Главная причина, по которой мы видим океан синим, заключается в том, что вода поглощает более длинные волны света, такие как красный и оранжевый, больше, чем более короткие волны, такие как синий и фиолетовый. Это приводит к тому, что синие волны отражаются обратно, делая океан синим для наших глаз. Рассеивание солнечного света небом также играет свою роль, поскольку синий свет, рассеянный с неба, может отражаться от поверхности океана, способствуя его синему виду.
Океан кажется синим в основном из-за внутренних оптических свойств воды. Морская вода поглощает свет по-разному на разных длинах волн. Красные, оранжевые, желтые и зеленые волны солнечного света поглощаются сильнее, в то время как более короткие волны синего и фиолетового света поглощаются меньше. Это приводит к тому, что синие волны отражаются обратно от океана, делая его синим для наших глаз.
Некоторые ключевые моменты о том, как вода поглощает свет:
– Вода поглощает свет из-за связи между водородом и кислородом. Это создает новые уровни энергии, которые могут поглощать фотоны.
– Поглощение сильнее на более длинных красных волнах и слабее на более коротких синих волнах.
– Пик поглощения находится в инфракрасной области, то есть красный, оранжевый и желтый свет от солнца поглощается сильно.
– Синие и фиолетовые волны поглощаются только слабо, что позволяет им отражаться обратно.
– Поглощение также увеличивается, когда присутствуют такие вещества, как фитопланктон, отложения и загрязнения, из-за чего вода кажется более зеленой или коричневой. Но синий цвет океана сохраняется в более чистой воде.
Таким образом, по сути, внутреннее оптическое поглощение воды отфильтровывает красный, оранжевый и желтый свет из белого солнечного света наверху, оставляя в основном синий свет, который отражается обратно к нашим глазам.
Помимо самой воды океана, рассеивание солнечного света атмосферой также играет роль в том, что океан кажется синим.
Вот некоторые ключевые моменты того, как рассеивание неба способствует:
– Рассеивание солнечного света в верхних слоях атмосферы заставляет небо казаться синим. Более короткие синие волны рассеиваются больше, чем другие цвета.
– Часть этого рассеянного синего света отражается от поверхности океана, добавляя синий цвет.
– В пасмурные дни с меньшим количеством прямых солнечных лучей океан может казаться более синим, так как больше света отражается от голубого неба, а не от прямых солнечных лучей.
– Вблизи берега океан может казаться еще синее, так как больше света рассеивается дополнительными молекулами воздуха вблизи поверхности.
– В тропических регионах с меньшим количеством верхней атмосферы океан кажется более сине-зеленым, так как солнечный свет рассеивается меньше, прежде чем попасть в воду.
Таким образом, синий свет, рассеиваемый вниз с неба над головой, придает океану во многих областях дополнительный синий цвет. Однако даже без рассеивания неба океан все равно в первую очередь будет казаться синим из-за собственного поглощения воды.
Глубина океанской воды и угол обзора также могут влиять на то, насколько синим он выглядит:
– На мелководье солнечный свет может проникать до самого морского дна, поглощаясь и рассеиваясь песком или осадками, которые могут изменить цвет.
– В более глубоких водах синий цвет сохраняется, поскольку более длинные волны непрерывно отфильтровываются, оставляя в основном синий свет.
– При низких углах обзора ближе к горизонту океан может казаться более серебристым или белым, поскольку солнечный свет отражается непосредственно от поверхности.
– При более высоких углах обзора сверху больше синего света из воды достигает наблюдателя, делая ее более синей.
Таким образом, океан может различаться по синеве в зависимости от глубины и угла, но в целом оставаться синим из-за фундаментальных поглощающих свойств вода взаимодействует со спектром солнечного света.
Хотя океан обычно кажется синим, его точный цвет может несколько отличаться в разных частях мира из-за дополнительных факторов:
| Регион | Различия в цвете | Причины |
|---|---|---|
| Тропики | Более сине-зеленый | – Меньше рассеивания света более тонкой атмосферой |
| Побережья | Более синий | – Дополнительное рассеивание света неба вблизи поверхности |
| Полярный | Более темный синий | – Больше поглощения света ледяными кристаллами |
| Мелководье | Смешанные цвета | – Поглощение и отражение морского дна |
Но опять же, фундаментальное рассеивание неба и поглощающие свойства воды определяют преобладающий синий цвет в большинстве открытых районов океана. Местные условия могут изменять оттенки.
Иногда мы видим оттенки зеленого, красного, коричневого или других цветов в океане. Так почему же океан обычно не кажется более зеленым или красным?
– Зеленый свет умеренно поглощается водой, больше, чем синий, но меньше, чем красный. Требуется очень высокая концентрация фитопланктона, чтобы отразить достаточно зеленого цвета обратно, чтобы океан выглядел зеленым.
– Красные длины волн поглощаются настолько сильно, что очень мало отражается, чтобы мы могли увидеть красный цвет, за исключением редких периодов цветения водорослей.
– Коричневый и загорелый могут появляться вблизи берегов из-за того, что отложения поглощают другие цвета и отражают коричневый. Но это ограничивается мелководьем.
– Помехи от поверхностных масел, таких как разливы нефти, также могут временно изменять цвета.
Для большинства открытых океанских вод поглощение длины волны синего цвета как раз подходит для того, чтобы доминировать, делая синий цвет наиболее часто воспринимаемым.
Также важно учитывать, как человеческое зрение и психология влияют на воспринимаемый цвет океана:
– Адаптированные к свету глаза более чувствительны к синему свету, поэтому океан кажется синим, чем для адаптированных к темноте глаз ночью.
– Постоянство цвета в мозге объясняет изменения в освещении, заставляя океан выглядеть синим постоянно, даже если фактический состав длины волны меняется.
– Ожидания влияют на восприятие, например, знание того, что океан обычно синий, поэтому мы воспринимаем его таковым, даже если условия могут сделать его немного более зеленым или серым.
Таким образом, наша зрительная система склонна видеть океан синим в большинстве случаев, соответствуя тому, что мы ожидаем, и оттачивая синие длины волн, которые отражаются обратно к нашим глазам.
Вкратце:
– Океан в первую очередь кажется синим из-за того, что вода преимущественно поглощает более длинные красные, оранжевые и желтые длины волн солнечного света.
– Более короткие синие длины волн хуже поглощаются водой, поэтому они отражаются обратно и кажутся синими для наших глаз.
– Дополнительный синий свет, рассеянный вниз с неба, может способствовать синему оттенку океана.
– Океан может несколько различаться по синеве в зависимости от глубины, угла обзора и местных условий, таких как отложения или фитопланктон.
– Но в основном внутренние оптические свойства самой воды делают синий цвет наиболее часто воспринимаемым цветом открытого океана на большей части планеты.
Так что в следующий раз, когда вы посмотрите на прекрасный синий океан, вы сможете понять, почему вода сама по себе придает этот великолепный цвет нашему миру. Секрет океана в том, что он на самом деле раскрывает один из видимых цветов, который он поглощает меньше всего.