Марс красный. Луна пепельно-серая. Сатурн желтый. Солнце ослепительно белое. Но наша планета, даже если смотреть на нее из глубин космоса, даже если мы немного приподнимаемся над атмосферой, на низкой околоземной орбите, или если улетаем к внешним краям Солнечной системы — наша планета голубая. Почему? Что делает ее голубой? Очевидно, не вся планета голубая. Облака белые, отражают белый, прямой солнечный свет на смотрящего сверху. Лед — например, на полярных полюсах — белый по той же причине. Континенты коричневые или зеленые, если смотреть издалека, в зависимости от времени года, рельефа и растительности.
Из этого можно сделать важный вывод: Земля голубая не потому, что небо голубое. Если бы это было так, весь свет, отраженный от поверхности, был бы голубым, но мы этого не наблюдаем. Но есть намек, который оставляют истинно синие части планеты: моря и океаны Земли. Оттенок синего, которым обладает вода, зависит от ее глубины. Если присмотреться к снимку ниже, видно, что водные регионы, обрамляющие континенты (вдоль континентального шельфа), имеют более светлый оттенок синего, чем глубокие, темные места океана.
Возможно, вы слышали, что океан синий, потому что небо голубое, а вода отражает небо. Небо голубое, это точно. И небо голубое, поскольку наша атмосфера эффективнее рассеивает голубой (с короткой длиной волны), чем красный свет (с более длинной волной). Отсюда:
-
Небо кажется голубым в течение дня, поскольку коротковолновый свет, попадающий в атмосферу, рассеивается во всех направлениях, и больше «синего» попадает в наши глаза, по сравнению с остальными.
-
Солнце и Луна выглядят красными на восходе и закате, поскольку голубой свет, проходя через толстые слои атмосферы, рассеивается, а остается преимущественно насыщенный красный свет, который и попадает нам в глаза.
-
Луна оказывается красной во время полного лунного затмения: красный свет, проходя через нашу атмосферу, будет падать на поверхность Луны, тогда как голубой свет с легкостью рассеивается.
Но если бы объяснение было таким — что океан отражает небо — мы бы не видели этих оттенков синего, когда смотрели бы на более глубокую воду. По факту, если бы вы сделали снимок под водой при естественном освещении, без дополнительных источников света, вы бы увидели — даже на самой скромной глубине, — что все имеет синеватый оттенок.
Видите ли, океан состоит из молекул воды, а вода — как и все молекулы — избирательно поглощает свет определенных длин волн. Проще всего воде поглотить инфракрасный, ультрафиолетовый и красный свет. Это значит, что если вы окунете голову в воду даже на скромной глубине, вы будете защищены от Солнца, от ультрафиолетового излучения и все будет казаться голубым: красный свет будет исключен.
Нырните глубже — пропадет и оранжевый.
Еще ниже — желтый, зеленый, фиолетовый.
Погрузившись на много километров, мы обнаружим, что исчез и голубой, хотя он исчезнет последним.
Именно поэтому глубины океана темно-синие: все другие длины волн поглощаются, а у самого синего самая высокая вероятность отразиться и заново отправиться во Вселенную. По той же причине, если бы Земля была полностью покрыта океаном, отражалось бы всего 11% видимого солнечного света: океан прекрасно поглощает солнечный свет.
Поскольку 70% поверхности мира покрыто океаном, и по большей части океаном глубоким, наш мир кажется голубым издалека.
Уран и Нептун, два других голубых мира Солнечной системы, обладают атмосферами, состоящими преимущественно из водорода, гелия и метана. (Нептун богаче льдами и обладает более широким разнообразием компонентов, следовательно, имеет другой оттенок). В достаточно больших концентрациях, метан чуть лучше поглощает красный свет и чуть лучше отражает голубой, чем другие длины волн, тогда как водород и гелий практически прозрачны для всех частот видимого света. В случае голубых газовых гигантов, действительно имеет значение цвет неба.
Но на Земле? Наша атмосфера достаточно тонкая, чтобы никак не влиять на окраску планеты. Небо и океан голубые вовсе не из-за отражений; они голубые, синие, но каждый по своей воле. Если убрать океаны, человек на поверхности все равно будет видеть голубое небо, и если убрать наше небо (и при этом оставить непостижимым образом жидкую воду на поверхности), наша планета тоже останется голубой.
