Чому Земля блакитна з космосу (І справа зовсім не в кольорі неба)
Марс червоний. Місяць попелясто-сіра. Сатурн жовтий. Сонце сліпуче біле. Але наша планета, навіть якщо дивитися на неї з глибин космосу, навіть якщо ми трохи піднімаємося над атмосферою, на низькій навколоземній орбіті, або якщо відлітаємо до зовнішніх країв Сонячної системи — наша блакитна планета. Чому? Що робить її блакитною? Очевидно, не вся блакитна планета. Хмари білі, відбивають білий, пряме сонячне світло на дивлячись зверху. Лід, наприклад, на полярних полюсах, білий з тієї ж причини. Континенти коричневі або зелені, якщо дивитися здалеку, залежно від пори року, рельєфу та рослинності.
З цього можна зробити важливий висновок: Земля блакитна не тому, що блакитне небо. Якби це було так, все світло, відбите від поверхні, було б блакитним, але ми цього не спостерігаємо. Але є натяк, який залишають істинно сині частини планети: моря та океани Землі. Відтінок синього, який має вода, залежить від її глибини. Якщо придивитися до знімку нижче, видно, що водні регіони, що обрамляють континенти (вздовж континентального шельфу), мають світліший відтінок синього, ніж глибокі темні місця океану.
Можливо, ви чули, що океан синій, бо небо блакитне, а вода відбиває небо. Синє небо, це точно. І небо блакитне, оскільки наша атмосфера ефективніше розсіює блакитний (з короткою довжиною хвилі), ніж червоне світло (з довшою хвилею). Звідси:
- Небо здається блакитним протягом дня, оскільки короткохвильове світло, що потрапляє в атмосферу, розсіюється у всіх напрямках, і більше «синього» потрапляє в наші очі порівняно з іншими.
- Сонце і Місяць виглядають червоними на сході та заході сонця, оскількиблакитне світло, проходячи через товсті шари атмосфери, розсіюється, а залишається переважно насичене червоне світло, яке і потрапляє нам у вічі.
- Місяць виявляється червоним під час повного місячного затемнення: червоне світло, проходячи через нашу атмосферу, падатиме на поверхню Місяця, тоді як блакитне світло з легкістю розсіюється.
Але якби пояснення було таким, що океан відбиває небо, ми б не бачили цих відтінків синього, коли б дивилися на глибшу воду. За фактом, якби ви зробили знімок під водою при природному освітленні, без додаткових джерел світла, ви побачили б — навіть на найскромнішій глибині, — що все має синюватий відтінок.
Чи бачите, океан складається з молекул води, а вода — як і всі молекули — вибірково поглинає світло певних довжин хвиль. Найпростіше воді поглинути інфрачервоне, ультрафіолетове та червоне світло. Це означає, що якщо ви поринете голову у воду навіть на скромній глибині, ви будете захищені від Сонця, від ультрафіолетового випромінювання і все здаватиметься блакитним: червоне світло буде виключено.
Пірніть глибше - пропаде і помаранчевий.
Ще нижче – жовтий, зелений, фіолетовий.
Занурившись у багато кілометрів, ми виявимо, що зник і блакитний, хоча він зникне останнім.
Саме тому глибини океану темно-сині: всі інші довжини хвиль поглинаються, а у самого синього найвища ймовірність відбитися і знову відправитися у Всесвіт. З тієї ж причини, якби Земля була повністю покрита океаном, відбивалося б лише 11% видимого сонячного світла: океан чудово поглинає сонячне світло.
Оскільки 70% поверхні світу покрито океаном, і здебільшого глибоким океаном, наш світ здається блакитним здалеку.
Уран і Нептун, два інших блакитних світу Сонячної системи, мають атмосфери, що складаються переважно з водню, гелію та метану. (Нептун багатший льодами і має більш широке розмаїття компонентів, отже, має інший відтінок). У досить великих концентраціях, метан трохи краще поглинає червоне світло і краще відображає блакитний, ніж інші довжини хвиль, тоді як водень і гелій практично прозорі для всіх частот видимого світла. У разі блакитних газових гігантів дійсно має значення колір неба.
Але на землі? Наша атмосфера досить тонка, щоб не впливати на забарвлення планети. Небо та океан блакитні зовсім не через відображення; вони блакитні, сині, але кожен з власної волі. Якщо прибрати океани, людина на поверхні все одно бачитиме блакитне небо, і якщо прибрати наше небо (і при цьому залишити незбагненним чином рідку воду на поверхні), наша планета також залишиться блакитною.