水是无色透明的,含有盐分子的海水也应是无色透明的。然而,当人们来到大海边眺望大海时,见到的海水却是蓝色的。由此艺术家们给大海一个美丽的名字:蓝色的大海。 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”。 (2) 人们常喜欢用蓝色来形容海洋。其实海水的颜色,从深蓝到碧绿,从微黄到棕红,甚至还有白色的,黑色的,并非只是蓝色。 原来,海水和普通水一样,都是无色透明的,海洋色彩是由海水的光学性质和海水中所含的悬浮物质、海水的深度、云层的特点及其他因素决定的。 大家知道,太阳光由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成,这七种颜色的光,波长各不相同,从红光到紫光,波长逐渐变短,长波的穿透能力最强,最容易被水分子吸收,短波的穿透能力弱,容易发生反射和散射。海水对不同波长的光的吸收、反射和散射的程度也不同。 光波较长的红光、橙光、黄光,射人海水后,随海洋深度的增加逐渐被吸收了。一般说来,在水深超过100米的海洋里,这三种波长的光大部分能被海水吸收,并且还能提高海水的温度。而波长较短的蓝光和紫光遇到较纯净的海水分子时就会发生强烈的散射和反射,于是人们所见到的海洋就呈现一片蔚蓝色或深蓝色了。 近岸的海水因悬浮物质增多,颗粒较大,对绿光吸收较弱,散射较强,所以多呈浅蓝色或绿色。 紫光的波长最短,反射最强烈,为什么海水不呈紫色呢?科学实验证明,原来人的眼睛是有一定偏见的,人的眼睛对紫光的感受能力很弱,所以对海水反射的紫色很不敏感,因此视而不见,相反,人的眼睛对蓝、绿光却比较敏感。 海洋绝大多数是蓝色的,如果海水中悬浮物质比较多,或者其他原因的影响,大海的颜色就不再是蓝色的了。如我国的黄海,它是古代黄河的入海口,黄河夹带的大量泥沙流入海中,把蓝色的海水“染黄”了。虽然现在的黄河改向渤海倾泻,但黄海北面经渤海海峡与渤海相通,加上它要承受淮河、灌河等河流注入的河水,所以海面仍然呈现浅黄的颜色。 在印度洋西北部,亚、非两洲之间的红海是世界上水温最高的海,海里生长着一种红褐色的海藻,由于这种海藻终年大量繁生,把海面染成一片红色,红海因此而得名。 太平洋东北部的加利福尼亚湾,南部有血红色的海藻群栖,北部有科罗拉多河在雨季时带来的大量红土,海水呈现一片红褐色,被称为朱海。 白海是北冰洋的边缘海,它深人俄罗斯西北部内陆,北极圈穿过白海。白海由于所处纬度高,气候严寒,终年冰雪茫茫,加之白海有机物含量少,海水呈现一片白色,故名“白海”。 黑海表面有顿河、第聂伯河、多鹅河等淡水注入,密度较小;黑海的深层是来自地中海的高盐水,密度较大。 上下海水之间形成了密度飞跃层,严重阻碍了上下水层的水交换。黑海通过博斯普鲁斯海峡和达达尼尔海峡与地中海进行水交换。