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.
