海洋的顏色

我們常用“蔚藍(lán)的大海”來形容海洋，似乎藍(lán)色是海洋的唯一顏色。然而，海洋并非總是藍(lán)色的。在大洋深處，海水呈現(xiàn)出純粹而深邃的藍(lán)色；但在近海區(qū)域，海水的顏色通常是藍(lán)綠色，甚至是黃色的……

海色與水色

如果取一份海水樣品進(jìn)行觀察，我們會發(fā)現(xiàn)，純凈的海水其實(shí)是澄清、透明的無色狀態(tài)。然而，海水中通常含有溶解的無機(jī)物、有機(jī)物、懸浮顆粒物和浮游生物等，這些物質(zhì)會影響海水的顏色。因此，我們在陸地或船上看到的海洋顏色與海水本身的顏色存在差異，前者被稱為“海色”，而后者被稱為“水色”。

顏色的原理

英國著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家牛頓在17世紀(jì)通過三棱鏡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，白光由紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫7種顏色組成。這7種光的波長不同，從紅光到紫光，波長逐漸變短，能量逐漸增強(qiáng)。

當(dāng)光線進(jìn)入人眼后，經(jīng)過角膜、瞳孔和晶狀體，最終聚焦在視網(wǎng)膜上。視網(wǎng)膜上的視錐細(xì)胞（含3種光敏色素）受到刺激后產(chǎn)生神經(jīng)信號，大腦視覺皮層接收并處理這些信號，從而識別出顏色。不同波長的光會產(chǎn)生不同的視神經(jīng)信號，使人眼感知不同的顏色。

物質(zhì)的顏色取決于其對可見光的吸收、透射、反射、折射和散射等。如果可見光幾乎完全被吸收，我們看到的是黑色；如果幾乎完全被反射，則看到白色。大多數(shù)情況下，物質(zhì)會部分吸收可見光，剩余的光線進(jìn)入眼睛，我們看到的顏色是未被吸收的部分，這種現(xiàn)象稱為“互補(bǔ)色”，例如藍(lán)色的互補(bǔ)色是橙色。

光在海水中的行為

光與物質(zhì)接觸時會發(fā)生多種行為。光的能量被物質(zhì)完全轉(zhuǎn)化為其他能量形式時稱為“吸收”，部分光穿過物質(zhì)時稱為“透射”，光被反彈回原路徑稱為“反射”，光進(jìn)入物質(zhì)后行進(jìn)路線偏移稱為“折射”；光與物質(zhì)中的微觀粒子碰撞后向各個方向彈射稱為“散射”。

瑞利散射是光與直徑遠(yuǎn)小于自身波長的粒子碰撞后發(fā)生的散射，其強(qiáng)度與光波波長的4次方成反比。因此，波長較短的藍(lán)光比波長較長的紅光更容易發(fā)生散射。瑞利散射解釋了天空為何呈藍(lán)色，因?yàn)樘柟馍淙氪髿鈱雍螅{(lán)光被散射進(jìn)入人眼。

海洋呈現(xiàn)藍(lán)色并非反射天空的藍(lán)色，而是由于光線在海水中的吸收和散射。太陽光照射海面時，紅光、橙光、黃光等大多被海水吸收，只有藍(lán)光通過散射進(jìn)入人眼。即使在較深的水池中，水也會呈現(xiàn)淡淡的藍(lán)色。

色彩斑斕的海

黃海

1855年，黃河在銅瓦廂決口改道，結(jié)束了自南宋以來700余年奪淮入海（黃河在歷史上因?yàn)楦鞣N原因改變河道，侵占了淮河的河道，使得黃河水通過淮河河道流入大海）的歷史，轉(zhuǎn)而由山東注入渤海。在此之前，黃河曾長期從江蘇鹽城等地注入黃海，所攜的大量泥沙使海水渾濁泛黃，這一影響持續(xù)至今。盡管黃河如今已改道，但仍受淮河、沭河、沂河等河流帶來的泥沙作用影響，這些泥沙不斷在海域中懸浮、沉積，進(jìn)一步維持了海水的黃色基調(diào)。大量懸浮泥沙改變了海水對光的反射和散射特性，使黃海從視覺上呈現(xiàn)黃色。

黑海

黑海位于亞歐大陸交會處，是一個內(nèi)陸海，與外界海水交換不暢。其深層海水鹽度高、密度大、溫度低且缺乏氧氣，其中的有機(jī)物在硫細(xì)菌作用下分解釋放出硫化氫氣體，與金屬離子反應(yīng)生成黑色金屬硫化物，使海底沉積物呈黑色。黑海的海色也因此呈現(xiàn)黑色，加上其復(fù)雜的氣象條件和頻繁的風(fēng)暴，被稱為“暗黑之海”。

紅海

紅海位于阿拉伯半島和非洲大陸東北部之間，因大量紅色海藻繁殖而呈現(xiàn)紅褐色。紅藻大量繁殖時會暴發(fā)赤潮，使海水變紅。此外，紅海沿岸的紅色巖石和沙漠中的紅黃色沙塵，也可能使海水呈現(xiàn)紅色。

白海

白海位于北冰洋邊緣，深入俄羅斯西北部內(nèi)陸，緯度高，氣候寒冷，周圍冰雪覆蓋，因此呈現(xiàn)白色。

“海火”

夜晚，海洋并非完全黑暗。海發(fā)光的現(xiàn)象，也被稱為“海火”，是海洋生物發(fā)光造成的。許多深海動物和淺海浮游藻類可以發(fā)光。例如，我國近海的夜光藻在受到海浪拍打或船體撞擊時會發(fā)出藍(lán)色冷光，形成“藍(lán)眼淚”現(xiàn)象。然而，這種現(xiàn)象并非好事，它預(yù)示著赤潮的暴發(fā)，會對海洋生態(tài)造成嚴(yán)重危害。

海洋的顏色背后蘊(yùn)含著豐富的科學(xué)知識，了解這些知識對于探索海洋科學(xué)奧秘和保護(hù)海洋資源具有重要意義。讓我們成為海洋的“知心朋友”，共同走向美好的未來！

（作者單位：上海海洋大學(xué)）

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