Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Цвет воды в различных условиях
Water color in different conditions
Книга Джеймса Макбрайда
the book by James McBride
Цвет воды меняется в зависимости от окружающих условий, в которых она находится. Хотя небольшие объемы воды кажутся бесцветными, чистая вода имеет слегка голубоватый оттенок, который становится более насыщенным с увеличением толщины рассматриваемого слоя. Оттенок воды – это внутреннее свойство, обусловленное избирательным поглощением и рассеянием синего света. Растворенные вещества или взвешенные примеси могут придавать воде другой цвет.
The color of water varies with the ambient conditions in which that water is present. While relatively small quantities of water appear to be colorless, pure water has a slight blue color that becomes deeper as the thickness of the observed sample increases. The hue of water is an intrinsic property and is caused by selective absorption and scattering of blue light. Dissolved elements or suspended impurities may give water a different color.
Внутренний цвет
Внутренний цвет жидкой воды можно продемонстрировать, взглянув на источник белого света через длинную трубу, заполненную очищенной водой и закрытую с обоих концов прозрачным окном. Светло-синий цвет вызван слабым поглощением в красной части видимого спектра. Поглощения в видимом спектре обычно связаны с возбуждением электронных энергетических состояний в веществе. Вода представляет собой простую трехатомную молекулу, H2O, и все ее электронные поглощения происходят в ультрафиолетовой области электромагнитного спектра и, следовательно, не отвечают за цвет воды в видимой области спектра. Молекула воды имеет три основных вибрационных режима. Две вибрации растяжения OH связей в газообразном состоянии воды происходят при = 3650 см и = 3755 см−1. Поглощение вследствие этих вибраций происходит в инфракрасной области спектра. Поглощение в видимом спектре обусловлено главным образом гармоническим = 14,318 см, что эквивалентно длине волны 698 нм. В жидком состоянии при 20°C эти вибрации смещаются в красный цвет посредством водородных связей, в результате чего происходит красное поглощение при 740 нм, другие гармоники, такие как красное поглощение при 660 нм. Кривая поглощения для тяжелой воды (DO) имеет аналогичную форму, но смещается дальше к инфракрасному концу спектра, потому что вибрационные переходы имеют более низкую энергию. По этой причине тяжелая вода не поглощает красный свет, и, следовательно, большие объемы DO не имеют характерного цвета циана более распространенной легкой воды (HO). Интенсивность поглощения заметно снижается с каждым последовательным овертоном, в результате чего очень слабо поглощается третий овертон. По этой причине длина трубы должна быть не менее метра, а вода должна быть очищена микрофильтрацией для удаления любых частиц, которые могут вызвать рассеивание Mie.
The intrinsic color of liquid water may be demonstrated by looking at a white light source through a long pipe that is filled with purified water and closed at both ends with a transparent window. The light cyan color is caused by weak absorption in the red part of the visible spectrum. Absorptions in the visible spectrum are usually attributed to excitations of electronic energy states in matter. Water is a simple three atom molecule, H2O, and all its electronic absorptions occur in the ultraviolet region of the electromagnetic spectrum and are therefore not responsible for the color of water in the visible region of the spectrum. The water molecule has three fundamental modes of vibration. Two stretching vibrations of the O–H bonds in the gaseous state of water occur at = 3650 cm and = 3755 cm−1. Absorption due to these vibrations occurs in the infrared region of the spectrum. The absorption in the visible spectrum is due mainly to the harmonic = 14,318 cm, which is equivalent to a wavelength of 698 nm. In liquid state at 20°C these vibrations are red shifted by hydrogen bonding, resulting in red absorption at 740 nm, other harmonics such as giving red absorption at 660 nm. The absorption curve for heavy water (DO) is of a similar shape, but is shifted further towards the infrared end of the spectrum, because the vibrational transitions have a lower energy. For this reason, heavy water does not absorb red light and thus large bodies of DO would lack the characteristic cyan color of the more commonly found light water (HO). Absorption intensity decreases markedly with each successive overtone, resulting in very weak absorption for the third overtone. For this reason, the pipe needs to have a length of a meter or more and the water must be purified by microfiltration to remove any particles that could produce Mie scattering.
Цвет озер и океанов
Озера и океаны выглядят синие по нескольким причинам. Во-первых, поверхность воды отражает цвет неба, который варьируется от синего до светло-голубого. Это распространенное заблуждение, что это отражение является единственной причиной, по которой водоемы выглядят синие, хотя это может способствовать. Этот вклад обычно заставляет водоем выглядеть более синего цвета, чем синього, в зависимости от того, насколько ярко небо. Вода в бассейнах с белой краской по бокам и дну будет выглядеть синией, даже в крытых бассейнах, где нет неба, отражающегося. Чем глубже бассейн, тем ярче цвет. Некоторые из лучей, попадающих на поверхность океана, отражаются, но большая часть проникает в поверхность воды, взаимодействуя с молекулами воды и другими веществами в воде. Молекулы воды могут вибрировать в трех различных режимах, когда они взаимодействуют со светом. Красные, оранжевые и желтые длины волн света поглощаются, поэтому оставшийся видимый свет состоит из зеленых, синих и синих длин волн. Это главная причина, по которой океан имеет цвет циана. Относительный вклад отраженного крышного фонаря и света, рассеянного обратно из глубин, сильно зависит от угла наблюдения. Рассеивание частиц также играет важную роль в цвете озер и океанов, вызывая зеленый или синий оттенок воды в разных местах. Несколько десятков метров воды поглощают весь свет, поэтому без рассеивания все водоемы будут казаться черными. Поскольку в большинстве озер и океанов есть подвешенные живые вещества и минеральные частицы, свет сверху рассеивается, а часть его отражается вверх. Рассеивание от подвешенных частиц обычно дает белый цвет, как у снега, но поскольку свет сначала проходит через много метров жидкости синего цвета, рассеянный свет выглядит синего цвета. В чрезвычайно чистой воде, как в горных озерах, где рассеивание частиц очень низкое, рассеивание самих молекул воды также способствует цианисту. Диффузное излучение из-за рассеяния Рэйли в атмосфере вдоль линии видимости придает отдаленным объектам циановый или светло-азурный оттенок. Это чаще всего замечается с далекими горами, но также способствует цианизму океана на расстоянии.
Lakes and oceans appear cyan for several reasons. One is that the surface of the water reflects the color of the sky, which ranges from cyan to light azure. It is a common misconception that this reflection is the sole reason bodies of water appear cyan, though it can contribute. This contribution usually makes the body of water appear more a shade of azure rather than cyan depending on how bright the sky is. Water in swimming pools with white painted sides and bottom will appear cyan, even in indoor pools where there is no sky to be reflected. The deeper the pool, the more intense the cyan color becomes. Some of the light hitting the surface of ocean is reflected but most of it penetrates the water surface, interacting with water molecules and other substances in the water. Water molecules can vibrate in three different modes when they interact with light. The red, orange, and yellow wavelengths of light are absorbed so the remaining light seen is composed of green, cyan, and blue wavelengths. This is the main reason the ocean's color is cyan. The relative contribution of reflected skylight and the light scattered back from the depths is strongly dependent on observation angle. Scattering from suspended particles also plays an important role in the color of lakes and oceans, causing the water to look greener or bluer in different areas. A few tens of meters of water will absorb all light, so without scattering, all bodies of water would appear black. Because most lakes and oceans contain suspended living matter and mineral particles, light from above is scattered and some of it is reflected upwards. Scattering from suspended particles would normally give a white color, as with snow, but because the light first passes through many meters of cyan colored liquid, the scattered light appears cyan. In extremely pure water—as is found in mountain lakes, where scattering from particles is very low—the scattering from water molecules themselves also contributes a cyan color. Diffuse sky radiation due to Rayleigh scattering in the atmosphere along one's line of sight gives distant objects a cyan or light azure tint. This is most commonly noticed with distant mountains, but also contributes to the cyanness of the ocean in the distance.
Цвет ледников
Ледники - это большие объемы льда и снега, образованные в холодных климатах процессами, связанными с уплотнением выпавшего снега. В то время как снежные ледники выглядят белыми с расстояния, длинные пути внутреннего отраженного света заставляют ледники выглядеть глубоко голубыми, когда смотрят изблиза и когда они защищены от прямого окружающего света. Относительно небольшое количество обычного льда выглядит белым, потому что в нем присутствует много пузырьков воздуха, а также потому, что небольшое количество воды кажется бесцветным. В ледниках же давление выдавливает пузырьки воздуха, застрявшие в накопленном снегу, увеличивая плотность созданного льда. Большое количество воды выглядит цианистом, поэтому большой кусок сжатого льда или ледник также будет выглядеть цианистом.
Glaciers are large bodies of ice and snow formed in cold climates by processes involving the compaction of fallen snow. While snowy glaciers appear white from a distance, the long path lengths of internal reflected light causes glaciers to appear a deep blue when viewed up close and when shielded from direct ambient light. Relatively small amounts of regular ice appear white because plenty of air bubbles are present, and also because small quantities of water appear to be colorless. In glaciers, on the other hand, the pressure causes the air bubbles, trapped in the accumulated snow, to be squeezed out increasing the density of the created ice. Large quantities of water appear cyan, therefore a large piece of compressed ice, or a glacier, would also appear cyan.
Названия цветов
Различные культуры делят семантическое поле цветов по-разному, чем в английском языке, и некоторые не различают синий и зеленый так же. Пример - валлийский, где глас может означать синий или зеленый, или вьетнамский, где xanh также может означать либо. И наоборот, в русском и некоторых других языках нет единого слова для синего, а скорее разные слова для светло-синего (голубой, голубой) и темно-синего (синий, синий). Другие названия цветов, которые присваиваются водам, - это морской зеленый и ультрамаринный синий. Необычные окраски океана дали начало терминам "красный прилив" и "черный прилив". Древнегреческий поэт Гомер использует эпитет "вино темное море"; кроме того, он также описывает море как "серые". Уильям Эварт Гладстон предположил, что это связано с тем, что древние греки классифицировали цвета в основном по яркости, а не оттенку, в то время как другие считают, что Гомер был цветобелым. Древняя индийская мудрость Веды считает, что жизнь, дающая вклад воды, является частью божественного и признает воду как первобытного Бога Варуну; и цвет Варуны описан как синий. В Гаятри, связанной с Варуной, слово "нела пуруша" появляется во второй строке, которая называет божество воды, синий.
Various cultures divide the semantic field of colors differently from the English language usage and some do not distinguish between blue and green in the same way. An example is Welsh where glas can mean blue or green, or Vietnamese where xanh likewise can mean either. Conversely, in Russian and some other languages, there is no single word for blue, but rather different words for light blue (голубой, goluboy) and dark blue (синий, siniy). Other color names assigned to bodies of water are sea green and ultramarine blue. Unusual oceanic colorings have given rise to the terms red tide and black tide. The Ancient Greek poet Homer uses the epithet "wine dark sea"; in addition, he also describes the sea as "grey". William Ewart Gladstone has suggested that this is due to the Ancient Greeks classifying colors primarily by luminosity rather than hue, while others believe Homer was color blind. The Ancient Indian Wisdom of Veda consider life giving contributions of water a part of divine and recognize water as a primeval God Varuna; and the color of Varuna is described as blue. In the Gayatri associated with Varuna, the word "neela purusha" comes in second line which calls the water deity, the blue one.