Боја на водата

Од Википедија — слободната енциклопедија
a glass of transparent water sitting on a wooden table
Кога водата е во мали количини (на пр. во чаша), на човечкото око му изгледа безбојна.

Бојата на водата варира во зависност од условите на околината во кои е присутна таа вода. Додека релативно малите количества вода се чини дека се безбојни, чистата вода има малку сина боја која станува подлабока како што се зголемува дебелината на набљудуваниот примерок. Нијансата на водата е суштинско својство и е предизвикана од селективна апсорпција и расејување на белата светлина. Растворените елементи или суспендираните нечистотии може да и дадат различна боја на водата.

Внатрешна боја[уреди | уреди извор]

Затворен базен изгледа сино одозгора, бидејќи светлината што се рефлектира од дното на базенот патува низ доволно вода што нејзината црвена компонента се апсорбира. Истата вода во помала кофа изгледа само малку сина,[1] и набљудувањето на водата од непосредна близина прави да изгледа безбојна за човечкото око.

Внатрешната боја на течната вода може да се докаже со гледање на бел извор на светлина низ долга цевка која е исполнета со прочистена вода и затворена на двата краја со проѕирен прозорец. Светло тиркизната сина боја е предизвикана од слабата апсорпција во црвениот дел од видливиот спектар.[2]

Апсорпциите во видливиот спектар обично се припишуваат на возбудувањата на електронските енергетски состојби во материјата. Водата е едноставна молекула со три атоми, H 2 O, и сите нејзини електронски апсорпции се случуваат во ултравиолетовиот регион на електромагнетниот спектар и затоа не се одговорни за бојата на водата во видливиот регион на спектарот. Молекулата на водата има три основни начини на вибрации. Две истегнувачки вибрации на OH врските во гасовита состојба на водата се јавуваат при v 1 = 3650 cm −1 и v 3 = 3755 cm −1. Апсорпцијата поради овие вибрации се јавува во инфрацрвениот регион на спектарот. Апсорпцијата во видливиот спектар главно се должи на хармониката v 1 + 3v 3 = 14.318 cm −1, што е еквивалентно на бранова должина од 698 nm. Во течна состојба на 20 °C овие вибрации се поместуваат во црвено поради водородната врска, што резултира со црвена апсорпција на 740 nm, други хармоници како v 1 + v 2 + 3v 3 дава црвена апсорпција на 660 nm.[3] Кривата на апсорпција за тешка вода (D 2 O) е со слична форма, но е поместена понатаму кон инфрацрвениот крај на спектарот, бидејќи вибрационите транзиции имаат помала енергија. Поради оваа причина, тешката вода не ја апсорбира црвената светлина и на тој начин на големите тела на D2O би им недостасувала карактеристичната сина боја на почесто пронајдената светла вода (1H 2 O).[4]

Интензитетот на апсорпција значително се намалува со секој последователен призвук, што резултира со многу слаба апсорпција за третиот призвук. Поради оваа причина, цевката треба да има должина од еден метар или повеќе, а водата мора да се прочисти со микрофилтрација за да се отстранат сите честички што би можеле да предизвикаат расејување на Мие.

Боја на езерата и океаните[уреди | уреди извор]

Големите водни површини како што се океаните ја манифестираат вродената сина боја на водата.

  Езерата и океаните изгледаат сини поради неколку причини. Една од нив е дека површината на водата ја рефлектира бојата на небото. Иако овој одраз придонесува за набљудуваната боја, тоа не е единствената причина. [5] Водата во базените со бело обоени страни и дното ќе изгледа како тиркизно сино, дури и во затворени базени каде што нема сино небо кое може да се рефлектира. Колку е подлабок базенот, толку е посина водата.[6]

Дел од светлината што удира на површината на океанот се рефлектира, но поголемиот дел од неа продира во површината на водата, во интеракција со молекулите на водата и другите супстанции во водата. Молекулите на водата можат да вибрираат во три различни режими кога се во интеракција со светлината. Црвената, портокаловата, жолтата, а понекогаш и зелената бранова должина на светлината се апсорбираат, така што преостанатата светлина што се гледа е составена од сини и виолетови со пократка бранова должина. Ова е главната причина зошто бојата на океанот е сина. Релативниот придонес на рефлектираното небо и светлината што се расфрла назад од длабочините е силно зависен од аголот на набљудување.[5]

Нијансата на рефлектираното небо придонесува за воочената сина боја на водата, но голем дел од сината боја доаѓа од расејување на светлината од мали честички.

Распрснувањето од суспендираните честички, исто така, игра важна улога во бојата на езерата и океаните, предизвикувајќи водата да изгледа позелена или посина во различни области. Неколку десетици метри вода ќе ја апсорбираат целата светлина, така што без расејување, сите водни тела би изгледале црни. Бидејќи повеќето езера и океани содржат суспендирана жива материја и минерални честички, светлината одозгора се расфрла и дел од неа се рефлектира нагоре. Распрснувањето од суспендираните честички вообичаено би дало бела боја, како кај снегот, но бидејќи светлината прво поминува низ многу метри сино обоена течност, распрснатата светлина изгледа сина. Во екстремно чистата вода - како што се наоѓа во планинските езера, каде што расејувањето од честичките е многу мало - расејувањето од самите молекули на водата исто така придонесува за сина боја.[7][8]

Дифузното зрачење на небото поради расејувањето на Рејли во атмосферата по линијата на видот им дава на далечните објекти сина нијанса. Ова најчесто се забележува кај далечните планини, но придонесува и за синилото на океанот во далечината.

Боја на ледниците[уреди | уреди извор]

  Ледниците се големи тела од мраз и снег формирани во ладна клима со процеси кои вклучуваат набивање на паднатиот снег. Додека снежните ледници изгледаат бели од далечина, одблиску и кога се заштитени од директна амбиентална светлина, ледниците обично изгледаат темно сино поради долгата должина на патеката на внатрешната рефлектирана светлина. 

Релативно мали количества обичен мраз изгледаат бели затоа што има многу воздушни меури, а исто така и затоа што малите количини вода изгледаат како безбојни. Во ледниците, од друга страна, притисокот предизвикува воздушните меури, заробени во насобраниот снег, да се истиснат, зголемувајќи ја густината на создадениот мраз. Големи количества вода изгледаат сино, па затоа големо парче компримиран мраз, или ледник, исто така ќе изгледа сино.

Боја на примероци на вода[уреди | уреди извор]

Високите концентрации на растворена вар и даваат на водата на водопадите Хавасу тиркизна боја.

Растворениот и честичен материјал во вода може да предизвика да изгледа повеќе зелено, светло кафено, темно кафеаво или црвено. На пример, растворените органски соединенија наречени танини може да резултираат со темно кафеави бои, или алгите што лебдат во водата (честички) може да дадат зелена боја.[9] Варијациите на боите може да се измерат со упатување на стандардна скала на боја. Два примери на стандардни скали за боја за природни водни тела се скалата Форел-Уле и скалата платина-кобалт. На пример, малата промена на бојата се мери според скалата на платина-кобалт во Хазен единици (HU).[10]

Бојата на примерокот на вода може да биде:

Тестирањето за боја може да биде брз и лесен тест кој често ја одразува количината на органски материјал во водата, иако одредени неоргански компоненти како железо или манган исто така можат да дадат боја.

Бојата на водата може да открие физички, хемиски и бактериолошки состојби. Во водата за пиење, зелената боја може да укаже на истекување на бакар од водоводот од бакар и исто така може да претставува раст на алги. Сината, исто така, може да укаже на бакар, или може да биде предизвикана од сифонирање на индустриски средства за чистење во резервоарот со комоди, познат како повратен тек. Црвените може да бидат знаци на 'рѓа од железни цевки или бактерии во воздухот од езерата итн. Црната вода може да укаже на раст на бактерии кои го намалуваат сулфурот во резервоар за топла вода поставен на премногу ниска температура. Ова обично има силен мирис на сулфур или расипано јајце (H2S) и лесно се коригира со цедење на бојлерот и зголемување на температурата на 49 °C (120 °F) или повисоко. Мирисот секогаш ќе биде во цевките за топла вода, ако бактериите што намалуваат сулфат се причината, а никогаш во водоводот со ладна вода. Учењето на спектарот на бои за индикација за нечистотија на водата може да го олесни идентификувањето и решавањето на козметичките, бактериолошките и хемиските проблеми.

Квалитетот и бојата на водата[уреди | уреди извор]

Ледничкото камено брашно го прави новозеландското езеро Пукаки посветло тиркизно од неговите соседи.

Присуството на боја во водата не мора да значи дека водата не е за пиење. Супстанциите што предизвикуваат боја, како што се танините, можат да бидат токсични за животните во голема концентрација.[12]

Бојата не се отстранува со типични филтри за вода; сепак употребата на коагуланси може да успее да ги зароби соединенијата што предизвикуваат боја во добиениот талог. Други фактори можат да влијаат на гледаната боја:

  • Честичките и растворените материи можат да апсорбираат светлина, како во чајот или кафето. Зелените алги во реките и потоците често даваат сино-зелена боја. Црвеното Море има повремено цутење на црвените алги Trichodesmium erythraeum.
  • Честичките во водата можат да ја распрснат светлината. Реката Колорадо често е калливо црвена поради суспендираниот црвеникав тиња во водата. Некои планински езера и потоци со ситно мелени карпи, како што е глацијалното брашно, се тиркизни. Потребно е расејување на светлината од суспендираната материја за да може сината светлина произведена од апсорпцијата на водата да се врати на површината и да се набљудува. Таквото расејување може да го помести спектарот на фотоните кои се појавуваат кон зеленото, боја која често се гледа кога се забележува вода натоварена со суспендирани честички.

Имиња на бои[уреди | уреди извор]

Црвена плима кај брегот на Калифорнија

Различни култури го делат семантичкото поле на бои поинаку од употребата на англискиот јазик, а некои не прават разлика помеѓу сината и зелената боја на ист начин. Пример е велшкиот каде што глас може да значи сино или зелено, или виетнамски каде што xanh исто така може да значи едно или друго.

Други имиња на бои доделени на водни тела се морско зелена и ултрамарин сина. Невообичаените океански бои ги дале поимите црвена плима и црна плима.

Древната индиска мудрост во Ведите смета дека водата дава проднес за животот како дел од божественото и ја препознава водата како исконски Бог Варуна; а бојата на Варуна е опишана како сина. Во Гајатри поврзани со Варуна, зборот „неела пуруша“ доаѓа во втората линија што го нарекува божеството на водата, синото.

Наводи[уреди | уреди извор]

  1. Davis, Jim; Milligan, Mark (2011), Why is water yellow some times?, Public Information Series, 96, Utah Geological Survey, стр. 10, ISBN 978-1-55791-842-0, Архивирано од изворникот на 23 January 2012, Посетено на 5 October 2011
  2. Pope; Fry (1996). „Absorption spectrum (380-700nm) of pure water. II. Integrating cavity measurements“. Applied Optics. 36 (33): 8710–23. Bibcode:1997ApOpt..36.8710P. doi:10.1364/ao.36.008710. PMID 18264420.
  3. Braun, Charles L.; Smirnov, Sergei N. (1993), „Why is water blue?“ (PDF), Journal of Chemical Education, 70 (8): 612–614, Bibcode:1993JChEd..70..612B, doi:10.1021/ed070p612
  4. WebExhibits. „Colours from Vibration“. Causes of Colour. WebExhibits. Архивирано од изворникот на 2017-02-23. Посетено на 2017-10-21. Heavy water is colourless because all of its corresponding vibrational transitions are shifted to lower energy (higher wavelength) by the increase in isotope mass.
  5. 5,0 5,1 Braun & Smirnov 1993.
  6. Rossing, Thomas D.; Chiaverina, Christopher J. (1999). Light science: physics and the visual arts. Springer Science+Business Media. стр. 6–7. ISBN 978-0-387-98827-6.
  7. Pope, Robin M.; Fry, Edward S. (20 November 1997). „Absorption spectrum (380–700 nm) of pure water II Integrating cavity measurements“. Applied Optics. The Optical Society. 36 (33): 8710. doi:10.1364/ao.36.008710. ISSN 0003-6935.
  8. Morel, Anclré; Prieur, Louis (1977). „Analysis of variations in ocean color1“. Limnology and Oceanography. Wiley. 22 (4): 709–722. doi:10.4319/lo.1977.22.4.0709. ISSN 0024-3590.
  9. Dierssen, Heidi M.; Kudela, Raphael M.; Ryan, John P.; Zimmerman, Richard C. (2006). „Red and black tides: Quantitative analysis of water-leaving radiance and perceived color for phytoplankton, colored dissolved organic matter, and suspended sediments“. Limnology and Oceanography. Wiley. 51 (6): 2646–2659. doi:10.4319/lo.2006.51.6.2646. ISSN 0024-3590.
  10. International Organization for Standardization, ISO 2211:1973, Measurement of colour in Hazen units (platinum-cobalt scale) of Liquid Chemical Products
  11. Wetzel, R. G. (2001). Limnology, 3rd Edition. New York: Academic Press.
  12. Cannas, Antonello. „Tannins: fascinating but sometimes dangerous molecules“. Cornell University Department of Animal Science. Cornell University. Посетено на 25 September 2020.

Дополнителна лтература[уреди | уреди извор]

Надворешни врски[уреди | уреди извор]