题目

海水为什么是蓝色

提问时间：2020-05-07

答案

海水为什么会是蓝色的呢?揭开这一奥秘的是印度著名的物理学家拉曼.1921年,拉曼在英国皇家科学学会上作了声学与光学的研究报告乘船取道地中海回印度.一天,轮船在碧波万顷的地中海航行,深蓝的海面上跃动着鱼鳞状的光斑.这时,在船的甲板上,一个年轻的母亲与她年幼的儿子的对话,引起了拉曼的极大关注.“妈妈,这个大海叫什么名字?”“地中海.”“为什么叫地中海?”“因为它处在欧亚大陆与非洲大陆之间呗.”“那它为什么是蓝色的呀?” 对儿子提出的这一问题,对答如流的母亲可被问住了.为了回答儿于的问题,这位年轻的母亲只好求助于在她身旁倾听他们母子对话的拉曼.研究光学的拉曼很自信地告诉那位小男孩说：“海水所以呈现蓝色,是因为它反射了天空的颜色.天空是蓝色的.”拉曼的这一解释在当时是得到科学界认可的.
这一解释出自英国物理学家瑞利勋爵.瑞利是一位以发现惰性气体而闻名于世的大科学家,他曾用太阳光被大气分子散射的理论解释过天空为什么是蓝色,并由此推导出,海水的蓝色是因为它反射了天空颜色的结果.拉曼回答了孩子的问题后告别了他们二人,走向甲板的另一方.但他不知是什么原因,对自己的回答总有些疑虑,转而耳边又回响起那年幼的男孩的一连串的“为什么”,内心又升起了几分愧疚.作为一个知名的科学家,他突然发现自己在不知不觉中丧失了男孩那种在“已知”中去追寻“未知”的好奇心.失去好奇心对于一位科学家来说无疑是一种悲哀.自此,拉曼在成功面前开始了对自己的反省.
回到加尔各答后,拉曼开始认识到瑞利勋爵对海水色彩的解释实验证据不足,他立即着手重新研究海水为什么呈蓝色这一问题.他从光的散射与水分子的相互作用入手,根据爱因斯坦等人提出的涨落理论,着手实验,发现了阳光穿过水、冰块及其他材料时都会发生散射现象,并获得了一些有关的数据,证明了水分子对光线的散射使海水呈现蓝色的机理,与空气中的水分子散射太阳光而使天空呈现蓝色的机理完全一致.
在此研究成果的基础上,拉曼进而又在固体、液体和气体中分别发现了一种普遍存在的光散射效应.这一发现被科学界称为“拉曼效应”.拉曼效应的发现,为20世纪初科学界最终接受光的粒子性学说提供了一个有力的证据.就是地中海轮船上那个年幼的男孩的提问,把拉曼领上了1930年的诺贝尔物理学奖的奖台,也使拉曼成为印度、同时也是亚洲历史上第一个获此殊荣的科学家.此后不久,前苏联的兰茨贝格等人在晶体中也发现了这一效应,故该效应又称为“联合散射”.海水的颜色主要是由海水的光学性质,即海水对太阳光线的吸收、反射和散射造成的.我们知道：太阳光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光复合而成,七色光波长长短不一,从红光到紫光,波长由长渐短,其中波长长的红光、橙光、黄光穿透能力强,最易被水分子所吸收.波长较短的蓝光、紫光穿透能力弱,遇到纯净海水时,最易被散射和反射.又由于人们眼睛对紫光很不敏感,往往视而不见,而对蓝光比较敏感.于是,我们所见到的海洋就呈现出一片蔚蓝色或深蓝色了.如果打一桶海水放在碗中,则海水和普通水一样,是无色透明的.其实海水看上去也不全是蓝色的,而是有红、黄、白、黑等等,五彩缤纷.因为海水颜色除了受以上因素影响外,还会受到海水中的悬浮物质、海水的深度、云层等其他因素的影响.如我国的黄海,看上去一片黄绿,这是因为古代黄河夹带的大量泥沙将海水“染黄”了.虽然现在黄河改道流入渤海,但黄海北部有宽阔的渤海海峡与之相通,加之它还有淮河等河水注入,故海面仍呈浅黄色.
亚非两洲之间的红海,因其水温很高,海里生长着一种水藻,大批死亡后呈红褐色,将海水染成红色.红海由此而得名.
而黑海,由于多瑙河、顿河、第聂伯河等河水的注入,表层密度很小,深层受地中海高盐度海水影响,密度很大.这样,上层密度小,下层密度大,且差异很大,上下层水体难以交换.黑海与地中海之间也仅有 一又窄又浅的土耳其海峡相通,使得它们之间海水也难以大量交换.这样,黑海下层海水长期处于缺氧环境,上层海水中生物分泌的秽物和各种动植物死亡后沉到深处腐烂发臭,大量污泥浊水,使海水变黑了.
北冰洋深入俄罗斯北部的白海,则是因为它的纬度较高,终年寒冷,冰雪茫茫,加之有机物含量少,海水呈现出一片白色,故名白海.