До какой глубины в море проникает солнечный свет?

Для определения прозрачности воды употребляют простой прием: погружают в воду белый диск (диск Секки) и замечают, на какой глубине он становится невидим. Можно белый диск заменить также электрической лампочкой. Прозрачность колеблется в среднем между 30–50 м. Примеры: 

• В Саргассовом море была зарегистрирована прозрачность до 66 м.
• В Средиземном море наибольшая прозрачность наблюдались у берегов Сирии и в Ионическом море — до 50–60 м.
• В Черном море при опыте с лампочкой зафиксирована прозрачность 77 м.
• В Северном море прозрачность всего 20—22 м.

Глубина проникновения света зависит от длины волны. В предельно чистой морской воде при переходе от красного света к синему глубина проникновения видимого света (до полного затухания – 30 дБ, в 1000 раз) растет от 11 до 160 м (постоянная поглощения 0,310—0,021 м^–1). Ультрафиолетовые лучи проникают в воду еще глубже. Воздействие ультрафиолета на фотопластинку заметно до глубины максимум 500–1000 м.

Моделирование спектра поглощения воды с помощью прикладной программы SPECTRA показывает, что увеличение глубины проникновения с уменьшением длины волны продолжается в ультрафиолетовых поддиапазонах A (400–320 нм) и B (320–275 нм) с минимумом затухания в поддиапазоне C (275–180 нм). Затем затухание начинает возрастать с резким подъёмом при длине волны около 160 нм. Так, если постоянная поглощения красного света (700 нм) составляет 1,0 м^–1, то соответственно в фиолетовой области спектра (400 нм) — 0,355 м^–1; в ближнем ультрафиолете (320 нм) — 0,262 м^–1; при 275 нм – 0,235 м^–1; при 180 нм — 0,588 м^–1. То есть, в коротковолновом диапазоне глубина проникновения УФ излучения сравнима с таковой для видимого света. [Обратите внимание: цифры в этом абзаце несколько отличаются от приведенных выше, что отражает разброс в опубликованных научных данных.]

Цвет морской воды определяется глубиной проникновения света разной длины волны. Красные и оранжевые лучи спектра поглощаются или по преимуществу поглощаются и на незначительной глубине. Голубые и фиолетовые лучи поглощаются в меньшей степени и потому имеют больше шансов отразиться в обратном направлении, к поверхности. Поэтому вода кажется голубой. При незначительной глубине или низкой прозрачности от дна или взвешенных в воде частиц наряду с голубыми отражаются также красные и оранжевые лучи и вместе дают зеленый цвет. Если глубина совсем небольшая (у кромки берега, в стакане) различия в поглощении света разных цветов не успевают сказаться, и вода выглядит бесцветной.

Примеси, приносимые реками, также влияют на окраску: в Желтом море получается жёлтый цвет из-за выносимого реками лесса. Красное море имеет массу микроорганизмов красноватого цвета около берегов. Иногда вода бывает молочно-белая или черная; последнее случается из-за торфа, выносимого реками. Такие примеси вызывают искажение цвета воды около берега, а вдали от берегов они не оказывают никакого влияния. Также на цвет воды может влиять фосфоресценция микроорганизмов.

Цвет морской воды колеблется между зеленым, голубым и кобальтово-синим (если не принимать во внимание влияние примесей и различий, обусловливаемых цветом неба: в ясную погоду цвет моря более голубой или синий, в пасмурную — серый, свинцовый). Цвет воды зависит от физических ее свойств, но связь здесь не прямая, а косвенная. Замечено, что более соленая и теплая вода имеет более интенсивный голубой цвет, тогда как холодная и менее соленая — более зеленоватый. Поэтому южные моря обычно голубые, а северные — зеленые. Над более глубокими местами цвет голубой, над менее глубокими — зеленый. Чем больше соленость в воде, тем скорее происходит осаждение мелкой мути, и вследствие этого возрастает прозрачность воды (отсюда — более синий цвет).

Вследствие этих причин наиболее сильный голубой цвет должен находиться в области пассатов. В действительности зона эта несколько сдвинута. Наибольшая соленость находится под 30° широты, а зона кобальтово-синего цвета воды лежит между 10 и 30°: в Атлантическом океане (в северном полушарии), и в Индийском (в южном).

Средиземное море синего цвета, Черное море — тоже, но оттенок слабее. Зеленоватого цвета Северное море, зеленого — Балтийское и северная часть Каспийского. У Ньюфаундленда, где сливаются два течения — Лабрадорское и Гольфстрим, ясно видно их различие по цвету: Гольфстрим — нежно голубого цвета, а Лабрадорское — зеленого. У западных берегов Америки (Калифорния, Перу) и Африки (Бенгуэла) проходят холодные течения, оттого вода там более зеленоватого цвета.

Источники:

• Прозрачность и цвет морской воды — сокращенное изложение из книги А.А. Крубер, "Общее землеведение", Москва—Ленинград, 1938
• Cвойства ультрафиолета в воде — на физическом форуме приводятся данные по прозрачности воды в разных ультрафиолетовых поддиапазонах, дается ссылка на программу моделирования непрозрачности воды. 
• Попов Н. И., Фёдоров К. Н., Орлов В. М., Морская вода: Справочное руководство. — М.: Наука, 1979. — Данные о поглощении света и ультрафиолета в чистой морской воде.