สีของทะเล

ประสบการณ์ของเราเองบอกเราว่า สีของทะเล สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมากตามเวลาและสถานที่: จากสีเขียวอมฟ้าเป็นสีเขียวอ่อนมากไปจนถึงสีน้ำเงินเข้ม สีเทา และสีน้ำตาล ปรากฎว่าการเปลี่ยนแปลงของสีของมหาสมุทรเป็นผลมาจากการรวมกันของปัจจัยทางกายภาพและชีวภาพ

ในบทความนี้ เราจะอธิบายโดยละเอียดว่าสีของทะเลคืออะไร ขึ้นอยู่กับว่าสีอะไร และเหตุใดเราจึงเห็นสีนั้นไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง

สีของทะเล

แน่นอนว่าน้ำบริสุทธิ์ไม่มีสี แต่ถึงกระนั้น หากเราดูที่ความลึกที่แสงเข้าถึงได้ไม่ง่าย แสงก็จะออกมาเป็นสีน้ำเงินเข้ม ดวงตาของมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ที่ สามารถตรวจจับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 380 ถึง 700 นาโนเมตร. ภายในช่วงนี้ ความยาวคลื่นต่างกันจะสอดคล้องกับสีต่างๆ ที่เราเห็นในรุ้งกินน้ำ

โมเลกุลของน้ำดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าได้ดีกว่า ได้แก่ สีแดง สีส้ม สีเหลือง และสีเขียว แล้ว, เหลือแต่สีน้ำเงินและความยาวสั้นลง. เนื่องจากแสงสีน้ำเงินมีโอกาสน้อยที่จะถูกดูดกลืน แสงจึงเข้าถึงความลึกได้ลึกกว่า ทำให้น้ำดูเป็นสีฟ้า มันเป็นเรื่องของฟิสิกส์ แต่ชีววิทยาก็มีความสำคัญเช่นกัน เพราะเป็นจุลินทรีย์ขนาดเล็กที่เรียกว่าแพลงก์ตอนพืช ซึ่งมีผลกระทบมากที่สุดต่อสีของมหาสมุทร

กระบวนการทางชีวภาพที่ส่งผลต่อสีของทะเล

มักมีขนาดเล็กกว่าเข็ม สาหร่ายเซลล์เดียวเหล่านี้ใช้เม็ดสีเขียว เพื่อจับพลังงานของดวงอาทิตย์ เปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นส่วนประกอบอินทรีย์ ที่ประกอบขึ้นเป็นร่างกายของพวกเขา ผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสงนี้ พวกมันมีหน้าที่ในการผลิตออกซิเจนประมาณครึ่งหนึ่งที่มนุษย์เรากินเข้าไป

โดยพื้นฐานแล้ว แพลงก์ตอนพืชดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าสีแดงและสีน้ำเงินในสเปกตรัมที่มองเห็น แต่จะสะท้อนสีเขียว ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมน้ำที่พวกมันอาศัยอยู่จึงปรากฏเป็นสีเขียว การกำหนดสีของมหาสมุทรไม่ได้เป็นเพียงการออกกำลังกายเพื่อความสวยงามเท่านั้น

นักวิทยาศาสตร์ได้ติดตามมหาสมุทรด้วยความช่วยเหลือของดาวเทียมมาตั้งแต่ปี 1978 และในขณะที่ภาพถ่ายมีคุณค่าทางสุนทรียะ แต่ก็มีจุดประสงค์อื่น: สามารถใช้ศึกษามลภาวะและแพลงก์ตอนพืชได้. การเปลี่ยนแปลงของปริมาณของธาตุทั้งสองนี้ และจำนวนที่เพิ่มขึ้นหรือลดลงนั้น อาจเป็นสัญญาณของภาวะโลกร้อนได้เช่นกัน ยิ่งมีแพลงก์ตอนพืชบนผิวน้ำทะเลมากเท่าไร คาร์บอนไดออกไซด์ก็จะจับจากชั้นบรรยากาศมากขึ้นเท่านั้น แต่นักวิทยาศาสตร์จะกำหนดสีของทะเลและมหาสมุทรได้อย่างไร?

การศึกษาทางวิทยาศาสตร์

เทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดคือการใช้ดาวเทียมกับเครื่องมือวัดความเข้มของแสงที่มองเห็นได้จากน้ำ แสงแดดส่วนใหญ่ใกล้ผิวน้ำทะเลถูกจับโดยอนุภาคในอากาศ ส่วนที่เหลือจะถูกดูดซึมได้ดีหรือกระจายตัวในน้ำ แต่แสงประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์จะสะท้อนกลับในชั้นบรรยากาศและอาจย้อนกลับมาที่ดาวเทียม ซึ่งวัดว่าแสงนี้มีค่าเท่าใด พบในสเปกตรัมสีเขียวหรือสีน้ำเงิน คอมพิวเตอร์ใช้ข้อมูลนี้เพื่อประเมินปริมาณคลอโรฟิลล์ในน้ำ การศึกษาสีของมหาสมุทรยังให้ผลลัพธ์ที่สำคัญกว่า

ปีที่แล้ว นักวิจัยสหรัฐตีพิมพ์ผลการศึกษาที่ระบุว่า ระดับคลอโรฟิลล์ในมหาสมุทรโลกเปลี่ยนแปลงไประหว่างปี 1998 ถึง 2012 ไม่พบแนวโน้มในการศึกษา แต่การเปลี่ยนแปลงสีที่บันทึกไว้โดยดาวเทียมแสดงให้เห็นว่าระดับคลอโรฟิลล์ลดลงในบางส่วนของซีกโลกเหนือและเพิ่มขึ้นในบางส่วนของภาคใต้

สิ่งนี้ทำให้บางคนเชื่อว่าบริเวณที่มีคลอโรฟิลล์ต่ำในมหาสมุทรที่เรียกว่า "ทะเลทรายทางทะเล" กำลังขยายตัวเนื่องจากอุณหภูมิน้ำทะเลที่สูงขึ้น แต่บางคนบอกว่ายังไม่มีข้อมูลเพียงพอที่จะแสดงว่าภาวะโลกร้อนส่งผลต่อระดับแพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทรอย่างไร ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงได้ตามธรรมชาติในรอบ 15 ปีหรือมากกว่านั้น

ผลการศึกษาบางชิ้นแนะนำว่านักวิทยาศาสตร์จะต้องเฝ้าติดตามสีของมหาสมุทรเป็นเวลานานกว่า 40 ปีจึงจะสรุปได้ เมื่อนั้นเราจะสามารถระบุได้ว่าสีของมหาสมุทรมีการเปลี่ยนแปลงหรือไม่และในระดับใด ดังนั้นเพื่อให้ทราบว่ามนุษย์มีอิทธิพลใดๆ ต่อระดับของแพลงตอนที่มีอยู่หรือไม่ และส่งผลต่อวัฏจักรคาร์บอน

ทะเลในปี 2100 จะเป็นสีอะไร?

ภาวะโลกร้อนเปลี่ยนแปลงการหมุนเวียนของมหาสมุทรและส่วนของน้ำลึกที่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ แพลงก์ตอนพืชต้องการแสง (พลังงาน) และสารอาหาร สารอาหารเหล่านี้ส่วนใหญ่มาจากส่วนลึก. การเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากภาวะโลกร้อนทำให้สารอาหารไปถึงพื้นผิวน้อยลง ดังนั้นแพลงก์ตอนพืชจึงมีแนวโน้มที่จะลดลงในหลายส่วนของมหาสมุทร

สีของทะเลขึ้นอยู่กับว่ารังสีของดวงอาทิตย์ทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบของน้ำอย่างไร นอกจากนี้ โมเลกุลของน้ำยังดูดซับแสงแดดเกือบทั้งหมด ยกเว้นสีน้ำเงิน ดังนั้นสีน้ำเงินจึงสะท้อนออกมา

ในทางกลับกัน น้ำทะเลไม่เพียงแต่มีน้ำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพืช จุลินทรีย์ และอินทรียวัตถุอื่นๆ ด้วย ตัวอย่างหนึ่งคือแพลงก์ตอนพืชซึ่งมีคลอโรฟิลล์ซึ่งเป็นเม็ดสีสีเขียวที่ดูดซับแสงแดดซึ่งพืชต้องการสร้างอาหาร นอกจากนี้ แสงส่วนใหญ่ที่สะท้อนโดยแพลงก์ตอนพืชยังเป็นสีเขียว ด้วยเหตุนี้หลายส่วนของมหาสมุทรจึงมีสีเขียว

อย่างไรก็ตามในขณะที่มหาสมุทรอบอุ่น แพลงก์ตอนพืชบางชนิดอาจสูญพันธุ์ บางชนิดอาจเจริญเติบโต และบางชนิดอาจอพยพไปยังภูมิภาคต่างๆ อุณหภูมิยังส่งผลต่ออัตราการเติบโตของแพลงก์ตอนพืช บางชนิดปรับให้เข้ากับน้ำอุ่นได้เร็วกว่าบางชนิดที่ปรับให้เข้ากับน้ำเย็น ดังนั้นในพื้นที่ที่มีน้ำอุ่นขึ้น อาจมีสารอาหารมากกว่า ดังนั้นจะมีความแตกต่างในระดับภูมิภาคในองค์ประกอบ จำนวน และการกระจายของชุมชนจุลินทรีย์ในทะเลที่สร้างสีสันให้กับน้ำ

สีของแบบจำลองที่ใช้ศึกษาวิวัฒนาการ ถูกนำมาใช้ทำนายการเปลี่ยนแปลงของแพลงก์ตอนพืชเช่น สาหร่ายบุปผาในท้องถิ่นหรือการทำให้เป็นกรดในมหาสมุทร

ฉันหวังว่าจากข้อมูลนี้ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมว่าสีของทะเลคืออะไรและขึ้นอยู่กับปัจจัยอะไรบ้าง