Barwa to jedna z wielu właściwości fizycznych wody morskiej. To, co widzimy, jest częścią białego światła dziennego, które wniknęło do morza, zostało rozproszone w toni wodnej i wyszło z powrotem. Przyglądając się wodom morskim często trudno określić ściśle ich barwę. Zależnie więc od tego, jaka część energii poszczególnych długości fal została rozproszona, a jaka pochłonięta w morzu z białego światła słonecznego, ma ono taki czy inny kolor.
Na ogół jednak w pogodne dni morza chłodne mają barwę zieloną, morza ciepłe błękitną. Na barwę wpływa m.in.: stopień pochłaniania i odbicia poszczególnych promieni świetlnych, ilość składników świata żyjącego (przede wszystkim plankton), pogoda (zachmurzenie, stopień sfalowania powierzchni morza), głębokość morza, przezroczystość wód.
Wodę czystą cechuje odbijanie promieni krótkich, np. niebieskich, a pochłanianie promieni długich, np. czerwonych i żółtych. W zależności od kąta padania promieni na powierzchnię, będą one w mniejszym lub większym stopniu odbijały się i przenikały w głąb wody. Dodatkowo, podczas przechodzenia promieni z jednego środowiska w drugie następuje załamanie promieni świetlnych, czyli refrakcja.
Woda, mimo że słabo pochłania promienie niebieskie, bardzo silnie je rozprasza. Pewna ilość tych rozproszonych promieni jest z powrotem odbijana ku górze na powierzchnię. Jednak mimo słabego pochłaniania pozostają silne w stosunku do promieni innych kolorów.
Inaczej jest z promieniami czerwonymi. Są one silnie pochłaniane przez wodę. Przenikają więc na znaczną głębokość, inne zostają rozproszone i odrzucone do góry. Jedynie takie promienie, odbite ku górze, wychodzą z wody. Promienie odbite w dół lub w bok łączą się z innymi promieniami idącymi w tym kierunku.
Analizując więc stopień pochłaniania i odbicia poszczególnych promieni świetlnych wnioskujemy, że im krótsza fala światła (fiolet, ultrafiolet), tym raptowniej rośnie jej rozpraszanie. Fioletowe światło nie jest w czystej (oligotroficznej) wodzie pochłaniane, więc z wody wychodzi najwięcej fioletu i ultrafioletu. Oko ludzkie jednak nie widzi ultrafioletu, jest bardziej czułe na światło niebieskozielone. Dlatego kolor czystego morza objawia się nam błękitny, lazurowy, granatowy.
Wiadomo już, że barwa morza zależy od rodzaju odbijanych i pochłanianych promieni. Wrażenie obserwatora zaś zależy od kąta, pod którym patrzy na powierzchnię wody. Gdy promienie padają prostopadle do powierzchni, wtedy około 2% odbija się, a 98% przenika w głąb wody. Podczas zwiększania kąta padania ilość odbitych promieni zwiększa się, a pochłanianych -zmniejsza. Dlatego obserwator widzi zmianę zabarwienia wody: od błękitno-zielonej u stóp do szarej na horyzoncie, kiedy to coraz mniej promieni odbitych z głębi dostaje się do jego oka.
Kiedy w wodzie pojawi się plankton, pochłania fioletowe rozproszone światło, dając jej zielononiebieski lub zielony kolor. Bezbarwna zawiesina np. większy plankton, rozprasza światło niezależnie od długości fali. Przesuwa ona nieco ogólne zabarwienie wody ku zieleni i rozjaśnia ją. Przykładem są wody arktyczne i subarktyczne. ; Barwna zawiesina - drobny plankton, mineralne i organiczne składniki wód - odbija światło w zależności od jej barwy. Przeważnie jest barwy zawartej między zieloną i brązową. Bywają i inne zabarwienia, np. czerwone wody Morza Czerwonego.
Obok planktonu, odchylenia barwy morskiej wody powoduje również żółty barwnik humusowy. Zawiera on związki humusu, dostarczane przez wody rzeczne. Zmienia barwę na brunatną, np. Zatoka Botnicka.
Ze względu na to, że morza południowe mają mało planktonu, ich woda jest czystsza niż wody chłodne i odbija promienie niebieskie, nadając morzom barwę niebieską, lazurową. Natomiast morza chłodniejsze, z większą zawartością planktonu, mają zielone, szmaragdowe zabarwienie.
Jednak na barwę wody wpływa również inny czynnik, a mianowicie falowanie. Tutaj pochłanianie i odbijanie promieni zależy od charakteru fali. Powierzchnia morza przestaje być wtedy pozioma, a staje się falista. Wtedy promienie, zarówno słoneczne jak i z oka obserwatora, padają pod inny kątem na powierzchnię, wywołując wrażenie innego zabarwienia wody. Biel spienionej powierzchni to skutek znacznie większej ilości światła odbitego niż wychodzącego.
Na zabarwienie wpływa również zachmurzenie nieba. Promienie słoneczne dochodzą do powierzchni morza już rozproszone i przefiltrowane przez chmury, obłoki czy krople wody z powietrza. Również głębokość i przezroczystość determinuje barwę wody (tabela 1). Ma ona duże znaczenie dla rozwoju organizmów żywych. Związek miedzy barwą wody a przezroczystością określa podziałka Forela-Ulego.
Warto jeszcze pokazać, jak zmienia się kolor w zależności od szerokości geograficznej: W obszarach podzwrotnikowych wody mają kolor błękitny. Są one pozbawione planktonu i zawiesin. Biologowie nazywają takie wody „pustyniami morskimi." Barwa błękitna odpowiada tej długości fali światła, dla której stosunek rozpraszania do absorpcji osiąga maximum. W czystej wodzie przypada to na dl. 0,47 mikrometra (tabela 2). Największa część powierzchni oceanów ma barwę błękitną np. na Atlantyku od Bermudów do Madery i od Brazylii po wyspę świętej Heleny. Na północ od 40° szerokości geograficznej północnej występują wody zielonkawo-niebieskie. Stopniowo przechodzą w zielone np. wody kanału La Manche, Morza Północnego, Bałtyku. Zielona barwa przeważa w strefach brzegowych, płytkich morzach pobocznych, śródlądowych i z reguły w regionach polarnych. Zielonkawa barwa występuje w tzw. Upwellingach, ochładzających wybrzeża.
Niektóre morza swój kolor zawdzięczają jednemu z opisanych czynników. Przykładami takich akwenów są Morze Czerwone i Morze Sargassowe.
Morze Czerwone - decydujące znaczenie ma tutaj domieszka barwnej zawiesiny. Morze to ma okresowo wyraźną barwę czerwoną, chociaż zasadniczo jego wody są niebieskozielone. Zachodzi to na skutek zakwitu czerwonej sinicy, w niektórych miejscach dużej ilości czerwono zabarwionego planktonu i czerwonego pyłu nanoszonego z pustyni.
Morze Sargassowe - do głębokości 65 m występuje niezwykła przezroczystość, wody powierzchniowe są więc dobrze naświetlone. Woda ma intensywnie niebieską barwę. Stała termoklina (400-500 m) blokuje dyfuzję soli pokarmowych z głębokiego morza, w związku z czym wody Morza Sargassowego należą do bardzo ubogich w substancje odżywcze. Tworzą więc jedną z większych pustyń wodnych na oceanie. Zimą występuje wzrost produktywności. Pokrywają je wodorośle sargasowe z rodziny wodorośli brunatnych - gronorostów. Ich skupienia są bardzo zwarte. Powierzchnia przypomina dywan lub zieloną, seledynowo-żółtą, pomarańczową łąkę.
Na zakończenie kilka słów o metodach określania barwy wody. Określa sieją zwykle przez porównanie z kolorami standardowymi lub za pomocą spektrofotometru. Spektralne rozkłady światła wychodzącego z morza są analizowane z pomocą spektroskopów umieszczonych na satelitach. W państwach europejskich stosowano jako wzorzec barwy skalę barw Forela-Ulego. Barwę określa się również porównując ze skalą na tle krążka Secchiego, zanurzonego na głębokości równej połowie wartości przezroczystości.
Jak mówiła badaczka, w fizyce wyodrębnił się dział zwany optyką morza. Zajmuje się on m.in. takimi zjawiskami jak załamanie, odbicie, pochłanianie światła.
Promień światła ulega w wodzie odbiciu lub załamaniu. Każdy, kto widział tęczę, wie, że światło jest niejednorodne. Fale o różnych długościach załamują się różnie: najmniej - promieniowanie czerwone, najgłębiej zaś wnika światło fioletowe. To jest jedna z przyczyn, dla których wody czyste, ubogie w organizmy, mają fioletowo-niebieską barwę.
Światło jest też pochłaniane przez sole rozpuszczone, różne związki organiczne, opadające pyły lub podnoszony piasek. Najszybciej zostają wygaszone promienie UV. Światło czerwone wnika na 2 metr, następnie pomarańczowe, żółte - na 15 m., za nim zielone, niebieskie zaś sięga do 400 m., w niektórych morzach nawet do 1 km. "Płetwonurkowie nieprzypadkowo zatem wykorzystują butle i kombinezony pomalowane na żółto - chodzi bowiem o to żeby były one widoczne na głębokości, na którą schodzą" - tłumaczyła dr Łotocka.
Rozmaite jest też promieniowanie wychodzące z morza. Bardzo czyste morza mają barwę granatową, np. Morze Sargassowe. Morza, w których jest bogate życie, np. Bałtyk, przybierają barwę zieloną.
Dr Łotocka wyjaśniła, że przejrzystość wody mierzy się krążkiem Secciego. W Zatoce Bengalskiej czy na Morzu Sargassowym przejrzysta woda sięga 60-70 metrów, w Bałtyku jest to kilka metrów.
W Morzu Bałtyckim również zdarzają się zakwity, powodujące zmianę barwy wód. Bruzdnice kwitnące późną wiosną i latem zawierają barwnik o nazwie peridinina. Doktor uspokoiła słuchaczy, że w Polsce nie są to zakwity toksyczne, jednak zaznaczyła, że w Australii i Nowej Zelandii bruzdnice powodują masową śmierć organizmów żyjących w morzach - m.in. chronionego pingwina błękitnego. Szczególnie widowiskowe są zakwity świecących bruzdnic m.in. u wybrzeży Kalifornii, co uczestnicy wykładu mogli stwierdzić oglądając prezentowane przez badaczkę fotografie.
Dużo uwagi dr Łotocka poświęciła występującym w Morzu Bałtyckim cyjanobakteriom. "Wprawdzie nie porażają one układu nerwowego, jednak produkują hepatotoksyny, które atakują układ pokarmowy i wątrobę. Aby uniknąć zatruć hydrobiolodzy regularnie pobierają próbki wody, a w razie potrzeby kąpieliska nadbałtyckie są zamykane" - zapewniła.
Cyjanobakterie mogą barwić wodę na różne kolory - od żółtego do niebieskiego. Najczęściej jest to barwa sina. Wyjaśnieniem tego zjawiska jest proces fotosyntezy. Okazuje się, że ten sam organizm w różnych warunkach (stres, oświetlenie, zawartość substancji organicznych) potrafi przybierać inne barwy. W ten sposób zapewnia sobie optimum fotosyntezy - procesu, za który również odpowiadają barwniki - chlorofile.
Admirabilis