אם תקחו כוס מים מהים, נראה שם נוזל שקוף, אבל אם תסתכלו לעומק המאגר עצמו, המים יתבררו כחולים. מדוע הים כחול במקרה אחד ושקוף במקרה אחר?
תפקיד האווירה
פעם האמינו שהתשובה נמצאת על פני השטח, ואם לדייק, היא משתקפת בו: השמיים כחולים. לכן המים בים כחולים - הם משקפים את השמים הכחולים! ואכן, בשל המבנה הכימי והפרמטרים הפיזיקליים שלהם, מסת המים פועלות כמראה אידיאלית, המשקפת את הצבע הנראה של השמיים ואת המוני העננים המרחפים מעליו. לכן, למשל, אי אפשר לבלבל את מי הים הבלטי והים התיכון אפילו בצילום. אחרי הכל, הים הבלטי נשלט על ידי גווני עופרת אפורים, וזה נובע בין השאר מהעובדה ששבעים וחמישה אחוז מהזמן של השנה תלויים באופק עננים כהים כבדים. אבל בקווי הרוחב הדרומיים, השמיים ברובם ללא עננים, וכאשר משתקפים הם נותנים למים צבע כחול יפהפה.
אבל יש גורמים משמעותיים יותר. העובדה היא שאור נשבר בגופי מים, והוא עושה זאת בזוויות שונות בעומקים שונים. בעומקים רדודים, המים ייראו שקופים בשלהעובדה שקרניים של צבעים וגוונים שונים נשברות בו. הם מונחים זה על זה, וכתוצאה מכך, העין שלנו קולטת מים ממש ליד החוף או, נניח, בכוס, כמעט חסרי צבע.
תלות עמוקה
ככל שהעומק גדול יותר, כך גדל ההבדל בזמן הקליטה של הקרניים ואורכן. ויש כאן עוד תכונה - רק גוונים מהספקטרום של הקשת נספגים ומתפזרים. צהובים, כתומים ואדומים יתפזרו על פני השטח, בעומקים גדולים יותר המים יהיו ירוקים עקב האינטראקציה עם גוונים ירוקים, ושכבות הים העמוקות יספגו גוונים כחולים, כחולים וסגולים. לכן הים בצבע כחול הרחק מהחוף. בגלל התופעה הזו של השתקפות ובליעה של אור, השלג נראה לבן - הוא מחזיר לבן, וקרח מחזיר את כל הצבעים, מה שגורם לו להיראות שקוף.
החיים גובים מחיר
אבל זה לא הכל. אחרי הכל, אי אפשר, לענות בפירוט על השאלה למה הים כחול, רק להוזיל את אלה שגרים שם. לדוגמה, לפיטופלנקטון יש השפעה עצומה על צבע המאגר. בשל הכלורופיל שהוא מכיל, פיטופלנקטון סופג קרניים כחולות ומפזר ירוקות. בהתאם לכך, ככל שיותר מהפלנקטון הזה, כך הצבע הירוק של המים יהיה אקספרסיבי יותר. עם זאת, בנוסף לפיטופלנקטון, ישנם עוד תושבים רבים של המעמקים המעניקים לים גוונים שונים. אורגניזמים אלו יכולים להיות מכל צבעי הקשת, וריכוזם משפיע ישירות על צבע המים.
עוד אחדהגורם הוא החלקיקים הקטנים ביותר התלויים במים. את כמותם, כמו גם את ההרכב הכימי, ניתן למדוד באמצעות מכשיר מיוחד בסולם של תרכובות כימיות, אשר נוצר על ידי פרנסואה פורל. ההרכב הכימי של הנוזל ממלא תפקיד חשוב מאוד בצבע המאגר כולו. מים קלים-מלוחים וקרירים נשלטים על ידי גוונים כחולים וכחולים, בעוד הירוקים שולטים במים מלוחים וחמים יחסית.
סוד הים השחור
כדי להבין מדוע נהרות וימים כחולים, שקול את הדוגמה של הים השחור. מדוע ניתן לזה שם כל כך תיאורי? למדענים יש שתי השערות עיקריות בהקשר זה. ראשית, מלחים שמו לב שבזמן סערה המים מתכהים והופכים כמעט שחורים (למרות שהכל מחשיך בזמן סערה, אם מסתכלים היטב, זה באמת…). שנית, אם תוריד חפץ מתכתי לעומק גדול יותר, הוא יתכהה. זה יקרה עקב תכולת מימן גופרתי - חומר המופרש על ידי חיידקים, שתפקידו לפרק גופות של בעלי חיים וצמחים. ושוב, אם תשאבו מים לכוס, הנוזל עדיין יהיה שקוף, אבל ממעוף הציפור הוא יהיה כחול.
התשובה נמצאת במעמקים
לסיכום, אנו יכולים להדגיש את הגורמים העיקריים הבאים המסבירים מדוע הים כחול:
- פיזי. שבירה של קרני השמש והטמפרטורה הגבוהה מעניקים לעומקם של נהרות ואגמים גווני תכלת, אולם ככל שנפח המים והמדרגה נמוכים יותר כך המים יהיו שקופים יותר.
- ביולוגי. פיטופלנקטון, חלקיקים מרחפים, אצות ומיקרואורגניזמיםחי בתהום המים, תן למים גוונים ירוקים או כחולים.
- כימיקלים. אם צבע אדום מעורבב עם מים, יהיו מים אדומים. משהו דומה קורה עם הים: תרכובות כימיות שנוצרות בו בהשפעת גורמים שונים נותנות צבע בצבעים שונים. ובכן, למען ההגינות, עלינו להוסיף לזה מימן גופרתי שצובע כל מה שאינו עצלות בגוונים כהים. אל לנו לשכוח את תכולת המלח הגבוהה, המפזרת את קרני החלק הכחול של הספקטרום.
לכן, חומר פשוט לכאורה כמו מים במצבי הצבירה השונים שלהם, בעל צבע שונה לחלוטין, נותן שפע של שאלות. כמו הדילמה "למה הים כחול?", הם יכולים לבלבל לא רק ילד, אלא גם מבוגר משכיל.
