海水為什么會(huì)是藍(lán)色的呢?揭開(kāi)這一奧秘的是印度著名的物理學(xué)家拉曼.1921年,拉曼在英國(guó)皇家科學(xué)學(xué)會(huì)上作了聲學(xué)與光學(xué)的研究報(bào)告乘船取道地中海回印度.一天,輪船在碧波萬(wàn)頃的地中海航行,深藍(lán)的海面上躍動(dòng)著魚(yú)鱗狀的光斑.這時(shí),在船的甲板上,一個(gè)年輕的母親與她年幼的兒子的對(duì)話,引起了拉曼的極大關(guān)注.“媽媽,這個(gè)大海叫什么名字?”“地中海.”“為什么叫地中海?”“因?yàn)樗幵跉W亞大陸與非洲大陸之間唄.”“那它為什么是藍(lán)色的呀?” 對(duì)兒子提出的這一問(wèn)題,對(duì)答如流的母親可被問(wèn)住了.為了回答兒于的問(wèn)題,這位年輕的母親只好求助于在她身旁傾聽(tīng)他們母子對(duì)話的拉曼.研究光學(xué)的拉曼很自信地告訴那位小男孩說(shuō)：“海水所以呈現(xiàn)藍(lán)色,是因?yàn)樗瓷淞颂炜盏念伾?天空是藍(lán)色的.”拉曼的這一解釋在當(dāng)時(shí)是得到科學(xué)界認(rèn)可的.
這一解釋出自英國(guó)物理學(xué)家瑞利勛爵.瑞利是一位以發(fā)現(xiàn)惰性氣體而聞名于世的大科學(xué)家,他曾用太陽(yáng)光被大氣分子散射的理論解釋過(guò)天空為什么是藍(lán)色,并由此推導(dǎo)出,海水的藍(lán)色是因?yàn)樗瓷淞颂炜疹伾慕Y(jié)果.拉曼回答了孩子的問(wèn)題后告別了他們二人,走向甲板的另一方.但他不知是什么原因,對(duì)自己的回答總有些疑慮,轉(zhuǎn)而耳邊又回響起那年幼的男孩的一連串的“為什么”,內(nèi)心又升起了幾分愧疚.作為一個(gè)知名的科學(xué)家,他突然發(fā)現(xiàn)自己在不知不覺(jué)中喪失了男孩那種在“已知”中去追尋“未知”的好奇心.失去好奇心對(duì)于一位科學(xué)家來(lái)說(shuō)無(wú)疑是一種悲哀.自此,拉曼在成功面前開(kāi)始了對(duì)自己的反省.
回到加爾各答后,拉曼開(kāi)始認(rèn)識(shí)到瑞利勛爵對(duì)海水色彩的解釋實(shí)驗(yàn)證據(jù)不足,他立即著手重新研究海水為什么呈藍(lán)色這一問(wèn)題.他從光的散射與水分子的相互作用入手,根據(jù)愛(ài)因斯坦等人提出的漲落理論,著手實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了陽(yáng)光穿過(guò)水、冰塊及其他材料時(shí)都會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象,并獲得了一些有關(guān)的數(shù)據(jù),證明了水分子對(duì)光線的散射使海水呈現(xiàn)藍(lán)色的機(jī)理,與空氣中的水分子散射太陽(yáng)光而使天空呈現(xiàn)藍(lán)色的機(jī)理完全一致.
在此研究成果的基礎(chǔ)上,拉曼進(jìn)而又在固體、液體和氣體中分別發(fā)現(xiàn)了一種普遍存在的光散射效應(yīng).這一發(fā)現(xiàn)被科學(xué)界稱為“拉曼效應(yīng)”.拉曼效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),為20世紀(jì)初科學(xué)界最終接受光的粒子性學(xué)說(shuō)提供了一個(gè)有力的證據(jù).就是地中海輪船上那個(gè)年幼的男孩的提問(wèn),把拉曼領(lǐng)上了1930年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)臺(tái),也使拉曼成為印度、同時(shí)也是亞洲歷史上第一個(gè)獲此殊榮的科學(xué)家.此后不久,前蘇聯(lián)的蘭茨貝格等人在晶體中也發(fā)現(xiàn)了這一效應(yīng),故該效應(yīng)又稱為“聯(lián)合散射”.海水的顏色主要是由海水的光學(xué)性質(zhì),即海水對(duì)太陽(yáng)光線的吸收、反射和散射造成的.我們知道：太陽(yáng)光是由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光復(fù)合而成,七色光波長(zhǎng)長(zhǎng)短不一,從紅光到紫光,波長(zhǎng)由長(zhǎng)漸短,其中波長(zhǎng)長(zhǎng)的紅光、橙光、黃光穿透能力強(qiáng),最易被水分子所吸收.波長(zhǎng)較短的藍(lán)光、紫光穿透能力弱,遇到純凈海水時(shí),最易被散射和反射.又由于人們眼睛對(duì)紫光很不敏感,往往視而不見(jiàn),而對(duì)藍(lán)光比較敏感.于是,我們所見(jiàn)到的海洋就呈現(xiàn)出一片蔚藍(lán)色或深藍(lán)色了.如果打一桶海水放在碗中,則海水和普通水一樣,是無(wú)色透明的.其實(shí)海水看上去也不全是藍(lán)色的,而是有紅、黃、白、黑等等,五彩繽紛.因?yàn)楹Ｋ伾耸芤陨弦蛩赜绊懲?還會(huì)受到海水中的懸浮物質(zhì)、海水的深度、云層等其他因素的影響.如我國(guó)的黃海,看上去一片黃綠,這是因?yàn)楣糯S河夾帶的大量泥沙將海水“染黃”了.雖然現(xiàn)在黃河改道流入渤海,但黃海北部有寬闊的渤海海峽與之相通,加之它還有淮河等河水注入,故海面仍呈淺黃色.
亞非兩洲之間的紅海,因其水溫很高,海里生長(zhǎng)著一種水藻,大批死亡后呈紅褐色,將海水染成紅色.紅海由此而得名.
而黑海,由于多瑙河、頓河、第聶伯河等河水的注入,表層密度很小,深層受地中海高鹽度海水影響,密度很大.這樣,上層密度小,下層密度大,且差異很大,上下層水體難以交換.黑海與地中海之間也僅有 一又窄又淺的土耳其海峽相通,使得它們之間海水也難以大量交換.這樣,黑海下層海水長(zhǎng)期處于缺氧環(huán)境,上層海水中生物分泌的穢物和各種動(dòng)植物死亡后沉到深處腐爛發(fā)臭,大量污泥濁水,使海水變黑了.
北冰洋深入俄羅斯北部的白海,則是因?yàn)樗木暥容^高,終年寒冷,冰雪茫茫,加之有機(jī)物含量少,海水呈現(xiàn)出一片白色,故名白海.