Czy zastanawialiście się kiedyś, dlaczego morze jest niebieskie, skoro w szklance woda wydaje się przezroczysta? To pytanie, które nurtuje wielu, a odpowiedź na nie jest znacznie bardziej fascynująca niż proste odbicie koloru nieba. Jako Marika Szymczak, ekspertka w dziedzinie, z przyjemnością obalę ten popularny mit i odkryję przed Wami złożone, ale piękne mechanizmy fizyczne i biologiczne, które nadają naszym morzom i oceanom ich charakterystyczne barwy.
Morze jest niebieskie, bo woda pochłania jedne kolory, a rozprasza inne to nie odbicie nieba!
- Główną przyczyną niebieskiego koloru morza jest selektywna absorpcja (czerwone, pomarańczowe) i rozpraszanie (niebieskie) światła słonecznego przez cząsteczki wody.
- Zjawisko to nazywane jest rozpraszaniem Rayleigha i odpowiada również za niebieski kolor nieba.
- To mit, że morze jest niebieskie tylko z powodu odbicia koloru nieba; czysta woda w dużych objętościach sama w sobie ma subtelny, jasnoniebieski odcień.
- Na ostateczny odcień wody wpływają głębokość, zawartość fitoplanktonu (nadającego zielonkawy kolor), substancje organiczne, osady mineralne oraz zasolenie.
- Morze Bałtyckie jest zielonkawe lub szarobure głównie z powodu dużej ilości fitoplanktonu, materii organicznej i niskiego zasolenia.
- Badania satelitarne pokazują, że oceany stają się coraz bardziej zielone, co jest wiązane ze zmianami klimatu i wpływem na ekosystemy fitoplanktonu.
Zacznijmy od podstawowego pytania: dlaczego w szklance woda jest przezroczysta, a w oceanie błękitna? Otóż, efekt niebieskiego koloru staje się widoczny dopiero przy znacznej grubości warstwy wody. W małych ilościach, na przykład w szklance, warstwa wody jest zbyt cienka, aby mogła wystarczająco pochłonąć i rozproszyć światło w sposób, który ujawniłby jej naturalny odcień. Dopiero ogromne objętości wody, takie jak te w morzach i oceanach, pozwalają na wystarczającą absorpcję i rozpraszanie światła, co sprawia, że dostrzegamy jej prawdziwy kolor.
Kluczem do zrozumienia niebieskiego koloru morza jest to, jak cząsteczki wody oddziałują ze światłem słonecznym. Światło słoneczne, jak wiemy, składa się z wielu barw, od fioletu po czerwień. Cząsteczki wody mają niezwykłą zdolność do selektywnego pochłaniania światła o dłuższych falach czyli barw czerwonych, pomarańczowych i żółtych. To właśnie ta "kradzież" tych barw przez wodę sprawia, że światło niebieskie, o krótszej fali, staje się dominujące i to ono dociera do naszych oczu.
Wiele osób uważa, że morze jest niebieskie, bo odbija kolor nieba. Pozwólcie, że przeprowadzę krótki eksperyment myślowy. Wyobraźcie sobie, że nurkujecie pod powierzchnią wody. Czy tam też widzicie odbicie nieba? Oczywiście, że nie, a woda nadal jest niebieska. Co więcej, morze zachowuje swój niebieski odcień nawet w pochmurne dni, kiedy niebo jest szare. To niezbity dowód na to, że odbicie nieba nie jest główną przyczyną niebieskiego koloru morza. To mit, który warto obalić.
Przejdźmy do szczegółów mechanizmu selektywnej absorpcji światła. Kiedy światło słoneczne wpada do wody, cząsteczki H₂O zaczynają pochłaniać jego energię. Światło czerwone jest pochłaniane najszybciej, znikając już na głębokości kilku metrów. Pomarańczowe i żółte fale świetlne docierają nieco głębiej, ale również są intensywnie absorbowane. Natomiast światło niebieskie, o najkrótszej fali, jest najsłabiej pochłaniane przez wodę i dlatego jest w stanie przeniknąć najgłębiej, nawet na setki metrów.
Drugim kluczowym zjawiskiem jest rozpraszanie Rayleigha. To ten sam mechanizm, który sprawia, że niebo jest niebieskie. Cząsteczki wody, podobnie jak cząsteczki gazów w atmosferze, rozpraszają światło o krótszych falach (niebieskie i fioletowe) znacznie skuteczniej niż światło o dłuższych falach. Kiedy niebieskie światło przenika w głąb morza, jest ono wielokrotnie rozpraszane przez cząsteczki wody we wszystkich kierunkach. Część tego rozproszonego światła odbija się z powrotem w kierunku powierzchni i dociera do naszych oczu, nadając morzu jego charakterystyczny błękitny kolor.
Warto podkreślić, że czysta woda, pozbawiona zanieczyszczeń, w dużych objętościach ma swój własny, subtelny jasnoniebieski odcień. To dowód na to, że woda sama w sobie jest niebieska, niezależnie od odbicia nieba czy innych czynników zewnętrznych. To jej inherentna właściwość, wynikająca z interakcji z promieniami słonecznymi.
Co jeszcze wpływa na kolor morza? Różnorodność odcieni na świecie
Głębokość i dno
Głębokość wody ma ogromny wpływ na jej postrzegany kolor. Im głębsza i czystsza woda, tym intensywniejszy błękit, ponieważ więcej czerwonego światła jest absorbowane, a niebieskie ma więcej przestrzeni do rozproszenia. W płytkich wodach, zwłaszcza tych o jasnym, piaszczystym dnie lub rafie koralowej, światło może odbijać się od dna. To odbite światło, często zmieszane z niebieskim, tworzy te przepiękne turkusowe i lazurowe odcienie, które tak podziwiamy w tropikach.
Fitoplankton i materia organiczna
Jednym z najważniejszych czynników wpływających na zmianę koloru wody jest fitoplankton, czyli mikroskopijne organizmy roślinne unoszące się w wodzie. Zawarty w nich chlorofil pochłania światło niebieskie i czerwone, a odbija zielone. To właśnie dlatego morza bogate w fitoplankton, takie jak Morze Bałtyckie, często mają zielonkawy odcień. To żywe ekosystemy nadają wodzie jej barwną różnorodność.
Rzeki, osady mineralne (takie jak muł czy piasek) oraz substancje organiczne (detrytus) również znacząco wpływają na kolor wody, szczególnie w strefach przybrzeżnych. Unoszące się cząstki mogą powodować mętność i nadawać wodzie żółtawe, brązowe, a nawet szare zabarwienie. Wyższe zasolenie, jak w Morzu Śródziemnym, często oznacza jaśniejszą i bardziej przejrzystą wodę, podczas gdy niższe zasolenie, typowe dla Bałtyku, sprzyja mętności i innym odcieniom.
Przeczytaj również: Czy rekiny żyją w Bałtyku? Polskie plaże są bezpieczne!
Związki chemiczne
- Sole żelaza: Mogą nadawać wodzie odcienie zielononiebieskie.
- Mangan: Często przyczynia się do żółtego lub brązowego zabarwienia.
- Siarka: W niektórych warunkach może tworzyć niebieskie zabarwienie.
Dlaczego Bałtyk jest zielonkawy? Polski kontekst
Morze Bałtyckie rzadko zachwyca lazurowym błękitem, a jego typowy kolor to zielonkawy lub szarobury. Wynika to z kilku kluczowych czynników. Przede wszystkim, do Bałtyku wpada wiele rzek, które niosą ze sobą ogromne ilości substancji odżywczych. Ten proces, zwany eutrofizacją, sprzyja intensywnym zakwitom glonów i fitoplanktonu. Jak już wspomniałam, chlorofil w fitoplanktonie pochłania światło niebieskie i czerwone, a odbija zielone, co nadaje wodzie charakterystyczny zielony kolor.
Kolejnym istotnym aspektem jest niskie zasolenie Bałtyku, które wynosi średnio około 7 promili, w porównaniu do około 35 promili w oceanach. Niskie zasolenie oraz stosunkowo chłodna temperatura wody również sprzyjają rozwojowi specyficznych gatunków fitoplanktonu i materii organicznej, które przyczyniają się do zielonkawych odcieni. W przeciwieństwie do ciepłych, wysoko zasolonych mórz południowych, gdzie woda jest zazwyczaj bardziej przejrzysta i lazurowa.
Nie możemy też zapominać o wpływie pogody i zachmurzenia. Bałtyk często ma szary kolor, ponieważ jego tafla wody odbija pochmurne niebo. Chociaż nie jest to główna przyczyna jego podstawowej barwy, to jednak w dużej mierze kształtuje nasze codzienne postrzeganie koloru tego morza, zwłaszcza w polskim klimacie.
Zmiany klimatu a kolor oceanów
Badania satelitarne prowadzone w ostatnich dekadach dostarczyły nam niepokojących danych. Okazuje się, że kolor oceanów ulega globalnym zmianom. Ponad 56% powierzchni oceanów stało się bardziej zielone. To nie jest lokalna anomalia, ale obserwacja na skalę światową, która ma swoje głębokie przyczyny.
Związek między zmianami klimatu a obserwowanym zielenieniem oceanów jest coraz wyraźniejszy. Globalne ocieplenie wpływa na temperaturę wody, cyrkulację prądów morskich i dostępność składników odżywczych, co z kolei oddziałuje na ekosystemy fitoplanktonu. Zwiększona ilość fitoplanktonu, często wynikająca z ocieplenia wód i zmian w ich składzie chemicznym, prowadzi do intensywniejszego pochłaniania światła niebieskiego i odbijania zielonego, co skutkuje obserwowanym zielenieniem wód. To sygnał, że nasze oceany reagują na presję klimatyczną.
Inne intrygujące kolory mórz
Podróżując po świecie, możemy spotkać morza o nazwach sugerujących bardzo konkretne kolory. Weźmy na przykład Morze Czerwone. Czy faktycznie jest czerwone? Zazwyczaj nie, jego wody są intensywnie turkusowe lub niebieskie. Jednak sporadycznie, zwłaszcza podczas zakwitów alg z gatunku Trichodesmium erythraeum, woda może przybierać czerwonawy odcień. Te algi zawierają czerwony pigment i w masowych ilościach potrafią zabarwić morze, co dało początek jego nazwie.
Podobnie intrygujące są Morze Czarne i Morze Żółte. Nazwa Morza Czarnego prawdopodobnie pochodzi od ciemnych osadów, które pokrywają jego dno, oraz od wysokiego stężenia siarkowodoru w głębszych warstwach, co sprawia, że woda jest tam bardzo ciemna i pozbawiona życia. Z kolei Morze Żółte, leżące u wybrzeży Chin i Korei, zawdzięcza swoją nazwę ogromnym ilościom osadów niesionych przez rzeki, takie jak Jangcy i słynna Rzeka Żółta (Huang He). Te rzeki transportują miliony ton drobnego mułu i piasku, które nadają wodzie wyraźne, żółtawe zabarwienie, szczególnie widoczne z lotu ptaka.
