لماذا اللون الأزرق للمحيطات رغم أن الماء لا لون له؟

عندما كنا صغاراً، ذهبنا إلى الشاطئ وينينا قصوراً من الرمال. ذهبنا أيضاً للسباحة وتمتعنا بمياه المحيط الزرقاء. أذكر جيداً كيف كان لون المحيط أزرق ولكن حين حاولت أن أحمل ماء المحيط بين راحتي يدي، ظهر الماء شفافًا بلا لون.

لم أستطع تفسير تلك الظاهرة حينها؛ وكأي طفل شعرت بالدهشة، وكأن الطبيعة تداعبني ببعض الخدع السحرية. ولكن هل حقاً ماء المحيطات أو البحار أزرق اللون، أم أن الطبيعة لديها بعض الخدع البصرية؟

لكي نفهم سبب هذه الظاهرة يجب أولاً أن نتعرف على الطيف المرئي.

اقرأ أيضًا: كتاب المناظر.. أول خطوة في معرفة الضوء لابن الهيثم !

الطيف المرئي هو عبارة عن موجات الضوء وتعرف أيضاً بالموجات الكهرومغناطيسية. يتكون ذلك الطيف من سبعة ألوان وهي: أحمر، برتقالي، أصفر، أخضر، أزرق، نيلي، بنفسجي.

يتميز الطيف المرئي أو الضوء بوجه عام بعدة صفات تميزه وتجعله ذا طبيعة كهرومغناطيسية. مثلاً؛ لكل من هذه الألوان (الموجات) طول موجي معين يختلف عن الآخر، ولكن تتفق جميعاً في السرعة، وهي سرعة الضوء التي تساوي 300000 كم/ثانية.

كما تنتشر تلك الموجات في خطوط مستقيمة ويمكن أن تسير في الفراغ أو في الأوساط الشفافة أو شبه الشفافة كالماء.

وترجع تسميته بالطيف المرئي إلى قدرة العين البشرية على رؤيته وتمييزه؛ لذلك فهو مرئي. وكما توجد أصوات لا يمكن للأذن البشرية سماعها، هناك بعض الموجات الكهرومغناطيسية لا تستطيع العين البشرية إدراكها؛ ولكن يمكننا فقط رؤية الموجات التي يتراوح طولها الموجي بين 380- 750 نانومتراً. (النانومتر= 1 على مليار من المتر).

وتقع ترددات الموجات التي يمكننا رؤيتها بين 400-790 تيراهيرتز. وتقوم أدمغتنا بتفسير تلك الموجات في صورة ألوان مختلفة حيث أن اللون الأحمر هو أكبرها في الطول، والبنفسجي هو أقصرها. ويعتقد العلماء أن الألوان ذات الطول الموجي الطويل تأتي من الأماكن الأكثر ظلمةً وبرودةً فى الفضاء، بينما تأتي الألوان ذات الطول القصير من الأماكن المفعمة بالضوء والطاقة.

ولعلنا مررنا بتجربة تحليل الضوء الأبيض إلى ألوانه الأساسية في صف العلوم باستخدام الموشور الزجاجي.

يقوم الموشور بتوجيه كل طول موجي بزاوية محددة؛ فيظهر لنا الضوء الأبيض بألوانه الأصلية بعد تحليل طيفها، الأمر الذي اكتشفه العالم إسحق نيوتن عام 1666 عندما مرر ضوء الشمس الأبيض عبر موشور زجاجي فتحلل الضوء إلى ألوانه الأصلية. ومن قبل نيوتن كان هناك الكثير من العلماء الذين أدركوا تحلل الضوء، ولكن نيوتن هو أول من أدرك أن الضوء الأبيض يتكون من مزيج من الألوان. كما أدرك نيوتن أن تلك الظاهرة تحدث عند مرور الضوء من وسط شفاف إلى وسط شفاف آخر.

ومن المثير للاهتمام أن البشر قد يختلفون في استقبالهم لتلك الألوان، فيمكن لبعض البشر أن يروا أبعد من غيرهم في نطاق الأشعة فوق البنفسجية أو تحت الحمراء.

اقرأ أيضًا:  الأكسجين الذي نتنفسه.. من أين يأتي حقًّا؟

يعتقد الكثير من الناس أن لون المحيط أزرق لأنه يعكس لون السماء؛ وهو ليس صحيحاً. المياه النقية صافية تماماً؛ بل إنها شفافة. ولكن وجود كمية كبيرة من الماء مثل ماء المحيط مع العمق الكبير للقاع بحيث لا توجد انعكاسات للضوء من القاع، يجعل الماء يظهر باللون الأزرق الداكن.

ويرجع ظهور الماء باللون الأزرق الداكن إلى ظاهرة امتصاص الضوء وتشتته. تنتشر وتتشتت الأطوال الموجية الزرقاء للضوء بسبب مياه المحيط تماماً كما يحدث تشتت للضوء الأزرق في السماء. لكن سر لون مياه المحيط الأزرق يكمن في الامتصاص الذي يمثل عاملاً أكبر بكثير من تشتت الضوء.

في الماء، يكون امتصاص طيف اللون الأحمر هو الأكبر وأضعف وأقل للون الأزرق، وبالتالي يمتص المحيط الضوء الأحمر بسرعة تاركاً الأزرق. تقوم المياه بامتصاص كل أشعة الشمس التي تدخل المحيط تقريبًا، باستثناء المناطق القريبة جداً من الساحل.

يتم امتصاص الأطوال الموجية الحمراء والصفراء والخضراء لأشعة الشمس بواسطة جزيئات الماء في المحيط. عندما يقع ضوء الشمس على سطح المحيط، تنعكس نسبة قليلة من الضوء عن السطح؛ ولكن معظمه يخترق سطح المحيط ويتفاعل مع جزيئات الماء التي يصادفها، ويتم امتصاص معظم الأطوال الموجية للضوء- الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر- بحيث يتكون الضوء المتبقي الذي نراه من الأزرق والبنفسجي ذي الطول الموجي الأقصر الذي يسهل تناثره. وهذا هو نفس سبب ظهور السماء باللون الأزرق أيضاً.

ويزداد تشتت الضوء كلما زادت الجزيئات المعلقة في الماء. وجود الرمال والطمي بفعل المد والجزر أو الرياح، ووجود بعض الجسيمات الأخرى مثل خلايا العوالق النباتية التي تعرف بالـ Phytoplankton، أو الطحالب يؤدي إلى تغير بعض الخصائص والألوان الممتصة.

ولعل المادة الأكثر أهمية لامتصاص الضوء في المحيطات هي الكلوروفيل. الكلوروفيل هي المادة التي تستخدمها العوالق النباتية (Phytoplankton) في إنتاج الكربون في عملية التمثيل الضوئي.

بسبب هذه الصبغة الخضراء –الكلوروفيل– تقوم العوالق النباتية بامتصاص الأجزاء الحمراء والزرقاء من طيف الضوء بشكل خاص (لعملية التمثيل الضوئي) وتعكس الضوء الأخضر. الأمر الذي يجعل سطح المحيط يظهر فوق المناطق ذات التركيزات العالية من العوالق النباتية بأطياف معينة من الأزرق والأخضر بدرجة تتناسب مع نوع وكثافة العوالق النباتية في تلك البقعة، وبالتالي فإنه كلما ازداد عدد العوالق النباتية في الماء، ظهر الماء أكثر اخضراراً، وكلما قلت العوالق النباتية، كان لون المياه أكثر زرقة.

توجد بعض المواد الأخرى التي قد تكون مذابة في الماء ولديها القدرة أيضاً على امتصاص الضوء؛ ولأن معظم هذه المواد تتكون من الكربون العضوي، يطلق عليها العلماء أنها مواد عضوية مُذابة ملونة.

اقرأ أيضًا: منها قصر كليوباترا في الإسكندرية .. تعرف على أهم المدن والمعالم الأثرية الغارقة تحت الماء