синие длины волн короче, чем другие видимые цвета. Когда солнечный свет попадает в воду, эти короткие волны синего света отражаются от молекул воды во всех направлениях. Эффект отражения приводит к тому, что больше синего света отражается обратно. Таким образом, рэлеевское рассеяние усиливает синий цвет прозрачных океанских вод.
| Местоположение | Цвет | Причина |
|---|---|---|
| Тропические воды | Чистый бирюзовый | Мало частиц, больше проникновения света |
| Прибрежные районы | Зеленовато-серый | Осадок из рек снижает прозрачность |
| Полярные моря | Темно-синий | Очень мало частиц, больше отражения синего света |
Океаны демонстрируют удивительное разнообразие синего цвета, от бледно-бирюзового до индиго. Тропические воды, как правило, самые чистые, с яркими бирюзовыми оттенками. Прибрежные районы кажутся более зелеными из-за отложений из рек. Южный океан, окружающий Антарктиду, имеет глубокий синий цвет из-за минимального содержания взвешенных частиц. В таблице выше приведены основные географические различия.
Существуют некоторые особые океанские воды, которые необычно синие из-за уникальных обстоятельств:
Эти воды иллюстрируют, как правильное сочетание факторов может производить исключительно яркие оттенки синего.
Синий цвет океана является результатом сложного взаимодействия поглощения света, отражения, рассеивания и частиц в воде. Сами молекулы воды поглощают большинство цветов, кроме синего, пропуская обратно синие длины волн. Дополнительное поглощение и рассеивание взвешенным веществом смещает оттенок в сторону зеленого или серого. В очень чистой воде без частиц кумулятивное поглощение более длинных волн делает синий цвет более выраженным. Рэлеевское рассеяние синего света также усиливает эффект. Результатом являются завораживающие воды, охватывающие спектр от бледно-аквамаринового до самого глубокого ультрамаринового.