Introduktion
Hvad er den første farve, der dukker op i dit hoved, når du tænker på havet? Blå, ikke sandt? Billeder af planeten taget fra rummet viser, at det vi kalder Jorden, faktisk mest har farven blå (hvis vi havde vidst det noget tidligere, havde vi måske kaldt den Havet fremfor Jorden!).
Men hvis vi graver lidt dybere, finder vi ud af, at havet kan have et væld af farver, varierende fra blå til grøn og endda gullig og brunlig. Du kan se nogle af disse forskelle, når du rejser med fly og kigger ned. Tæt ved kysten har vandet ofte en anden farve, end det har længere ude på havet. Har du tænkt over, hvorfor havet har disse forskellige farver?
I denne artikel vil vi se på, hvorfor havets farve forandrer sig, hvordan farveskift kan opfanges af satellitter i rummet, og hvad det fortæller forskere om havene.
Først og fremmest, hvad er farve egentlig?
Sorte objekter opsuger (absorberer) alt lys. Egentlig betyder det, at sorte ting ikke har en farve. Det, vores øjne ser som farve, er det lys, der sendes tilbage (reflekteres) fra et objekt, og fra et sort objekt sendes der ikke noget lys tilbage.
Hvidt lys (som sollys) består af lysbølger med alle forskellige farver i en blanding. Mælk er hvidt, fordi det indeholder en masse meget små fedtpartikler, der reflekterer alt lys lige godt. På samme måde reflekterer et ark hvidt papir alle farver.
Nogle ting ser ud til at have en farve, fordi de absorberer nogle farver, og vi ser dem der er tilbage. Lyset absorberes af pigmenter, som er kemiske forbindelser, der findes i levende organismer (f.eks. grønne planter) og livløse objekter (f.eks. maling). De farver, der ikke absorberes af et objekt, reflekteres og det er det, vi ser med vores øjne eller kan måle med videnskabelige instrumenter.
Hvad styrer havets farver?
Noget af det sollys, der skinner ned på havets overflade, absorberes af vandet og af forskellige pigmenter, der findes i det. Resten af lyset reflekteres, hvilket skaber de blå, grønne og gulligt-brunlige farver, havet kan have (se figur 1).
Hvilken farve der reflekteres, afhænger af, hvad der er i vandet og af vandets egenskaber. Vand absorberer naturligt mest rødt lys og reflekterer blåt lys, som er det lys, der trænger dybest ned i vandet og reflekteres mest (se figur 2). Det ser man f.eks. i de allerklareste tropiske have (og bjergsøer) med deres dybblå vand.
Andre farver i vandet skyldes tre forskellige ting: opløste kemiske forbindelser, planter og meget fine sandkorn.
Opløste forbindelser: Havet som en kop te
Lav dig en kop te, og så vil du kunne se, at vandet i din kop bliver gult eller brunt, når pigmenterne i tebladene opløses i vandet. Pigmenterne fra de tørrede teblade absorberer blåt lys, og det lys, der reflekteres, ender med at være gult eller brunt. Dette eksempel er med til at forklare, hvorfor havvand kan være gult eller brunt tæt ved de steder, hvor floder løber ud i havet. På samme måde som vand opløser kemiske forbindelser i tebladene, opløser regnen også jord, der så løber med ud i floderne, og i sidste ende finder vej til havene.
Planter: De driver bare rundt
Ligesom planter på land er planter i havene grønne. Planter har pigmenter, de bruger til at opfange sollys som en energikilde gennem fotosyntese. De fleste planter i havene er en del af en stor gruppe organismer, der kaldes fytoplankton, planteplankton eller alger. På grund af deres størrelse driver fytoplankton for det meste rundt med havstrømmene.
Når der er massevis af fytoplankton i havet (kaldet algeopblomstring), bliver havet grønt, hvilket ofte kan ses i foråret og om sommeren. Nogle fytoplankton-grupper har specielle røde pigmenter, der får havet til at blive rødt, når de blomster op. Det fænomen kaldes rødt tidevand.
Sedimenter: Havenes ”mælkevej”
Når klipper og jord i årenes løb udsættes for vind, regn og erosion, bliver de brudt ned i mindre stykker, lige fra grove sandkorn til meget fin silt, der danner ler. Disse produkter fra erosionen af klipper og jord kaldes sedimenter. De meget fine korn synker så langsomt i vand, at de kan flyde rundt i lang tid. Nær kysterne kommer disse korn enten fra floderne eller bliver hvirvlet op fra havbunden af storme.
Selvom sedimenter kan være pigmenterede (dvs. farvede), ændrer de primært vandets farve ved at reflektere (sprede) lys i alle retninger. Det svarer til, hvad fedtpartiklerne i mælk gør – hvilket får vandet til at blive det, vi kalder ”mælket.” Nogle fytoplanktoner, som kaldes kalkflagellater, har hvide plader lavet af kalk, der også spreder lyset. Når disse fytoplankton blomster, kan havvandet blive lyseblåt eller endda hvidt (se figur 1).
Satellitter: Vogtere fra rummet
Ofte placeres satellitter med en masse forskellige sensorer i Jordens kredsløb. Disse sensorer kan være radiometre, der bl.a. bruges til at overvåge vandets farve. Denne teknik kaldes ’fjernmåling af havets farver’ (OCRS, ocean color remote sensing), og selvom det har hav i navnet, kan det også bruges til at overvåge vandets farve i søer, floder og andre vandmiljøer. OCRS-teknikken har været i brug siden 1970’erne, hvor den første havfarvesensor (Coastal Zone Color Scanner) blev installeret på satellitten Nimbus 7.
En sensor om bord på en satellit fungerer som et kamera, der tager adskillige billeder af Jordens overflade under sit kredsløb omkring planeten. Det vil sige, at disse sensorer opfanger det sollys, der reflekteres af havvandet, efter at lyset er blevet absorberet og/eller spredt af opløste forbindelser, fytoplankton og sedimenter. De enkelte billeder bliver så samlet til en mosaik, der viser et globalt kort over, hvordan og hvorfor havets farve forandrer sig. Man kan lave denne mosaik en enkelt gang om dagen, hver dag!
Mosaikkerne fra de enkelte dage kan kombineres over perioder på flere år for at danne en tidsserie. Forskere bruger disse tidsseriebilleder til at undersøge, hvordan havets farve varierer regionalt (f.eks. på tværs af forskellige have eller i kystnære overfor åbne havområder) og over tid (år til år, måned til måned), og til at vurdere, om havforholdene forandrer sig.
Hvorfor er det vigtigt at undersøge havets farve?
Havets farve kan give forskere en masse forskellige oplysninger. For eksempel kan havets farve fortælle os om mængden og lokationen af fytoplankton, opløste forbindelser og sedimenter i forskellige regioner. Hvad har alle de tre komponenter derudover til fælles? De indeholder alle grundstoffet kulstof. Det betyder, at havene er involveret i den globale kulstofcyklus.
Kuldioxid (CO2) er en meget vigtig gas i kulstofkredsløbet. CO2 kan påvirke den globale temperatur og klimaet. Fytoplankton forbruger ligesom andre planter CO2 under fotosyntesen og er derfor med til at kontrollere mængden af CO2 i atmosfæren. Fytoplankton er også grundlaget for fødekæden i havet, og forandringer i mængden og fordelingen af fytoplankton kan påvirke den overordnede livscyklus i havene. Det kan endda påvirke mennesker, fordi fytoplankton har betydning for, hvor mange fisk, der er, som vi kan spise.
Havets farve er således mere end smukke nuancer. Farven giver os information om grundlæggende forhold, der er vigtige for livet i havene og klimaet på Jorden.
Vil du hjælpe havforskere med at indsamle data?
På grund af en række imponerende teknologiske udviklinger i de sidste årtier kan borgere (inklusive dig!) hjælpe med forskningen gennem det, der kaldes borgervidenskab (citizen science).
På din telefon kan du downloade apps, til at indsamle oplysninger om farven på vandområder i nærheden af dig. Disse oplysninger sendes til forskere og kan bruges sammen med de data, der indsamles fra satellitterne. Et eksempel hedder Project Citclops (borgernes observatorie til optisk overvågning af kyst og hav), som har udviklet en smartphoneapp, der hedder Eye on Water (øje på vand). Denne app er sjov og ganske let at bruge og er en strålende måde at bidrage til forskningen og hjælpe videnskaben om havets farver!
Forfattere
Rafael Gonçalves-Araujo, Colin A. Stedmon og Astrid Bracher
Artiklen er oversat fra en artikel i det videnskabelige ungdomstidsskrift Frontiers for Young Minds
Den originale artikel på engelsk kan hentes her
Reference
Gonçalves-Araujo R, Stedmon CA and Bracher A (2022) A Sea of Colors. Front. Young Minds. 10:818636. doi: 10.3389/frym.2022.818636
