Вода голубая или синяя

Почему небо голубое, а море синее?

Теории и практики

Цвет неба и моря постоянно меняется. Это объясняется физическими принципами, а также особенностями восприятия света человеком. Т&Р публикуют отрывок из книги Андрея Варламова, Аттилио Ригамонти и Жака Виллена «Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий».

Физика повседневности. От мыльных пузырей до квантовых технологий

Андрей Варламов, Аттилио Ригамонти, Жак Виллен

Альпина Паблишер, 2020

Цвет моря и сила ветра

Море и небо дарят нам разнообразные цвета, вдохновившие многих художников. Аркадий Рылов воспроизвел эти цвета на картине, выставленной в Третьяковской галерее в Москве. Белые хмурые облака плывут по небу всех оттенков синего. Поверхность моря более темная, подошвы волн — почти черные, а гребни местами образуют белые «барашки».

Количество «барашков» и высота волн зависят от скорости ветра. Эта информация имеет важное значение для моряков: для определения скорости ветра они пользуются эмпирической таблицей, которую разработал британский адмирал сэр Фрэнсис Бофорт (1774–1857). На картине Рылова наличие небольшого количества «барашков» свидетельствует о ветре 12–19 км / ч, то есть 7–10 морских узлов. Такой ветер считается слабым и соответствует силе в 3 балла по шкале Бофорта.

Яркость морской поверхности зависит от угла наблюдения. Действительно, луч света, падающий на поверхность моря, как частично преломляется, так и частично отражается. Интенсивность отраженного луча зависит, в частности, от показателя преломления воды и угла падения. Чем острее угол, тем сильнее отражение. Поэтому поверхность моря кажется более яркой у горизонта, чем вблизи наблюдателя.

А что насчет его цвета? Цвет поверхности практически непредсказуем , так как зависит от многих факторов, таких как глубина моря, положение солнца, цвет неба, наличие взвешенных частиц и водорослей и т. д. Все эти факторы влияют на отражение света от поверхности, его рассеяние и поглощение в воде. И все же море чаще всего синее.

Причина в том, что вода поглощает меньше света в диапазоне между 400 и 500 нм (синего), чем в остальной части видимого спектра. Да, вода поглощает мало синего! Стакан воды выглядит совершенно прозрачным. Но начиная с толщины в несколько метров вода начинает заметно поглощать свет.

Цвет неба в хорошую погоду

В то время как предсказать цвет моря непросто, цвет неба в хорошую погоду легко объясняется физическими принципами, выявленными английским физиком лордом Рэйли (Рэлеем) (1842–1919). В отсутствие облаков цвет неба определяется результатом взаимодействия солнечного излучения с компонентами атмосферы Земли , а именно с неоднородностями (флуктуациями) плотности молекул азота и кислорода.

Как эти молекулы ведут себя, попав в поле солнечного излучения? Рассмотрим монохроматический свет, обладающий заданной длиной волны λ. Он представляет собой колеблющиеся в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения света, с частотой υ магнитное и электрическое поля. Под действием колеблющегося электрического поля электроны в молекулах также колеблются с частотой υ. В результате и сама молекула становится маленьким излучателем, испуская свет той же частоты, что и падающая волна. Это похоже на то, как излучает электромагнитные радиоволны теле- или радиоантенна. В случае молекул и солнечного света длина его волны оказывается много большей размера молекул, и такое рассеяние называется «рассеянием Рэлея» . Расчеты показывают, что интенсивность рассеянного света оказывается пропорциональной четвертой степени частоты υ4 (или 1 / λ4). Это утверждение называется законом Рэлея — Джинса.

Как все это связано с цветом неба? Согласно закону Рэлея, рассеяние электромагнитных волн оказывается значительно интенсивнее для высоких частот по сравнению с низкими. Это означает, что молекулы атмосферы сильнее рассеивают синий цвет, чем красный, зеленый или желтый.

Наших глаз преимущественно достигают именно световые лучи синего цвета.

Вот почему небо синее! Следуя этому рассуждению, можно было бы предположить, что небо должно быть фиолетовым, так как фиолетовое излучение обладает более высокой частотой, чем синее. В действительности в спектре солнечного излучения доля фиолетового меньше, чем синего. Кроме того, и максимальная чувствительность человеческого глаза находится в области зеленого (555 нм). В результате фиолетовая часть спектра солнечного излучения оказывается подавленной в восприятии человеческого глаза, и небо видится синим.

Небо на закате и после

На закате небо над горизонтом принимает красивый розовый оттенок. Этот цвет также обусловлен рассеянием солнечного света в атмосфере. Поскольку свет распространяется во всех направлениях, то до нас доходит лишь его часть, а остальное возвращается в пространство. Часть солнечной энергии, возвращающаяся за пределы земной атмосферы, невелика, однако для некоторых явлений она может оказаться существенной. В видимом излучении разница между энергией, получаемой поверхностью земли и верхними слоями атмосферы, обусловлена прежде всего рассеянием.

Так, мы видим, что в дневное время энергия, получаемая на земле, меньше падающей на верхние слои атмосферы примерно на 25% в синем и на 10% — в красном диапазонах. На закате эти пропорции изменяются, поскольку свету приходится преодолевать гораздо большую толщу атмосферы. Таким образом, синий свет почти целиком рассеивается, и наблюдатель на земле видит в основном красный.

Как только солнце исчезает за горизонтом, постепенно наступает ночь. Цвет неба в ночное время — совсем иной вопрос.

В рубрике «Открытое чтение» мы публикуем отрывки из книг в том виде, в котором их предоставляют издатели. Незначительные сокращения обозначены многоточием в квадратных скобках.
Мнение автора может не совпадать с мнением редакции.

Источник

Почему вода в море и океане голубая?

Любоваться небесно-синей гладью воды можно, наверное, вечность. А вы знаете, почему она имеет такой цвет и от чего может зависеть его глубина, насыщенность и тон?

В 19 веке географ из Швейцарии Ф.А. Форель изобрел специальный прибор, который измерял цвет воды с помощью шкалы оттенков, созданных из химических растворов. Эта шкала называется ксантометр.

Ученый доказал то, что сегодня уже кажется очевидным. Цвет воды определяется ее способностью пропускать и отражать цвета солнечного спектра. Например, снег отражает белый цвет, лед прозрачный из-за того, что насквозь пропускает солнечные лучи, а вода в океане отражает голубой оттенок в спектре.

В 1883 году еще один ученый из Бельгии Шпринг провел опыты с дистиллированной водой. Его опыты показали, что в закрытой трубке даже дистиллят некое время имеет голубой оттенок, полученный от цветового спектра. Также ученый доказал, что вода поглощает красные и темные цвета спектра, а голубые пропускает, на некоторое время обретая голубой оттенок.

Также на цвет воды в море и океане влияет химический состав вод. Иногда вода в океане может казаться красного или оливкового оттенка. Такой она становится из-за водорослей – именно они могут окрашивать океан в весьма оригинальные тона.

Такое синее-синее море

Почему морская вода имеет такой приятный синий цвет, если по своей природе она прозрачная? Ведь даже если налить морскую воду в какую-то стеклянную емкость, она тоже будет абсолютно бесцветной.

Если вы думаете, что она обретает такой оттенок, потому что поверхность воды отражает синее небо, то вы заблуждаетесь. Тот приятный глазу синий цвет моря результат рассеивания солнечного света толщей морской воды. Пропускает свет она неравномерно: короткие волны лучше рассеиваются, а длинные – несколько хуже. Короткие волны имеют синюю часть спектра, а длинные – красную. В графине вы смотрите на тонкий слой воды, поэтому и разница в пропускании лучей совсем незаметна. А в море наблюдается результат рассеивания солнечных лучей многометровой толщей морской воды.

Кстати, лучше всего она отражает не синий, а фиолетовый цвет, еще лучше – ультрафиолетовое излучение. Это объясняет, почему на берегу моря риск получить солнечный ожог выше. Еще одна проблема отдыха на море – обезвоживание. Чтобы этого не произошло необходимо соблюдать правильный питьевой режим. Делать это дома еще проще, ведь вы можете заказать доставку воды на дом от ТМ Аквасвіт и всегда иметь под рукой настоящий источник здоровья и прекрасного самочувствия.

Источник

Не верь глазам своим, или почему вода в море кажется синей

Во многих литературных источниках указывают, что море обладает синим цветом. Визуально большой объем воды действительно имеет этот оттенок.

Если набрать небольшое количество, то цвет меняется. Поэтому становится ясно, что на самом деле он иной.

Почему вода в море кажется синей? Существует несколько объяснений, которые дают понять человеку, почему это происходит.

Действительно ли H2O синяя?

Когда человек смотрит на воду, ему кажется, что она темно-синяя. На самом деле, это не так. Она прозрачная, самостоятельно не имеет цвета, но может иметь зеленый, желтый, голубой оттенок, в зависимости от микроорганизмов, которые в ней находятся.

Бывают моря, обладающие иным цветом, даже визуально. Они могут быть:

На это влияют временные и постоянные факторы.

Причины такого оттенка

На восприятие любого цвета влияет прохождение солнечных лучей. Они имеют разную длину волны, спектр. Выделяют:

• красный,
• желтый,
• синий,
• зеленый цвет, видимый человеческим зрением.

Когда они смешиваются между собой, формируются другие оттенки, видимые глазами человека.

Другие волны проникают намного глубже, поэтому невидимы для человеческих органов зрения. Это первая причина, объясняющая феномен.

Выделяют факторы окружающей среды, влияющие на оттенок морской H2O. Они действуют постоянно. Поэтому не всегда можно понять, какой именно цвет видит человек. Оттенок может меняться даже ежедневно.

Физические

Погода, облачность над морем постоянно меняются. В этом случае оно проявляет себя в качестве зеркала, отражая окружающее состояние неба, природы.

Например, если пасмурно, находят тучи, вода кажется темно-синей или черной. Когда светло и ясно, она голубая.

Многие люди, отдыхающие на море, отмечают, что оно может изменяться от светло-лазурного до черного. При этом находят тучи, появляются ураганы.

Химические

Микроэлементный состав – определяющий фактор. В морях, озерах находится большое количество разных веществ. Если они накапливаются, меняется оттенок.

В Черном море содержится большое количество сероводорода. Поэтому его оттенок переходит от темно-синего в черный.

Часто в море выбрасывают отходы. Например, нефтепереработки. Тогда оно становится черным с перламутровым переливом. Желтый, зеленый оттенок свидетельствуют об обширных загрязнениях отходами.

Биологические

Живые организмы в виде водорослей, планктона постоянно размножаются в воде. При обильном скоплении они приводят к изменению оттенка с синего до зеленого.

При смене температурного режима живые организмы уменьшаются в количестве, погибают. Поэтому цвет воды меняется.

Наиболее благоприятный фактор для размножения микроорганизмов, растительных культур – увеличение температуры воды и воздуха. Поэтому к лету оттенок становится зеленоватым, но зимой он темно-синий.

Морские водоемы, отличающиеся по цвету

В мире существует множество морей. Считается, что все они синие. На самом деле, это не так. Каждое из них имеет свой оттенок, на это влияют многие факторы:

1. Средиземное – считается лазурным, так как в Италии часто наблюдается ясная погода, большое количество солнца, изредка облачность;
2. Желтое – имеет одноименный оттенок, потому что в нем содержится огромное количество взвеси, распространяющейся из ближайших рек, впадающих в это море;
3. Балтийское – серое, так как в его области наблюдаются частые дожди, другие осадки, тучи, ухудшающие цветовосприятие;
4. Северное – темно-серый, черный, море находится в области холодного климата, где часто наблюдаются тучи;
5. Южно-Китайское, Саргассовое – зеленое, в нем постоянно размножается планктон, водоросли;
6. Черное – на разных побережьях оно отличается по цвету, может быть лазурным, темно-синим, черным, так как в нем содержится огромное количество сероводорода, придающего разный оттенок в зависимости от накопления и рассеивания световых лучей.

Видео по теме статьи

Почему море синее, если вода в стакане прозрачная — ответ на вопрос в видео:

Заключение

На оттенок морских вод влияет множество факторов. Когда человек посещает курорт, он может наблюдать голубой, ярко-синий цвет. Все связано с хорошими погодными условиями. Однако, если приехать в это же место в другое время, когда проходит сезон дождей, цвет меняется до черного.

Немаловажное значение имеет микроэлементный, биологический состав. Концентрирующиеся в воде вещества вызывают разное преломление световых лучей. Поэтому для человека оттенок воды иной. Хотя, на самом деле, он остается прежним, изменяется только содержание веществ.

Источник

Почему море синего цвета?

С давних времен люди отдыхают на море, ходят по нему на лодках и кораблях, используют морские дары в пищу и для лечения. Но только единицы действительно интересуются морем и пытаются разгадать его тайны.

Почему морская вода такая синяя? Возможно, потому, что в ней отражается небо? Многие ошибочно полагают, что именно небесная гладь придает воде синеватый оттенок. На самом деле цвет моря зависит от множества факторов, в том числе погодных условий, состава воды и даже его обитателей.

Какой истинный цвет воды?

Если налить немного морской воды в стакан, можно заметить, что она будет прозрачной. Причина такого явления кроется в ее молекулярном составе. Любая вода, будь то пресная или морская, состоит из кислорода и водорода.

Оба этих элемента относятся к газам и по определению являются невидимыми. Любое изменение прозрачности жидкости происходит из-за наличия в ней растворенных веществ – грязи, водорослей, множества других частиц, которые обычно попадают воду вместе с осадками.

Из чего состоит морская вода?

Если говорить о составе морской воде, то помимо водорода и кислорода, в ней присутствует множество других элементов. В результате биологических и химических процессов в море попадают растворенные газы – азот, углекислота, кислород.

При определенных условиях в нем может накапливаться сероводород. Кроме газов, в морской воде присутствуют биогенные (питательные) вещества, принимающие участие в создании органических соединений.

Но самое главное вещество в море – это соль. Именно благодаря ей морская вода имеет соленый привкус. Степень солености в разных морях может значительно различаться. Это зависит от количества атмосферных осадков, притока речной воды, образования и таяния ледников.

Самым соленым является Красное море – в процентном соотношении его соленость составляет 41 %. В Средиземном море содержится 39 % соли, а в Черном – всего 18 %.

Что влияет на цвет воды в море?

Выяснить, почему вода в море имеет синий оттенок, люди пытались с давних времен, но только в XIX столетии ученые начали серьезно интересоваться этим вопросом и попытались определить основные факторы, оказывающие влияние на ее цвет.

Одним из первых исследователей морской воды стал швейцарский естествоиспытатель Франсуа Форель. Чтобы понять причину синевы моря, он создал специальный прибор, позволявший измерить оттенок жидкости по шкале химических соединений.

Позже исследователями было доказано, что любые вещества, в том числе морская вода, способны отражать свет Солнца и отдельные оттенки из спектра радуги. К примеру, лед может пропускать через себя любое излучение, поэтому выглядит прозрачным, а вот снег отражает только белый цвет, в силу чего видится белым.

Что касается воды в морях и океанах, то она способна отражать все оттенки синего, чем и объясняется ее синева. Помимо солнечного излучения, на цвет оказывают влияние облака (их объем и тип), высота Солнца над горизонтом, количество микроорганизмов.

Почему вода в море синего цвета?

Цвет морской воды во многом зависит от глубины проникновения в нее лучей различных цветов и размеров. Море способно поглощать и рассеивать любые лучи, но, к примеру, желтый либо оранжевый поглощаются быстрее и на малой глубине, а синий – медленнее и на больших глубинах, поэтому вода и кажется синей. В целом же цвет моря может варьироваться от прозрачного до зеленого.

При небольшой глубине или наличии в воде множества взвешенных частиц в ней рассеиваются оранжевые и красные лучи, в результате море выглядит зеленым. У самого побережья разница в поглощении не отражается на цвете, поэтому вода видится прозрачной или с легким голубоватым оттенком.

Значительное влияние на степень поглощения излучения оказывает количество фитопланктона, а точнее – объем хлорофилла, необходимый этим организмам для выработки углерода. Чем больше в воде хлорофилла, тем сильнее она поглощает синие лучи и отражает зеленые.

Замечено, что в местах, где присутствует много фитопланктона, вода более темная, с сине-зеленым оттенком. Кроме того, цвет моря может зависеть от состава и температуры воды. В более соленых и теплых морях она имеет голубой цвет, а в холодных и малосоленых – зеленый.

Источник