فضولي الأطفال هي سلسلة للأطفال من جميع الأعمار. إذا كان لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير ، فأرسله إلى [email protected].
لماذا الماء مختلف الألوان في أماكن مختلفة؟ – جينا ت. ، 12 عامًا ، بورتلاند ، مين
ماذا تصور عندما تفكر في الماء؟ مشروب جليدي منعش؟ محيط بلوري أزرق تمتد إلى الأفق؟ بحيرة تعكس الجبال المهيبة؟ أو بركة صغيرة تبدو مظلمة وغامضة؟
من المحتمل أن تكون متحمسًا للسباحة في بعض هذه المياه أكثر من الآخرين. وتلك التي تبدو أنظف ربما تكون الأكثر جاذبية. سواء كنت تدرك ذلك أم لا ، فأنت تطبق مفاهيم في الفيزياء والبيولوجيا والكيمياء لتحديد ما إذا كان يجب عليك القفز.
يقدم لون الماء معلومات حول ما يوجد فيه. كمهندس يدرس الموارد المائية ، أفكر في كيفية استخدام لون الماء لمساعدة الناس على فهم مدى تلوث البحيرات والشواطئ ، وما إذا كانت آمنة للسباحة وصيد الأسماك.
الضوء ولون الماء
عادة ما تبدو مياه الشرب واضحة ، لكن الأحواض والأنهار والمحيطات مليئة بالجزيئات العائمة. قد تكون شظايا صغيرة من الأوساخ أو الصخور أو المواد النباتية أو غيرها من المواد.
غالبًا ما يتم نقل هذه الجسيمات إلى الماء أثناء العواصف. أي هطول أمطار يضرب الأرض ولا يذهب إلى التربة يصبح الجريان السطحي ، يتدفق إلى أسفل حتى يصل إلى جسم مفتوح من الماء ويلتقط مواد فضفاضة على طول الطريق.
تتفاعل الجسيمات في الماء مع الإشعاع من الشمس اللامعة على سطح الماء. يمكن للجزيئات إما امتصاص هذا الإشعاع أو تعكسه في اتجاه مختلف – وهي عملية تُعرف باسم الانتثار. ما نراه بأعيننا هو جزء من الإشعاع المنتشرة من سطح الماء. إنه يؤثر بشدة على كيفية ظهور المياه إلينا ، بما في ذلك لونه.
اعتمادًا على خصائص الجسيمات في عينة المياه الخاصة بنا ، فإنها سوف تمتص وتنتشر الإشعاع بأطوال موجية مختلفة. يحدد الطول الموجي للضوء اللون الذي نراه بأعيننا.
المياه التي تحتوي على الكثير من الرواسب – مثل نهر ميسوري ، الملقب بالضوء المبعثر الخلفي عبر النطاق الأصفر إلى الأحمر. هذا يجعل الماء يظهر برتقالي وموحلة.
أنظف ، أشعة المياه النقية الأكثر نقيًا في النطاق الأزرق ، مما يجعله يبدو أزرق. أحد الأمثلة الشهيرة هو Crater Lake في ولاية أوريغون ، والتي تقع في حفرة بركانية ويتم تغذيتها بالأمطار والثلوج ، دون أي تيارات لحمل الرواسب فيه.
تبدو المياه العميقة مثل Crater Lake زرقاء داكنة ، ولكن المياه الضحلة الواضحة للغاية ، مثل تلك الموجودة حول العديد من جزر الكاريبي ، يمكن أن تظهر الأزرق الفاتح أو الفيروز. يحدث هذا لأن الضوء ينعكس على القاع الأبيض الرملي.
عندما يحتوي الماء على الكثير من المواد النباتية ، فإن كلوروفيل – نباتات الصباغ في أوراقها – سوف تمتص الضوء الأزرق والضوء الأخضر المبعثر. يحدث هذا غالبًا في المناطق التي تحتوي على الكثير من الجريان السطحي من المناطق المتطورة للغاية ، مثل بحيرة Okeechobee في فلوريدا. يحتوي الجريان السطحي على الأسمدة من المزارع والمروج ، وهي مصنوعة من العناصر الغذائية التي تسبب نمو النبات في الماء.
أخيرًا ، تحتوي بعض المياه على الكثير من المواد التي تسمى المواد العضوية التي تتورط بالألوان-غالبًا من الكائنات الحية والنباتات ، وكذلك النفايات البشرية أو الحيوانية. يمكن أن يحدث هذا في المناطق الغابات مع الكثير من الحياة الحيوانية ، أو في المناطق المأهولة بالسكان التي تطلق مياه الصرف الصحي في الجداول والأنهار. تمتص هذه المادة في الغالب الإشعاع والتراجع الخلفي القليل من الضوء عبر الطيف ، لذلك يجعل الماء يبدو مظلمًا للغاية.
أزهار سيئة
يتوقع العلماء أن يحتوي الماء في الطبيعة على الرواسب والكلوروفيل والمواد العضوية. تساعد هذه المواد في الحفاظ على جميع الكائنات الحية في الماء ، من الميكروبات الصغيرة إلى الأسماك التي نأكلها. ولكن يمكن أن يصبح الكثير من الأشياء الجيدة مشكلة.
على سبيل المثال ، عندما يحتوي الماء على الكثير من العناصر الغذائية والحرارة في الأيام المشمسة الساطعة ، يمكن أن يخرج نمو النبات في الماء عن السيطرة. في بعض الأحيان يسبب أزهار الطحالب الضارة – أعمدة الطحالب السامة التي يمكن أن تجعل الناس مريضين للغاية إذا كانوا يسبحون في الماء أو يأكلون الأسماك التي جاءت منها.
عندما تصبح المسطحات المائية ملوثة لدرجة أنها تهدد الأسماك والنباتات ، أو البشر الذين يشربون الماء ، ويتطلب القوانين الفيدرالية للمياه والولائية والقوانين الفيدرالية تنظيفها. يمكن أن يساعد لون الماء في توجيه هذه الجهود.
أجمع أنا وطلاب عينات المياه في High Rock Lake ، وهي بقعة شهيرة للسباحة وركوب القوارب وصيد الأسماك في وسط ولاية كارولينا الشمالية. بسبب ارتفاع مستويات الكلوروفيل ، تحدث أزهار الطحالب هناك في كثير من الأحيان. يشعر السكان والزوار بالقلق من أن هذه الإزهار سوف تصبح ضارة.
باستخدام صور الأقمار الصناعية للبحيرة وبيانات أخذ العينات الخاصة بنا ، يمكننا إنتاج خرائط جودة المياه. يستخدم مسؤولو الدولة الخرائط لتتبع مستويات الكلوروفيل ومعرفة كيف تتغير في المكان والزمان. يمكن أن تساعدهم هذه المعلومات في تحذير الجمهور عندما يكون هناك ازدهار الطحالب وتطوير قواعد جديدة لجعل منظف المياه.
مرحبا يا أطفال فضوليين! هل لديك سؤال تريد أن يجيب عليه خبير؟ اطلب من شخص بالغ إرسال سؤالك إلى [email protected]. من فضلك قل لنا اسمك وعمرك والمدينة التي تعيش فيها.
وبما أن الفضول ليس له الحد الأقصى للسن – البالغين ، فأخبرنا بما تتساءل أيضًا. لن نتمكن من الإجابة على كل سؤال ، لكننا سنبذل قصارى جهدنا.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: كورتني دي فيتوريو ، جامعة ويك فورست
اقرأ المزيد:
تتلقى كورتني دي فيتوريو تمويلًا من برنامج منح المكاتب البيئي للمكتب في ولاية كارولينا الشمالية (Award WFU021PRE1) لجمع البيانات في High Rock Lake ، NC. وهي تابعة لمجموعة Yadkin Riverkeepers ، وهي مجموعة من الدعوة البيئية غير الهادفة للربح ، وجمعية إدارة بحيرة نورث كارولينا.