Những sắc màu mê hoặc của biển đã khơi dậy trí tưởng tượng của con người trong hàng thế kỷ. Từ màu xanh thẳm của biển khơi đến màu ngọc lam của vùng nước nhiệt đới, màu sắc của nước biển có thể biến đổi đáng kể.

Hiện tượng này có thể được giải thích bởi nhiều yếu tố, bao gồm sự hấp thụ và tán xạ ánh sáng, sự hiện diện của các chất hòa tan, độ sâu của nước, và các sinh vật sống trong đó.

Hiểu được những yếu tố này sẽ giúp chúng ta trân trọng hơn bảng màu thay đổi không ngừng của các đại dương trên thế giới.

Sự hấp thụ và tán xạ ánh sáng

Nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt về màu sắc của nước biển là cách ánh sáng tương tác với các phân tử nước. Khi ánh sáng mặt trời xuyên qua đại dương, nó được cấu thành từ nhiều màu sắc khác nhau, hay còn gọi là các bước sóng. Nước hấp thụ ánh sáng đỏ từ đầu phổ hiệu quả hơn so với ánh sáng xanh. Do đó, các bước sóng màu đỏ, cam, và vàng bị hấp thụ nhanh chóng khi chúng xâm nhập vào nước, trong khi các bước sóng màu xanh và xanh lục có thể xuyên sâu hơn. Sự hấp thụ chọn lọc này làm cho nước trông có màu xanh hoặc xanh lục đối với mắt chúng ta.

Tán xạ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định màu sắc của nước biển. Khi ánh sáng va chạm vào các phân tử nước và các hạt nhỏ trong nước, nó bị tán xạ theo nhiều hướng khác nhau. Quá trình tán xạ này, được gọi là tán xạ Rayleigh, hiệu quả hơn với các bước sóng ngắn hơn, như ánh sáng xanh. Do đó, ánh sáng xanh tán xạ làm tăng cường sự xuất hiện của màu xanh trong nước. Ở những khu vực có ít tán xạ hơn, như ở vùng nước sâu, hiệu ứng hấp thụ chiếm ưu thế, làm cho nước có màu xanh đậm hơn.

Vai trò của các chất hòa tan

Sự hiện diện của các chất hòa tan khác nhau trong nước biển cũng có thể ảnh hưởng đến màu sắc của nó. Ví dụ, ở các vùng ven biển nơi sông đổ vào đại dương, nước thường có màu nâu hoặc xanh lục do sự hiện diện của các chất lơ lửng và vật chất hữu cơ. Những chất này có thể hấp thụ và tán xạ ánh sáng khác biệt so với nước tinh khiết, làm thay đổi màu sắc tổng thể. Thêm vào đó, sự hiện diện của các hợp chất hữu cơ hòa tan, như tannin từ cây cỏ đang phân hủy, có thể làm cho nước có màu vàng hoặc nâu

Ở những khu vực có nồng độ thực vật phù du cao và các loài thực vật siêu nhỏ sống trong đại dương, nước có thể trông xanh lục. Điều này là do thực vật phù du chứa chất diệp lục, một loại sắc tố hấp thụ ánh sáng đỏ và xanh lam, đồng thời phản xạ ánh sáng xanh lục. Trong các đợt nở hoa của tảo, khi số lượng thực vật phù du bùng nổ, nước có thể chuyển sang màu xanh lục rực rỡ. Hiện tượng này đặc biệt phổ biến ở những vùng nước giàu dinh dưỡng, nơi hiện tượng trồi lên mang các chất dinh dưỡng từ đáy đại dương lên bề mặt, thúc đẩy sự phát triển của thực vật phù du.

Vai trò của độ sâu và cảm nhận màu sắc

Độ sâu của nước cũng ảnh hưởng đến màu sắc của nó. Ở những vùng nước nông, đáy biển phản xạ ánh sáng mặt trời, điều này có thể làm tăng cường các màu sắc nhất định tùy thuộc vào thành phần của đáy biển. Ví dụ, đáy cát có thể phản xạ nhiều ánh sáng vàng và đỏ hơn, làm cho nước có màu ngọc lam hoặc màu nước biển. Ngược lại, các khu vực có đáy tối, đá hoặc bùn có thể hấp thụ nhiều ánh sáng hơn, dẫn đến nước có màu tối hoặc mờ hơn.

Ở vùng nước sâu hơn, màu sắc có xu hướng đậm hơn. Độ sâu càng lớn, càng nhiều ánh sáng bị hấp thụ, và ít ánh sáng hơn có thể tán xạ trở lại bề mặt. Đây là lý do tại sao vùng biển khơi thường có màu xanh đậm hoặc thậm chí gần như đen ở những vùng sâu. Độ trong suốt của nước cũng đóng vai trò quan trọng — nước trong hơn cho phép ánh sáng xuyên sâu hơn, làm tăng thêm màu xanh lam.

Đời sống biển và màu sắc nước

Đời sống biển, đặc biệt là các quần thể lớn của một số loài, có thể ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc của nước biển. Chẳng hạn, các rạn san hô thường phát triển mạnh ở những vùng nước nông, trong và có thể đóng góp vào màu xanh ngọc lục bảo thường thấy ở biển nhiệt đới. San hô cùng với tảo cộng sinh sống trong nó, có thể ảnh hưởng đến sự hấp thụ và phản xạ ánh sáng, tạo ra một loạt các màu sắc rực rỡ.

Sứa và các loài sinh vật nổi dạng gel khác cũng có thể ảnh hưởng đến màu sắc nước. Một số loài sứa có khả năng phát sáng sinh học, tức là chúng có thể phát ra ánh sáng. Mặc dù hiệu ứng này rõ ràng hơn vào ban đêm, nhưng các bầy lớn của các sinh vật phát sáng sinh học có thể làm cho nước có vẻ như là đang sáng lên.

Tác động của các hoạt động con người

Các hoạt động của con người cũng có thể làm thay đổi màu sắc của nước biển. Ô nhiễm, chẳng hạn như sự cố tràn dầu, có thể tạo ra một lớp màng trên bề mặt nước, phản chiếu ánh sáng theo cách làm thay đổi màu sắc của nước. Nước chảy ra từ các khu vực nông nghiệp có thể mang theo chất dinh dưỡng vào đại dương, dẫn đến sự bùng phát của tảo làm nước chuyển màu xanh lục hoặc đỏ. Thêm vào đó, việc xây dựng và nạo vét có thể khuấy động trầm tích, làm cho nước trở nên nâu hoặc mờ đục.

Màu sắc của nước biển là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa các yếu tố tự nhiên và do con người gây ra. Sự hấp thụ và tán xạ ánh sáng, sự hiện diện của các chất hòa tan, độ sâu của nước, đời sống biển, và các hoạt động của con người đều góp phần vào màu sắc đa dạng và năng động của đại dương. Bằng cách hiểu những yếu tố này, chúng ta có thể đánh giá cao hơn vẻ đẹp và sự phức tạp của các đại dương trên hành tinh chúng ta và tầm quan trọng của việc bảo vệ sự cân bằng mong manh của chúng cho các thế hệ tương lai.