Джеймс Джойс описывает ее как сопливо-зеленую. Лорд Байрон предпочел простой старый темно-синий цвет. У Гомера часто было "темное вино". Эти великие литераторы описывали цвет моря по-разному, и наличие таких вариации в их произведениях были не просто авторской вольностью.
Наш собственный опыт подсказывает, что цвета морей и океанов могут заметно меняться в зависимости от времени и места, от бирюзы и беловато-зеленого цвета, через ультрамарин, темно-синий, до серого цвета морской воды и грязно-коричневого цвета.
Так почему же это так, почему всю жизнь мы думаем, что море синее?
Изменение цвета моря, как оказалось, связано как с физикой, так и с биологией.
Цвета радуги
Чистая вода, конечно, прозрачная. Однако если где-то достаточно глубоко, так что свет не может отражаться от дна, он кажется темно-синим. Это в значительной степени связано с некоторыми основами физики.
Человеческие глаза содержат клетки, способные обнаруживать электромагнитное излучение с длиной волны около 380-700 нанометров. В пределах этой полосы различные длины волн соответствуют различным цветам, которые мы видим в радуге.
Молекулы воды лучше поглощают свет, который поступает в более длинных волнах, то есть красные, оранжевые, желтые и зеленые цвета. В этом случае остаются в основном синие оттенки, которые имеют более короткие длины волн. Поскольку синий свет с меньшей вероятностью поглощается, он может проникать глубже, делая воду на глубине более синей.
Свет на короткой длине волны также с большей вероятностью рассеивается или отклоняется в разных направлениях, в том числе обратно из воды к нашим глазам, заставляя море казаться синим.
Кроме того чистота морской воды различна. Частицы, взвешенные внутри него, могут увеличить рассеивание света. Песок и ил, выносимые в море реками или поднятые с морского дна волнами и теченими, могут влиять на цвет прибрежных вод. А органический детрит (разложившееся цветное растительное вещество) также может усложнить картину, добавляя зеленые, желтые или коричневые цвета.
Фитопланктон - основа жизни!
Такова уж физика. Но еще важнее биология, потому что наибольшее влияние на цвет моря оказывают крошечные организмы, называемые фитопланктоном.
Размером меньше булавочной головки, эти одноклеточные водоросли используют зеленые пигменты хлорофилла для захвата энергии от солнца, чтобы преобразовать воду и углекислый газ в органические соединения, которые составляют их тела. Благодаря этому фотосинтезу они, по оценкам, ответственны за выработку примерно половины кислорода, которым мы дышим.
Важно отметить, что фитопланктон поглощает электромагнитное излучение в красной и синей частях спектра видимого света, но отражает зеленый цвет, что объясняет, почему моря, в которых они процветают, кажутся более зелеными.
Цветение водорослей
Определение цвета океана - это больше, чем просто эстетическое упражнение.
Ученые наблюдают за цветом океана со спутников с 1978 года. Эти исследования дали вызывающие воспоминания образы, в том числе гигантские щупальца синего и зеленого цветов, танцующие в вихрях вокруг друг друга. Какими бы прекрасными они ни были, эти образы имеют более великую цель. Они могут быть использованы для мониторинга загрязнения окружающей среды и фитопланктона.
Изменения в популяциях и распределении фитопланктона, а также изучение их темпов роста или сокращения могут заблаговременно предупредить ученых об изменениях окружающей среды.
Фитопланктон может размножаться очень быстро в ответ на изменения в окружающей среде, такие как изменение температуры и внезапные изменения уровня питательных веществ. Ученые доказали, что их популяция может удвоиться за один день. Чем больше фитопланктона плавает в Мировом океане, тем больше углекислого газа перерабатывается из атмосферы
Поскольку углекислый газ является ключевым парниковым газом, чем больше он превращается в органическое вещество, которое опускается на дно океана после гибели фитопланктона, тем ниже средние будущие температуры.
Из-за их места в основе морской пищевой сети это может иметь важные последствия для всей экосистемы. Они являются основным источником пищи для зоопланктона, крошечных животных, таких как копеподы, криль и медузы. В свою очередь, зоопланктон поедается рыбами, которые поедаются другими животными, от гребешков и анемонов до акул и китов.
Красные приливы - предвестник беды!
Поскольку фитопланктон поглощает углекислый газ и доставляет кислород, они играют важную роль в глобальном углеродном цикле", - Углеродный цикл может определять будущие концентрации CO2, поэтому эта информация может быть использована для моделирования изменения климата."
говорит Венеция Стюарт, научный координатор Международной координационной группы по цвету океана.
Изменение цвета океана может также сигнализировать о начале смертельного явления, известного как красные приливы или вредное цветение водорослей.
Некоторые виды фитопланктона вырабатывают токсины, которые могут убивать рыб, птиц и млекопитающих и вызывать болезни у человека. В более высоких концентрациях они могут образовывать так называемые красные приливы. Они также не имеют никакого отношения к движению воды, поэтому ученые предпочитают термин вредное цветение водорослей (HABs).
Красны прилив во Флориде
Ощущение моря
Итак, как же ученые исследуют изменение цвета морей и океанов?
Основной метод заключается в использовании спутников, которые несут приборы, измеряющие интенсивность видимого света, исходящего от воды.
Большая часть солнечного света рассеивается на пути вниз к поверхности моря частицами воздуха. То, что остается, либо поглощается, либо рассеивается в воде. Но около 10% рассеивается обратно из воды и в атмосферу в направлении спутника, который измеряет, какая доля находится в зеленом или синем спектре.
Компьютерные алгоритмы затем используют эти данные, чтобы оценить, сколько хлорофилла находится в воде.
Эти исследования начались в 1978 году с экспериментальной миссии цветного сканера прибрежной зоны НАСА. В 1997 году НАСА запустило на борту другого спутника датчик широкого поля обзора моря (SeaWiFS), который улучшил качество мониторинга цвета океана. С тех пор Европейское космическое агентство (ЕКА), Индия и Южная Корея также запустили свои собственные сенсоры.
Например, ученые выяснили, как определить группы фитопланктона, называемые кокколитофорами и диатомовыми водорослями. "Очевидно, что более полезно иметь возможность различать типы фитопланктона, поскольку каждый из них играет свою функциональную роль в экосистеме", - говорит Стюарт.
Океанские пустыни
Изучение цвета морей и океанов также дало еще более значительные результаты. Недавно американские исследователи опубликовали исследование, показывающее, как изменился уровень хлорофилла в океанах по всему миру в период с 1998 по 2012 год.
Ученым может понадобиться следить за цветом морей и океанов в течение более чем 40 лет
Общей тенденции не было. Но изменяющиеся оттенки, улавливаемые спутниками, предполагали, что уровень хлорофилла упал в некоторых океанах Северного полушария и увеличился в некоторых океанских бассейнах в Южном полушарии. Это заставило некоторых предположить, что морские зоны с особенно низким уровнем хлорофилла, иногда называемые "океаническими пустынями", расширяются в результате повышения температуры моря.
Другие считают, что было собрано недостаточно данных, чтобы доказать, что глобальное потепление влияет на уровень фитопланктона в морях, который естественным образом может изменяться в течение циклов продолжительностью 15 лет и более.
Некоторые исследования даже предполагают, что ученым необходимо следить за цветом морей и океанов в течение более чем 40 лет, чтобы определить, оказывает ли изменение климата влияние на фитопланктон. А это может означать ожидание до 2038 года получения результатов, основанных на высококачественных опросах.
