探寻海洋的七彩斑斓,揭秘海洋的颜色奥秘

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海洋的颜色是一个复杂且动态的问题,它并不是单一的蓝色,而是由多种因素共同作用的结果。以下是影响海洋颜色的主要因素:
1. "水对阳光的散射和吸收 (最主要因素):" "阳光的组成:" 阳光包含彩虹中的各种颜色(红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫)。不同颜色的光波长不同。 "水的吸收特性:" 海水对阳光中的"红色"和"橙色"光吸收能力最强,几乎在水面以下几米就会被吸收掉。随着深度增加,黄色和绿色光也被逐渐吸收。 "水的散射特性:" 海水对阳光中的"蓝色"和"紫色"光吸收相对较弱,并且能够很好地向四面八方散射。根据瑞利散射定律(波长越短的光越容易被散射),蓝色光(波长较短)比其他颜色的光(如红色光)更容易被海水分子散射。因此,当我们从空中或水面看下去时,大部分进入水中的蓝光被散射回我们的眼睛,所以海洋看起来是蓝色的。
2. "水中悬浮物和溶解物质的含量:" "浮游植物 (Phytoplankton):" 海藻等浮游植物含有叶绿素,会吸收红光和蓝光,反射绿光。当水中浮游植物含量很高时(如藻华爆发期间),海水会呈现出绿色甚至黄

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撰文/薛斌(上海海洋大学)

我们常用“蔚蓝的大海”来形容海洋,似乎蓝色是海洋的唯一颜色。然而,海洋并非总是蓝色的。在大洋深处,海水呈现出纯粹而深邃的蓝色;但在近海区域,海水的颜色通常是蓝绿色,甚至是黄色的……

海色与水色

如果取一份海水样品进行观察,我们会发现,纯净的海水其实是澄清、透明的无色状态。然而,海水中通常含有溶解的无机物、有机物、悬浮颗粒物和浮游生物等,这些物质会影响海水的颜色。因此,我们在陆地或船上看到的海洋颜色与海水本身的颜色存在差异,前者被称为“海色”,而后者被称为“水色”。

颜色的原理

英国著名数学家、物理学家牛顿在17世纪通过三棱镜实验发现,白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种颜色组成。这7种光的波长不同,从红光到紫光,波长逐渐变短,能量逐渐增强。

当光线进入人眼后,经过角膜、瞳孔和晶状体,最终聚焦在视网膜上。视网膜上的视锥细胞(含3种光敏色素)受到刺激后产生神经信号,大脑视觉皮层接收并处理这些信号,从而识别出颜色。不同波长的光会产生不同的视神经信号,使人眼感知不同的颜色。

物质的颜色取决于其对可见光的吸收、透射、反射、折射和散射等。如果可见光几乎完全被吸收,我们看到的是黑色;如果几乎完全被反射,则看到白色。大多数情况下,物质会部分吸收可见光,剩余的光线进入眼睛,我们看到的颜色是未被吸收的部分,这种现象称为“互补色”,例如蓝色的互补色是橙色。

光在海水中的行为

光与物质接触时会发生多种行为。光的能量被物质完全转化为其他能量形式时称为“吸收”,部分光穿过物质时称为“透射”,光被反弹回原路径称为“反射”,光进入物质后行进路线偏移称为“折射”;光与物质中的微观粒子碰撞后向各个方向弹射称为“散射”。

瑞利散射是光与直径远小于自身波长的粒子碰撞后发生的散射,其强度与光波波长的4次方成反比。因此,波长较短的蓝光比波长较长的红光更容易发生散射。瑞利散射解释了天空为何呈蓝色,因为太阳光射入大气层后,蓝光被散射进入人眼。

海洋呈现蓝色并非反射天空的蓝色,而是由于光线在海水中的吸收和散射。太阳光照射海面时,红光、橙光、黄光等大多被海水吸收,只有蓝光通过散射进入人眼。即使在较深的水池中,水也会呈现淡淡的蓝色。

色彩斑斓的海

黄 海

1855年,黄河在铜瓦厢决口改道,结束了自南宋以来700余年夺淮入海(黄河在历史上因为各种原因改变河道,侵占了淮河的河道,使得黄河水通过淮河河道流入大海)的历史,转而由山东注入渤海。在此之前,黄河曾长期从江苏盐城等地注入黄海,所携的大量泥沙使海水浑浊泛黄,这一影响持续至今。尽管黄河如今已改道,但仍受淮河、沭河、沂河等河流带来的泥沙作用影响,这些泥沙不断在海域中悬浮、沉积,进一步维持了海水的黄色基调。大量悬浮泥沙改变了海水对光的反射和散射特性,使黄海从视觉上呈现黄色。

黑 海

黑海位于亚欧大陆交会处,是一个内陆海,与外界海水交换不畅。其深层海水盐度高、密度大、温度低且缺乏氧气,其中的有机物在硫细菌作用下分解释放出硫化氢气体,与金属离子反应生成黑色金属硫化物,使海底沉积物呈黑色。黑海的海色也因此呈现黑色,加上其复杂的气象条件和频繁的风暴,被称为“暗黑之海”。

红 海

红海位于阿拉伯半岛和非洲大陆东北部之间,因大量红色海藻繁殖而呈现红褐色。红藻大量繁殖时会暴发赤潮,使海水变红。此外,红海沿岸的红色岩石和沙漠中的红黄色沙尘,也可能使海水呈现红色。

白 海

白海位于北冰洋边缘,深入俄罗斯西北部内陆,纬度高,气候寒冷,周围冰雪覆盖,因此呈现白色。

“海火”

夜晚,海洋并非完全黑暗。海发光的现象,也被称为“海火”,是海洋生物发光造成的。许多深海动物和浅海浮游藻类可以发光。例如,我国近海的夜光藻在受到海浪拍打或船体撞击时会发出蓝色冷光,形成“蓝眼泪”现象。然而,这种现象并非好事,它预示着赤潮的暴发,会对海洋生态造成严重危害。

海洋的颜色背后蕴含着丰富的科学知识,了解这些知识对于探索海洋科学奥秘和保护海洋资源具有重要意义。让我们成为海洋的“知心朋友”,共同走向美好的未来!

发布于 2025-09-16 12:43
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