Тот, кто смотрит на океан с побережья штата Мэн, видит совсем другие оттенки, чем тот, кто щурится на море с солнечного пляжа на греческом острове. Так почему же океан имеет столько оттенков синего?
Прежде всего, как отмечает океанограф НАСА Джин Карл Фельдман, «вода в океане не голубая, она прозрачная. Цвет поверхности океана по большей части зависит от глубины, того, что в ней находится и что под ним."
Стакан с водой, конечно, будет казаться прозрачным, поскольку видимый свет проходит через него практически без препятствий. Но если водоем достаточно глубокий, чтобы свет не отражался от дна, он кажется голубым. Основы физики объясняют почему: солнечный свет состоит из спектра различных длин волн. Более длинные волны кажутся нашим глазам красными и оранжевыми, а более короткие - синими и зелеными. Когда солнечный свет падает на океан, он взаимодействует с молекулами воды и может поглощаться или рассеиваться. Если в воде нет ничего, кроме молекул воды, свет с более короткими длинами волн с большей вероятностью попадет на что-нибудь и рассеется, сделав океан голубым. Тем временем более длинные красные части солнечного света поглощаются у поверхности.
Глубина и дно океана также влияют на то, выглядит ли поверхность темно-синей, как в некоторых частях Атлантики, или отбрасывает сапфировое мерцание, как в тропических местах. «В Греции вода такого красивого бирюзового цвета, потому что дно состоит либо из белого песка, либо из белых камней», - объясняет Фельдман. «Что происходит, так это то, что свет падает вниз, а синий свет падает вниз, падает на дно, а затем отражается обратно вверх, так что вы создаете этот красивый светло-голубой цвет в воде».
Цвет отражает здоровье океана
И еще есть тот факт, что океан редко бывает чистым, вместо этого он изобилует крошечными растениями и животными или наполнен взвешенными отложениями или загрязняющими веществами. Океанографы следят за цветом океана, пока врачи измеряют показатели жизнедеятельности своих пациентов. Цвета на поверхности океана отражают то, что происходит в его безбрежных глубинах.
Фельдман, работающий в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Мэриленде, изучает изображения, сделанные спутником Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS), запущенным в 1997 году. С его высоты более 400 миль (644 километра) над Землей, спутник фиксирует водовороты цветов океана, похожие на Ван Гога. Узоры не только завораживают, но и показывают, где отложения и стоки могут придать воде тусклый коричневый цвет, и где микроскопические растения, называемые фитопланктоном, собираются в богатых питательными веществами водах, часто окрашивая их в зеленый цвет.
Фитопланктон использует хлорофилл для захвата энергии солнца для преобразования воды и углекислого газа в органические соединения. Благодаря этому процессу, называемому фотосинтезом, фитопланктон вырабатывает около половины кислорода, которым мы дышим. В то время как большинство фитопланктона придает океанской воде зеленый оттенок, некоторые придают ей желтый, красноватый или коричневый оттенок, говорит Фельдман.
Океаны с высокой концентрацией фитопланктона могут иметь цвет от сине-зеленого до зеленого, в зависимости от плотности. Зеленоватая вода может показаться непривлекательной, но, как говорит Фельдман, «если бы не фитопланктон, нас бы здесь не было». Фитопланктон служит основой пищевой сети и основным источником пищи для зоопланктона, крошечных животных, поедаемых рыбой. Затем рыбу поедают более крупные животные, такие как киты и акулы.
Когда океаны загрязняются стоками, количество фитопланктона может возрасти до нездорового уровня. Фитопланктон питается загрязняющими веществами, процветает и умирает, опускаясь на дно, чтобы разлагаться в процессе, который истощает кислород из воды.
Эффект изменения климата
За последние 50 лет океанские зоны с обедненным кислородом увеличились более чем в четыре раза до площади, примерно равной территории Европейского Союза, или 1 728 099 квадратных миль (4 475 755 квадратных километров), по данным к исследованию, опубликованному в январе 2018 года в журнале Science. Частично причиной может быть повышение температуры океана из-за изменения климата, поскольку более теплая вода содержит меньше кислорода. Предполагается, что в прибрежных районах причиной является цветение фитопланктона. Фитопланктон может служить основой пищевой цепи океана, но, как говорит Фельдман, «слишком много хорошего - нехорошо».
На карте на стене офиса Фельдмана есть маркер, показывающий, где вмешательство человека минимально, а океанская вода, пожалуй, самая чистая на планете. В этом регионе, у побережья острова Пасхи в юго-восточной части Тихого океана, вода глубокая и удивительно чистая из-за его расположения в центре гигантского океанического круговорота или большого кругового течения. Его центральное расположение означает минимальное смешивание слоев океана, а питательные вещества не выталкиваются с глубокого дна. Чистота здешней воды в сочетании с ее глубиной делает океан здесь более глубоким цветом индиго, чем, возможно, где-либо еще.
" Свет продолжает опускаться, опускаться, опускаться; нет ничего, что отражало бы его обратно, - говорит Фельдман. - Это самый глубокий синий цвет, который вы когда-либо видели".
Интересно
Разновидность бактерий под названием Synechococcus cyanobacteria обладает способностью регулировать свой цвет, чтобы соответствовать разным длинам волн света в мировом океане. Эти бактерии используют свет для захвата углекислого газа из воздуха и производства энергии. Как показало исследование, опубликованное 12 февраля 2018 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, бактерии содержат гены, которые наделяют их хамелеоноподобной способностью изменять свой цвет, чтобы выжить в воде любого цвета и максимизировать свою способность обрабатывать окружающий свет вокруг них.
Часто задаваемые вопросы о цвете океана
Почему океаны разного цвета?
Вода - прозрачная жидкость. Но если водоем достаточно глубок, чтобы свет не отражался от дна, он кажется голубым. Глубина и дно океана также влияют на то, будет ли поверхность выглядеть темно-синей или светло-голубой.
Какие цвета смешать, чтобы получился синий океан?
Синий океан достигается за счет смешивания цветов кобальта, фтало и зеленого.
Почему одни моря голубые, а другие зеленые?
Океаны кажутся голубыми, потому что солнечный свет рассеивается на молекулах. Свет от солнца состоит из спектра различных длин волн. Более длинные волны кажутся нашим глазам красными и оранжевыми, а более короткие - синими и зелеными. Когда солнечный свет падает на океан, он взаимодействует с молекулами воды и может поглощаться или рассеиваться. Если в воде нет ничего, кроме молекул воды, свет с более короткими длинами волн с большей вероятностью попадет на что-нибудь и рассеется, сделав океан голубым. Когда вода в океане кажется зеленой, это обычно признак микроскопических водорослей в воде. Водоросли растут у поверхности океана и могут давать оттенки зеленого.
Почему некоторые части моря темнее?
В глубокой воде солнечные лучи полностью поглощаются частицами, присутствующими в самой воде, так как отложения располагаются глубоко в океане. Таким образом, более глубокие части океана имеют более темный оттенок.