Чому вода в морі блакитна, а в склянці – прозора?

Для визначення прозорості води вживають простий прийом: занурюють у воду білий диск (диск Секкі) і помічають, на якій глибині він стає невидимий. Можна білий диск замінити також електричною лампочкою. Прозорість коливається в середньому між 30-50 м. Приклади:

  • У Саргасовому морі була зареєстрована прозорість до 66 м.
  • У Середземному морі найбільша прозорість спостерігалися біля берегів Сирії і в Іонічному морі – до 50-60 м.
  • У Чорному морі при досліді з лампочкою зафіксована прозорість 77 м.
  • У Північному морі прозорість всього 20-22 м.

Глибина проникнення світла залежить від довжини хвилі. У гранично чистій морській воді при переході від червоного світла до синього глибина проникнення видимого світла (до повного загасання – 30 дБ, в 1000 разів) зростає від 11 до 160 м (постійна поглинання 0,310-0,021 м-1). Ультрафіолетові промені проникають у воду ще глибше. Вплив ультрафіолету на фотопластинку помітно до глибини максимум 500-1000 м.

Моделювання спектра поглинання води за допомогою прикладної програми SPECTRA показує, що збільшення глибини проникнення із зменшенням довжини хвилі продовжується в ультрафіолетових піддіапазонах A (400-320 нм) і B (320-275 нм) з мінімумом загасання в піддіапазоні C (275-180 нм) . Потім загасання починає зростати з різким підйомом при довжині хвилі близько 160 нм. Так, якщо постійна поглинання червоного світла (700 нм) становить 1,0 м-1, то відповідно до фіолетової області спектру (400 нм) – 0,355 м-1; у ближньому ультрафіолеті (320 нм) – 0,262 м-1; при 275 нм – 0,235 м-1; при 180 нм – 0,588 м-1. Тобто, в короткохвильовому діапазоні глибина проникнення УФ випромінювання порівнянна з такою для видимого світла. [Зверніть увагу: цифри в цьому абзаці трохи відрізняються від приведених вище, що відображає розкид в опублікованих наукових даних.]

Колір морської води визначається глибиною проникнення світла різної довжини хвилі. Червоні й оранжеві промені спектра поглинаються або по перевазі поглинаються і на незначній глибині. Блакитні і фіолетові промені поглинаються в меншій мірі і тому мають більше шансів відбитися в зворотному напрямку, до поверхні. Тому вода здається блакитною. При незначній глибині або низької прозорості від дна або зважених у воді частинок поряд з блакитними відображаються також червоні й оранжеві промені і разом дають зелений колір. Якщо глибина зовсім невелика (у кромки берега, у склянці) відмінності в поглинанні світла різних кольорів не встигають позначитися, і вода виглядає безбарвною.

Домішки, принесені ріками, також впливають на забарвлення: в Жовтому морі виходить жовтий колір через виноситься ріками лесу. Червоне море має масу мікроорганізмів червонуватого кольору біля берегів. Іноді вода буває молочно-біла або чорна; останнє трапляється через торфу, що виноситься ріками. Такі домішки викликають спотворення кольору води біля берега, а далеко від берегів вони не мають жодного впливу. Також на колір води може впливати фосфоресценція мікроорганізмів.

Колір морської води коливається між зеленим, блакитним і кобальтово-синім (якщо не брати до уваги вплив домішок і відмінностей, що обумовлюються кольором неба: в ясну погоду колір моря більш блакитний або синій, в похмуру – сірий, свинцевий). Колір води залежить від фізичних її властивостей, але зв'язок тут не пряма, а непряма. Помічено, що більш солона і тепла вода має більш інтенсивний блакитний колір, тоді як холодна і менш солона – більш зеленуватий. Тому південні моря зазвичай блакитні, а північні – зелені. Над більш глибокими місцями колір блакитний, над менш глибокими – зелений. Чим більше солоність у воді, тим швидше відбувається осадження дрібної каламуті, і внаслідок цього зростає прозорість води (звідси – більш синій колір).

Унаслідок цих причин найбільш сильний блакитний колір повинен знаходитися в області пасатів. В дійсності зона ця декілька зрушена. Найбільша солоність знаходиться під 30 ° широти, а зона кобальтово-синього кольору води лежить між 10 і 30 °: в Атлантичному океані (у північній півкулі), і в Індійському (у південному).

Середземне море синього кольору, Чорне море – теж, але відтінок слабкіше. Зеленуватого кольору Північне море, зеленого – Балтійське і північна частина Каспійського. У Ньюфаундленду, де зливаються дві течії – Лабрадорское і Гольфстрім, ясно видно їхнє розходження по кольору: Гольфстрім – ніжно блакитного кольору, а Лабрадорское – зеленого. У західних берегів Америки (Каліфорнія, Перу) і Африки (Бенгуела) проходять холодні течії, тому вода там більш зеленуватого кольору.

Джерела:

  • Прозорість і колір морської води – скорочений виклад з книги А.А. Крубера, "Загальне землезнавство", Москва-Ленинград, 1938
  • Cвойства ультрафіолету у воді – на фізичному форумі наводяться дані по прозорості води в різних ультрафіолетових піддіапазонах, дається посилання на програму моделювання непрозорості води.
  • Попов М. І., Федоров К. М., Орлов В. М., Морська вода: Довідкове керівництво. – М.: Наука, 1979. – Дані про поглинання світла і ультрафіолету в чистій морській воді.

Category: Наука та освіта

Comments (Прокоментуй!)

There are no comments yet. Why not be the first to speak your mind.

Leave a Reply