물의 색

Color of water
제임스 맥브라이드가 쓴 책은 물의 색상을 참조하십시오.
a glass of transparent water sitting on a wooden table
물이 소량일 때(예: 유리잔에) 사람의 눈에 무색으로 나타난다.

물의 색은 물이 존재하는 주변 조건에 따라 다양하다. 비교적 적은 양의 물이 무색으로 나타나는 반면 순수한 물은 관찰된 표본의 두께가 증가함에 따라 깊어지는 약간 푸른색을 띠고 있다. 물의 색조는 본질적인 성질이며 백색의 선택적 흡수 및 산란으로 인해 발생한다. 용해된 원소 또는 부유된 불순물은 물에 다른 색을 줄 수 있다.

내인성

주요 기사: 물에 의한 전자기 흡수
실내 수영장은 수영장 바닥에서 반사되는 빛이 붉은 성분이 흡수될 만큼 충분한 물을 통해 이동하기 때문에 위에서부터 푸른색으로 보인다. 더 작은 양동이의 같은 물은 약간 파란색으로 보일 뿐이고,[1] 가까운 거리에서 물을 관찰하면 사람의 눈에는 색이 없어 보인다.

액수의 고유색은 정제수로 채워진 채 투명한 창으로 양끝에 닫힌 긴 관을 통해 백색 광원을 보면 알 수 있다. 옅은 청록색은 가시 스펙트럼의 적색 부분에서의 약한 흡수에 의해 발생한다.[2]

가시 스펙트럼의 흡수율은 대개 물질 내 전자 에너지 상태에 기인한다. 물은 단순한 3원자 분자인 HO이며2, 그 모든 전자흡수 작용은 전자기 스펙트럼의 자외선 영역에서 발생하므로 스펙트럼의 가시적 영역에 있는 물의 색상을 책임지지 않는다. 물 분자는 세 가지 기본적인 진동 모드를 가지고 있다. 기체1 상태의 물에서 O-H 결합의 두 가지 스트레칭 진동은 v = 3650 cm−1, v = 37553 cm에서−1 발생한다. 이러한 진동에 의한 흡수는 스펙트럼의 적외선 영역에서 발생한다. 가시 스펙트럼의 흡수는 주로 고조파1 v + 3v3 = 14,318 cm에−1 기인하며, 이는 698 nm의 파장에 해당한다. 20°C의 액체 상태에서는 이러한 진동이 수소 본딩으로 인해 적색으로 변하여 740nm에서 적색으로 흡수되며, v1 + v2 + 3v와3 같은 다른 고조파에서는 660nm에서 적색으로 흡수된다.[3] 중수(DO2)의 흡수 곡선은 형태는 비슷하지만 진동 전환이 낮은 에너지를 가지기 때문에 스펙트럼의 적외선 끝 쪽으로 더 이동한다. 이러한 이유로, 중수는 적색 빛을 흡수하지 못하므로 DO의2 큰 몸체는 더 흔히 발견되는 경수(1HO2)의 특징적인 푸른색을 결여할 것이다.[4]

흡수 강도는 연속된 오버톤에 따라 현저하게 감소하여 세 번째 오버톤에 대한 흡수가 매우 약해진다. 이 때문에 파이프의 길이가 1m 이상이어야 하고 미세한 여과로 물을 정화해야 미에 산란을 일으킬 수 있는 입자를 제거할 수 있다.

호수와 바다의 색

바다와 같은 큰 물체는 물의 고유한 푸른색을 나타낸다.
주요 기사: 오션 컬러

호수와 바다는 몇 가지 이유로 파란색으로 보인다. 하나는 물의 표면이 하늘의 색을 반영한다는 것이다. 이러한 반사가 관찰된 색에 기여하지만, 그것이 유일한 이유는 아니다.[5] 옆면과 아래가 하얗게 칠해진 수영장의 물은 반사할 푸른 하늘이 없는 실내 수영장에서도 청록색으로 나타날 것이다. 수영장이 깊을수록 물이 푸르러진다.[6]

바다 표면에 부딪히는 빛의 일부는 반사되지만 대부분은 물 분자 및 물속의 다른 물질들과 상호작용하면서 수면을 통과한다. 물 분자는 빛과 상호작용할 때 세 가지 다른 모드로 진동할 수 있다. 빨강, 주황, 노랑, 그리고 때로는 초록빛의 파장은 흡수되므로 보이는 남은 빛은 짧은 파장 블루스와 제비꽃으로 구성되어 있다. 이것이 바다의 색이 파란색인 주된 이유다. 반사된 하늘빛과 깊은 곳에서 뒤로 흩어진 빛의 상대적 기여는 관측 각도에 크게 좌우된다.[7]

반사된 하늘의 빛깔은 물의 푸른 색으로 인식되는 데 기여하지만, 푸른 색의 대부분은 작은 입자에 의한 빛 산란에서 기인한다.

부유된 입자에서 산란하는 것은 호수나 바다의 색깔에도 중요한 역할을 하며, 다른 지역에서 물이 더 푸르거나 더 푸르게 보이게 한다. 수십 미터의 물은 모든 빛을 흡수하기 때문에 흩어지지 않고 모든 물체는 검은색으로 보일 것이다. 대부분의 호수와 바다는 부유 생물과 광물 입자를 포함하고 있기 때문에 위에서 나오는 빛은 흩어지고 일부는 위쪽으로 반사된다. 부유된 입자에서 산란하면 보통 눈처럼 흰색을 띠지만, 빛이 먼저 수미터의 푸른색 액체를 통과하기 때문에 산란된 빛은 파란색으로 나타난다. 입자로부터 산란하는 것이 매우 낮은 산호에서 발견되는 지극히 순수한 물에서, 물 분자에서 산란하는 것 자체도 푸른색을 띠게 한다.[8][9]

시야를 따라 대기 중 레일리 산란으로 인한 하늘 방사선이 분산되면 먼 물체에 푸른 색조를 준다. 이것은 먼 산에서 가장 흔히 볼 수 있는 것이지만, 또한 먼 곳의 바다의 푸르름에도 기여한다.

빙하의 색

주요 기사: 블루 아이스(글래시알)

빙하는 차가운 기후에서 떨어진 눈의 합성 과정에 의해 형성된 얼음과 눈의 큰 몸체다. 눈 내린 빙하는 먼 곳에서부터 흰색으로 보이고, 가까운 곳에서, 그리고 직접적인 주변 빛으로부터 보호될 때, 빙하는 대개 내부 반사광의 긴 경로 길이 때문에 진한 파란색으로 나타난다.[citation needed]

비교적 적은 양의 일반 얼음은 기포가 많이 존재하기 때문에 흰색으로 보이고, 또한 적은 양의 물이 무색으로 보이기 때문이다. 반면 빙하에서는 그 압력이 쌓인 눈에 갇힌 기포를 짜내 생성된 얼음의 밀도를 높인다. 많은 양의 물이 파란색으로 나타나기 때문에, 압축된 큰 얼음 조각, 즉 빙하도 파란색으로 보일 것이다.

물 샘플의 색

고농도의 용해된 라임이 하바수 폭포의 물을 터키옥빛으로 물들인다.

물에 용해된 미립자 물질은 변색을 일으킬 수 있다. 하젠 단위(HU)에서 약간의 변색을 측정한다.[10] 불순물도 깊게 색칠할 수 있는데, 예를 들어 탄닌이라고 불리는 용해된 유기 화합물은 짙은 갈색을 띠거나, 물에 떠 있는 조류(입자)가 녹색을 띠게 할 수 있다.

물 샘플의 색상은 다음과 같이 보고할 수 있다.

  • 겉보기 색은 물 표면에서 반사되는 물체의 색이며, 용해된 구성 요소와 매달린 구성 요소 모두의 색으로 구성된다. 겉보기 색은 또한 하늘색상의 변화나 근처의 식물의 반영에 의해서도 변할 수 있다.
  • 참 색상은 물 샘플을 채취하여 정제한 후(원심분리 또는 여과로) 측정한다. 순수한 물은 색이 파랗게 보이는 경향이 있고 샘플은 미리 정해진 색 기준을 가진 순수한 물과 비교되거나 분광도계의 결과를 비교할 수 있다.[11]

색에 대한 테스트는 빠르고 쉬운 테스트가 될 수 있는데, 이것은 종종 물 속의 유기 물질의 양을 반영하는 것이지만, 철이나 망간과 같은 특정 무기물 성분도 색을 전달할 수 있다.

물색은 물리적, 화학적, 박테리아적 상태를 드러낼 수 있다. 식수에서 녹색은 구리 배관으로부터 구리가 침출되는 것을 나타낼 수 있고 조류 성장을 나타낼 수도 있다. 파란색은 또한 구리를 나타낼 수도 있고, 또는 일반적으로 역류로 알려진 통신 탱크에 있는 산업용 청소기의 사포닝에 의해 발생할 수도 있다. 붉은색은 쇠파이프나 호수 등에서 나오는 공기중 박테리아 등에 녹이 슬은 흔적이 될 수 있다. 검은 물은 온도가 너무 낮은 온수 탱크 안에서 황 감소 박테리아의 성장을 나타낼 수 있다. 이것은 보통 강한 황이나 썩은 달걀(HS2) 냄새를 가지고 있으며, 온수기를 배출하고 온도를 49 °C(120 °F) 이상으로 높여 쉽게 교정된다. 황산염 감소 박테리아가 원인이라면 냄새는 항상 온수관 안에 있을 것이고 냉수관에서는 절대로 나지 않을 것이다.[citation needed] 물 불순물 표시 색 스펙트럼을 학습하면 화장품, 세균, 화학적 문제를 더 쉽게 식별하고 해결할 수 있다.

수질 및 색채

빙하암 밀가루는 뉴질랜드의 푸카키 호수를 이웃보다 연한 청록색으로 만든다.

물에 색이 있다고 해서 반드시 물을 마실 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다. 타닌과 같은 색 유발 물질은 큰 농도의 동물에게 독성이 있을 수 있다.[12]

색상은 일반적인 물 필터에 의해 제거되지 않는다. 그러나 응고제를 사용하면 침전물 내에 색 유발 화합물을 가두는데 성공할 수 있다.[citation needed] 다른 요인은 보이는 색상에 영향을 미칠 수 있다.

  • 입자와 용액은 차나 커피처럼 빛을 흡수할 수 있다. 강이나 개울의 녹조는 종종 청록색을 띠게 한다. 홍해는 가끔 붉은 트리코데스뮴 홍조류가 핀다.[citation needed]
  • 물 속의 입자들은 빛을 흩뿌릴 수 있다. 콜로라도 강은 물속에 붉은 실트가 드리워져 있어서 종종 진흙투성이가 된다. 빙하 가루와 같이 바위를 곱게 갈아 놓은 일부 산호수와 개울은 청록색이다. 물의 흡수에 의해 생성되는 푸른 빛이 표면으로 되돌아와 관측될 수 있도록 부유물에 의한 빛 산란이 필요하다. 이러한 산란은 또한 떠오르는 광자의 스펙트럼을 녹색으로 바꿀 수 있는데, 이는 부유 입자가 가득한 물이 관측될 때 흔히 볼 수 있는 색이다.[citation needed]

색상 이름

캘리포니아 해안의 적조

다양한 문화는 색의 의미 분야를 영어 사용과 다르게 구분하고 일부는 같은 방식으로 파란색과 초록색을 구분하지 않는다. 글라스가 파란색이나 초록색을 의미할 수 있는 웨일스어, 베트남어도 마찬가지로 그 중 하나를 의미할 수 있다.

다른 색깔 이름들은 바다 녹색과 초파랑색이다. 특이한 해양 색채는 적조와 흑조라는 용어를 만들어냈다.

고대 그리스의 시인 호머는 "바닷컴한 바다"라는 별명을 사용하며, 게다가 그는 바다를 "회색"이라고 묘사하기도 한다. William Ewart Gladstone은 고대 그리스인들이 색상을 색감보다는 주로 발광성에 의해 분류하기 때문이라고 주장했지만, 다른 사람들은 호머가 색맹이었다고 믿는다.[citation needed]

참조

  1. ^ Davis, Jim; Milligan, Mark (2011), Why is water yellow some times?, Public Information Series, 96, Utah Geological Survey, p. 10, ISBN 978-1-55791-842-0, archived from the original on 23 January 2012, retrieved 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. Archived from the original on 23 February 2017. Retrieved 21 October 2017. 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. ^ 브라운&스미르노프 1993, 페이지 612:...어떤 간단한 대답이라도 잘못 이끌게 마련이다. 관찰된 색에 대한 기여는 반사된 하늘빛과 본질적인 흡수 둘 다에 의해 이루어지는 것으로 밝혀졌다."
  6. ^ Rossing, Thomas D.; Chiaverina, Christopher J. (1999). Light science: physics and the visual arts. Springer Science+Business Media. pp. 6–7. ISBN 978-0-387-98827-6.
  7. ^ 브라운&스미르노프 1993, 페이지 613:...깊이에서 뒤로 흩어진 반사된 하늘빛과 빛의 상대적 기여는 관측 각도에 크게 좌우된다."
  8. ^ 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.
  9. ^ 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.
  10. ^ 국제표준화기구, ISO 2211:1973, 액체화학제품의 하젠 단위(플라티넘-코발트 눈금)의 색상 측정
  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. Retrieved 25 September 2020.

추가 읽기

외부 링크