Прозрачность и цвет океана
Елизавета
| 31-12-2024
· Команда по астрономии
На ранних этапах морских исследований ученые полагались на элементарные методы оценки прозрачности морской воды.
Они часто наполняли емкости морской водой и визуально проверяли ее прозрачность, классифицируя ее как прозрачную, туманную или мутную.
Чтобы глубже понять проникновение света в океан, моряки и ранние ученые погружали белые предметы в море и наблюдали прозрачность. Именно в этот период, в 1865 году, астрофизик Анджело Секки изобрел новаторский инструмент — диск Секки.
Этот белый диск, оснащенный свинцовым грузом и другими тяжелыми предметами, был опущен в океан. Когда диск исчез из виду, глубина, на которой это произошло, стала известна как глубина Секки (ZSD). Несмотря на известность за свои достижения в астрономии, вклад Секки в морскую науку был омрачен отсутствием его академического признания и политического влияния в морском научном сообществе. Тем не менее, диск Секки, изобретенный им во время его единственного путешествия, стал стандартным морским научным инструментом, широко используемым для изучения прозрачности. Его название, полученное от имени Секки, символизирует замечательное свидетельство его вклада.
Цвет, видимый в океане, не является собственным цветом морской воды, что делает невозможным разлив морской воды в бутылки для наблюдения за цветом. Оттенок океана зависит от множества факторов. Когда свет попадает в океан, волны разной длины затухают в морской воде с разной скоростью. Например, сине-фиолетовый свет затухает медленнее всего и рассеивается и отражается обратно в атмосферу, придавая океану его характерный синий вид. Цвет неба, будь он ясным или облачным, также влияет на наблюдения.
Цвет морской воды зависит от глубины и цвета морского дна, а также от веществ, присутствующих в воде. В регионах с глубоким морским дном океан кажется сине-фиолетовым, тогда как мелководное морское дно отражает лучи, изменяя цвет воды. Взвешенные частицы и растворенные органические вещества дополнительно влияют на цвет морской воды, а такие явления, как красные приливы, резко меняют оттенки океана.
Когда морская поверхность закрыта, измерения прозрачности и цвета становятся сложными. Морские покровы, такие как пена и микрослои морской поверхности, затрудняют точную оценку. Чтобы стандартизировать определения цвета, ученые разработали цветовые шкалы. В 1890 году Франсуа Альфонс Форель разработал цветовую шкалу, включающую 11 оттенков от синего до зеленого. Позже, в 1892 году, Вилли Уле расширил шкалу, добавив 10 дополнительных оттенков от зеленого до коричневого. Объединение обеих шкал создало цветовую шкалу Фореля-Уле (FU), состоящую из 21 цвета.
Со временем был разработан метод определения цвета воды, связанный с диском Секки. Измеряя глубину диска Секки и наблюдая за цветом воды над ним, ученые могли сравнивать показания с цветовой шкалой FU.
Достижения в области спутниковых технологий произвели революцию в оценке прозрачности и цвета воды с помощью дистанционного зондирования. Используя спектральную информацию об океане, полученную со спутников, ученые сопоставляют ее с глубиной Секки и цветовой шкалой FU. Данные о распределении мирового океана с 1997 по 2018 год выявляют тенденции, при этом субтропическая зона циркуляции океана демонстрирует наибольшую прозрачность (часто превышающую 50 метров) и минимальные показания FU (между 1 и 2). В частности, Южно-Тихоокеанский круговорот выделяется своей исключительной прозрачностью, превышающей 60 метров и представляющей самые чистые и прозрачные воды в мире.