Жизнь

Почему вода прозрачная

Google+ Pinterest LinkedIn Tumblr

Какого цвета вода? Известный ответ: у нее нет цвета, она «чистая» или «прозрачная». Решение беспокоящего многих вопроса – «Почему море синее?» – можно объяснить тем, что в нем отражается небо.

Какой цвет имеет вода?

Почему вода прозрачнаяЭто неправильно. Вода в действительности голубая. Она имеет чрезвычайно тонкий оттенок, но она синяя. В природе этот цвет можно увидеть, посмотрев в глубокую яму в снегу или на воду под толстым слоем льда на замерзшем пруду. Если бы у вас была возможность посмотреть на белый бассейн сверху вниз, вы увидели, что вода голубая.

Этот слабый синий тон не объясняет, почему вода прозрачная при взгляде сквозь нее, а голубая – если смотреть на нее. В цвет моря, безусловно, вносит лепту отражение неба. В пасмурную погоду оно не сияет голубизной.

Но не весь свет, видимый человеческому глазу, отражается от водной поверхности; иногда он лишь выходит на поверхность. Чем чище вода, тем больше цветов она отразит.
В больших акваториях вода обычно содержит высокий процент частиц растений, водорослей. Реки и пруды содержат почву и другие твердые вещества.

Все содержащиеся частицы рассеивают свет, отражающийся от поверхности, поэтому наблюдаются самые разные возможные цвета воды. При этом, набрав ее, например, в стакан, вы увидите прозрачную жидкость. Это объясняет тот факт, почему иногда Средиземное море под голубым небом кажется ясно-зеленым.

Цвет воды на разных глубинах

Какой цвет имеет вода на разных глубинах? Почему вода прозрачная на мели и красочная на большой глубине? Разобраться в этом поможет «басня» об Аква Сити и голодных электронах.
Синий цвет толстого слоя воды (в море или озере) обусловлен взаимодействием между световыми лучами и молекулами Н2О.

ЦВЕТ ВОДЫ НА РАЗНЫХ ГЛУБИНАХПредставим себе воду как район, полный одинаковых зданий, отелей электронов. Назовем его Аква Сити.
Человеческий глаз воспринимает солнечный свет белым, но на самом деле он состоит из фотонов с различными характеристиками – длинами волн. В воображаемом жилом комплексе, полном зданий, в которых проживают протоны и электроны, такой луч будет напоминать производителя мороженого, который тянет тележку, полную красочных, вкусных продуктов.

Похожая статья -  Почему нельзя оставлять нож на столе

Как и в реальности, несмотря на то, что продавец предлагает разные виды мороженого, не все из них имеют одинаковый спрос у покупателей. Оказывается, в электронных отелях в Аква-Сити спрос на красное (клубничное), зеленое (фисташковое) и желтое (манго) мороженое намного выше, чем на голубое (черничное).

До глубины примерно 5 м электронам удается «выкупить» практически все красные фотоны. Вода здесь имеет зеленоватый цвет, обеспечиваемый фотонами, которые человек видит оранжевыми, желтыми, зелеными и синими.

Постепенно вода становится все более синей, потому что теряет как оранжевый, так и желтый компонент света.
На глубине около 70 м цвет теряется, поскольку в воде остается количество световых фотонов, недостаточное для передачи цвета. На глубине около 400 м присутствует практически идеальная темнота.

Но непосредственно под поверхностью в воде «теряется» практически только инфракрасная часть спектра. Это ценится в основном пловцами, т.к. верхний слой воды намного теплее, чем нижние слои.
Отражение светового спектра – это причина, по которой вода из разных глубин, набранная в небольшую стеклянную посуду, является прозрачной.

Вода и стекло

ВОДА И СТЕКЛОПочему некоторые материалы прозрачны? Вода и стекло имеют одну общую черту: они имеют гладкую поверхность и однородную структуру.

Хотя гладкость воды может быть нарушена ветром, вследствие чего на ней образуются волны, после прекращения воздействия ветра, ее поверхность будет «как стекло».

Но это не единственное условие прозрачности материала. Важно то, как световой луч реагирует с молекулами, составляющими вещество.

Прозрачная вода VS белый снег

Снег имеет другой цвет, чем вода, из которой он исходит. Вода прозрачная или (в более толстом слое) голубоватая. За цвет свежего снега отвечает (а как же иначе?) физика. Сам снег прозрачен. Неудивительно, ведь он состоит из тех же веществ, что и вода. Но его прозрачность нарушается из-за несоответствия основному требованию – гладкой и ровной поверхности.
Снежная масса состоит из мелких хлопьев – поэтому о гладкой поверхности не может быть и речи.

Похожая статья -  Почему у девушек растут усы

Большая часть света, падающего на снег, рассеивается на бесчисленных снежинках, составляющих его поверхности, следовательно, не попадает внутрь материала. Лучи, попадавшие на снег примерно в одном и том же направлении, после отражения от грубого вещества рассеиваются в разных направлениях.

Принцип рассеянного отражения можно сравнить с настольным теннисом, сыгранным на доске с кучей мусора. Отражение теннисного мяча становится непредсказуемым, игра разочаровывает результатами.

Почему моря разноцветные?

ПОЧЕМУ МОРЯ РАЗНОЦВЕТНЫЕПомимо растворенных солей, органических веществ и газов морская вода содержит определенное количество твердых частиц. Это суспензии разного состава и происхождения.
В т.н. районах «океанской пустыни» концентрации суспензии падают <0,5 г/м3. Цвет морской воды зависит от их содержания. Чем выше концентрация, тем больше солнечного света поглощается. Истощенные планктоном воды «океанской пустыни» имеют кобальтово-синий цвет. Это касается, в частности, Индийского океана, расположенные на 10-30º южной широты. В Красном и Средиземном морях также преобладает синий цвет. Другие внутренние и внешние моря из-за более высокого содержания суспензии имеют зеленый, зеленовато-желтый, зеленовато-коричневый цвет. Это характерно, например, для Балтийского, Северного, Желтого морей.

Для полярного и субполярного моря типичный цвет воды – зеленый (Белое или Баренцево море). Морская вода намного прозрачнее в сравнении с континентальными водами. Это особенно видно высоко в голубых водах тропических морей, где на глубине более 70 м можно увидеть белую 30-сантиметровую бобину (диск Секки).

Прозрачные и непрозрачные материалы

Если луч света попадает внутрь материала, по существу могут произойти 2 вещи: луч «незаметно» проходит вокруг молекул вещества или поглощается ними.
Свет состоит из фотонов с разными длинами волн – человеческий глаз видит их как оттенки от красного до желтого, от зеленого до синего, фиолетового. Различные длины волн по-разному реагирует с материалом – некоторые из них игнорируются, а другие становятся фаворитами.

avatar