¿Por qué el agua en el valle de Jiuzhaigou es azul?
El área escénica de Jiuzhaigou es un paisaje natural que es muy familiar para muchos turistas. El paisaje natural aquí es conocido como un paraíso en la tierra y es muy atractivo para muchos turistas. Permítanme compartir con ustedes por qué. El agua en el valle de Jiuzhaigou es azul.
Hay un misterioso país de hadas escondido en las majestuosas montañas Minshan. No fue hasta hace medio siglo que los forasteros conocieron gradualmente su verdadera apariencia. El agua borboteante fluye a través de las montañas y los densos bosques, formando encantadores mares azules.
Los lagos aquí son como pedazos de azul esmeralda, cambiando de varios colores bajo la luz del sol, como un sueño; los lagos aquí son como espejos, reflejando las montañas, los ríos, la vegetación, el cielo azul y las nubes blancas. Presenta la maravilla de "los pájaros volando en el agua y los peces nadando en el cielo". Es Jiuzhaigou.
Una vista panorámica del mar de Wuhua en Jiuzhaigou
El mar de Wuhua es el lugar escénico más famoso de Jiuzhaigou y es conocido como la "Esencia de Jiuzhaigou". El azul de Haizi después de la nieve hace eco de la nieve blanca, haciéndolo parecer un mundo de cuento de hadas.
Wucaichi es uno de los lagos más coloridos de Jiuzhaigou. Es famoso por su belleza, color, pureza y transparencia. El estanque Wucai es también el lago más exquisito de Jiuzhaigou y se le conoce como el "Ojo de Jiuzhaigou".
El azul del agua en el valle de Jiuzhaigou es deslumbrante y embriagador, pero ¿qué tipo de azul es el azul en el valle de Jiuzhaigou? Dijiste que era azul turquesa, yo dije que era azul turquesa, él dijo que era azul lago. , ella dijo que era azul esmeralda, esto realmente hace que la gente sea azul (lan) más difícil (nan). Oye, no avergüences a los lectores, ¿vale?
Cosas que no sabes sobre Blue
Además de Jiuzhaigou, hay muchos lagos azules famosos en el mundo. Por ejemplo, Bear Lake en Utah, Estados Unidos, el Parque Nacional de los Lagos de Plitvice en Croacia, Blue Lagoon Hot Springs en Islandia, Blue Lagoon en las Montañas Gambier en el sur de Australia, Lake Tekapo en la Isla Sur de Nueva Zelanda, etc. .
Al ver el hermoso paisaje correspondiente de estas aguas y cielo, el yo sin educación solo puedo suspirar, ¡guau, el cielo es tan azul, el lago es tan azul! Sin embargo, siempre hay un azul profundo, azul cobalto, Azul esquivar, azul marino y otros 41 tipos de azul. Al igual que los colores de los lápices labiales, cada color azul se puede distinguir por su número de color o valor RGB de color. Puede que conozcas muy bien el número del lápiz labial, pero ¿sabes cuáles son los colores azules de los lagos de arriba?
Tabla de colores de clasificación del azul PANTON
En los lagos mencionados anteriormente, hay varios lagos Tienen diferentes colores debido a diferencias en la ubicación geográfica, las condiciones ambientales ecológicas y las propiedades químicas del agua.
Azul empolvado
Las aguas termales de la Laguna Azul son las aguas termales geotérmicas más grandes de Islandia. El color de la Laguna Azul presenta un azul polvo casi lechoso. Según las investigaciones, el color azul del Lago Azul se debe a la presencia de un alga verde azulada especial en las aguas termales, mientras que el color lechoso se debe a la gran cantidad de silicio en el agua.
Tiffany Blue
El lago Tekapo está situado al pie oriental de los Alpes del Sur en la Isla Sur de Nueva Zelanda. Es un lago de barrera glaciar El color azul del agua del lago. es "Azul Tiffany". El color del lago en realidad es causado por la refracción de la luz solar por las partículas de roca suspendidas en el lago.
Azul turquesa
El lago del Oso y los lagos de Plitvice muestran un azul turquesa brillante. El proceso de formación del color del complejo de los lagos del Oso y de Plitvice está relacionado con las partículas de carbonato de calcio. La composición geológica de ambas áreas está dominada por la piedra caliza. Una gran cantidad de iones de calcio y magnesio están disueltos en el agua del lago. La alta concentración de partículas microsuspendidas de carbonato de calcio en el agua refleja la luz azul verdosa, haciendo que el lago parezca azul turquesa.
Azul profundo
El Lago Azul ubicado en las Montañas Gambier del sur de Australia es conocido como el lago (azul) más difícil del mundo. Los colores cambian con las estaciones. Debido a la absorción de la luz incidente por el humus, el agua del lago adquiere un color azul grisáceo en invierno. En verano, los cristales de calcita y el humus generados por la desgasificación del dióxido de carbono y el aumento de temperatura tienen un efecto de precipitación positivo, que regula la concentración de humus en la superficie del lago. Además, los propios cristales de calcita ayudan a dispersar la luz de longitud de onda corta, por lo que el color del lago cambia de azul grisáceo a azul intenso con las estaciones.
Azul Jiuzhaigou (¿Qué tipo de azul es?)
Generalmente se cree que diferentes objetos reflejan, absorben y dispersan la luz de manera diferente, por lo que muestran diferentes colores. Al igual que los diversos lagos mencionados anteriormente, la presencia de partículas más pequeñas, como partículas de roca, partículas de sílice soluble en agua, partículas de azufre coloidal, partículas de aluminosilicato coloidal y polvo de glaciar, le dan al agua del lago un reflejo único de la luz solar, propiedades de dispersión. el lago aparecerá azul.
La mayoría de los lagos de Jiuzhaigou son lagos kársticos. El color de sus cuerpos de agua está relacionado con la baja turbiedad del agua del lago y la presencia de partículas de carbonato de calcio en el agua. por partículas de carbonato de calcio suspendidas, el efecto de dispersión puede hacer que el agua del lago parezca azul, y la diferencia en la intensidad de dispersión en varias direcciones, la profundidad del lago y la calidad del agua le dan al lago un color azul colorido.
Déjame decirte, ¿qué tipo de azul es el azul de Jiuzhaigou?
Aunque se han estudiado las causas del color de los lagos kársticos, debido al especial sistema hidrológico y entorno geográfico de En la zona kárstica, el mecanismo de formación del color de los lagos es complejo y difícil de estudiar. Faltan investigaciones sobre el mecanismo de formación del azul de los lagos kársticos de meseta, como el valle de Jiuzhaigou, y no existe una explicación científica y razonable de por qué los lagos tienen un color "azul colorido".
Actualmente, Li Xiaohui, estudiante de maestría en el equipo de Sun Geng, investigador del Instituto de Biología de Chengdu, Academia de Ciencias de China, y otros, utilizaron equipos hiperespectrales y métodos de análisis químico del agua en interiores para cuantificar la color de los lagos kársticos de Jiuzhaigou por primera vez, revelando El mecanismo de formación del color de los mundialmente famosos lagos kársticos azules de Jiuzhaigou estableció una ecuación de regresión para la calidad y el color del agua del lago, explicó razonablemente la causa del colorido color azul de los lagos de Jiuzhaigou y aplicó el ecuación para la predicción del color del lago.
Hablemos de cómo se realizó esta investigación~
1. El color también se puede “cuantificar”
Para explicar las razones de la formación del color. Para determinar el color de los lagos de Jiuzhaigou, los investigadores primero deben cuantificar el color.
Antes de entender este proceso de cuantificación del color, es necesario hablar primero de cómo el ojo humano percibe el color.
Todos sabemos que el color es una percepción visual de la luz producida por los ojos y el cerebro. La luz blanca se puede descomponer en siete luces monocromáticas: roja, naranja, amarilla, verde, cian, azul y violeta. Debido a la presencia de conos rojos, verdes y azules en el ojo humano, somos más sensibles a la luz roja, verde y azul. La mayoría de los colores que percibimos se pueden formar mezclando los tres colores primarios: rojo, verde y azul en diferentes proporciones. Esta es la famosa "teoría de los tres colores". Los objetos de diferentes colores tienen diferentes distribuciones espectrales características formadas por la luz reflejada. Después de ingresar al ojo humano, son absorbidos selectivamente por tres tipos de células cónicas. Después de una serie de reacciones fotoquímicas, el color del objeto se forma en el cerebro.
Un diagrama simplificado del principio de percepción del color de los ojos humanos
Al ver esto, muchas personas pueden confundirse. A continuación se muestra un ejemplo.
El cielo suele ser azul después de la lluvia o cuando hace sol. Esto se debe a que en este momento hay relativamente pocas partículas suspendidas en la atmósfera. Bajo la fuerte dispersión selectiva de las moléculas atmosféricas, la luz azul se dispersa desde el sol y se difunde por toda la atmósfera. gran mayoría Esto nos hace sentir que el cielo es azul.
Cielo azul y océano
Los investigadores utilizaron el principio de percepción del color del ojo humano como base teórica y utilizaron un equipo hiperespectral (ASDFieldSpecHandHeld
2 espectrómetro de objetos terrestres portátil ) Se midieron los datos de radiancia que sale del agua (radiación espectral de la luz que regresa a la interfaz de la atmósfera después de pasar a través de la masa de agua) en cada punto de muestreo de la masa de agua del lago dentro del rango de luz visible del ojo humano (380 nm-780 nm).
Basado en la teoría de la colorimetría, se realizan operaciones de integración matemática en el rango de luz visible para derivar el valor triestímulo de color XYZ. Las coordenadas de color (x, y) se calculan a través de los valores XYZ, y el color de cada punto de muestreo se puede determinar correspondiente al diagrama de cromaticidad CIE1931.
También puede utilizar el software Matlab para realizar operaciones matriciales para calcular el valor RGB del color en cada punto de muestreo.
De esta manera, al simular el proceso de percepción del color por parte del ojo humano, los investigadores pueden cuantificar el color complejo del lago en valores RGB de color simples después de medir los datos espectrales del agua del lago. Esto favorece la investigación posterior sobre el mecanismo de formación del color y también sienta una base sólida para explorar la relación entre el color del lago y la calidad del agua.
El principio anterior es práctico, ¡simplemente vaya a la imagen a continuación!
Diagrama esquemático del proceso de medición del color del lago
El proceso de medición cuantitativa del color del lago puede ser considerado como percepción del ojo humano al proceso del color. El alto espectrómetro de objetos terrestres ASD puede considerarse aproximadamente como un ojo humano que recibe luz incidente, y los complejos cálculos de integración y matrices en realidad simulan una serie de reacciones fotoquímicas en el ojo humano.
Después de analizar los datos de radiación que sale del agua del lago, los investigadores descubrieron que el cuerpo de agua de Jiuzhaigou tiene una fuerte selectividad de longitud de onda para la absorción, reflexión y dispersión de la luz visible, y la proporción de luz azul-verde. La luz reflejada es significativamente alta. En cuanto a la luz roja, esto está estrechamente relacionado con las condiciones ambientales únicas del agua del lago y determina directamente el color del lago observado por el ojo humano. Según los datos medidos, las proporciones promedio de luz roja, verde y azul reflejada por los cuerpos de agua de Wuhuahai son 9,2, 49,6 y 41,2. Esta composición única de luz reflejada hace que el color del lago observado por el ojo humano sea un azul brillante. -verde.
2. Los secretos del color "escondidos" en el agua
Para explorar las razones por las que el agua del lago refleja y dispersa selectivamente la luz visible, los investigadores también recogieron muestras de agua del lago para análisis de agua en interiores.
Después de la investigación, se descubrió que la turbidez del agua de los lagos de Jiuzhaigou es baja, excepto en algunos puntos de muestra, la turbidez de la mayoría de las aguas es de alrededor de 0,69 NTU y la transparencia es extremadamente alta. Observado a simple vista, el agua del lago es básicamente la misma que la del Yibao enlatado. La razón es que resulta que los cuerpos de agua de los lagos kársticos de Jiuzhaigou se abastecen principalmente de precipitaciones atmosféricas, agua de deshielo de las montañas y agua kárstica subterránea. Tienen un bajo contenido de arena y una alta limpieza. Además, la orilla del lago en el Área Escénica de Jiuzhaigou tiene una rica vegetación, menos escurrimiento superficial y un bajo contenido de arena en el cuerpo de agua, lo que resulta en una baja turbidez y una transparencia extremadamente alta del agua del lago. Imagínese, si hay muchos sedimentos en el agua del lago, de todos modos no podrá mostrar un hermoso color azul.
La claridad no es suficiente. Las partículas de travertino únicas en los lagos de Jiuzhaigou son la clave del color de los lagos. La química del agua de los lagos de Jiuzhaigou pertenece a los tipos Ca2 -HCO3- y Mg2 -HCO3-. El cuerpo de agua es rico en Ca2 y HCO3-, y la concentración de estos iones es varias veces mayor que la del lago. lagos de meseta ordinarios. Estas altas concentraciones de Ca2, HCO3-
y el ambiente de agua alcalina hacen que el índice de saturación de calcita (SIC) del agua del lago sea alto, es decir, hay una gran cantidad de partículas de travertino (carbonato de calcio) en el lago. Estas partículas de travertino tienen fuertes efectos selectivos de reflexión y dispersión de la luz de longitud de onda corta (380-570 nm) en luz visible debido a la dispersión de Rayleigh. Además, el proceso de deposición de travertino tiene un efecto fijador de nutrientes como el fosfato, y la solución coloidal formada por carbonato de calcio y agua también tiene un efecto de disolución y sedimentación, que puede absorber las impurezas suspendidas en el agua del lago y purificar el cuerpo de agua, lo que Reduce aún más la turbidez del lago. Las partículas de travertino interactúan con la dispersión de la luz solar de Rayleigh y la baja turbidez, lo que hace que el agua del lago refleje y disperse principalmente la luz visible de longitud de onda corta. Sin embargo, el ojo humano no es sensible a la luz violeta en la luz visible, por lo que percibimos el color del lago. es principalmente azul.
Entonces la pregunta es, ¿cómo explicar el colorido color azul del lago? Como se mencionó anteriormente, las partículas de carbonato de calcio reflejan y dispersan selectivamente el azul de longitud de onda más corta de la luz visible debido a la dispersión de la luz verde. De hecho, durante el proceso de dispersión de Rayleigh, la intensidad de dispersión de la luz en varias direcciones también es diferente, lo que hace que el lago parezca azul en diferentes profundidades cuando se observa desde diferentes ángulos. Al mismo tiempo, debido a la alta claridad del lago, cuando el lago alcanza una cierta profundidad, el cuerpo de agua altamente limpia absorbe selectivamente la luz visible de longitud de onda larga, como la luz roja, y refleja principalmente la luz azul-verde de longitud de onda corta. Esta vez, cuanto más profundo es el lago, más difícil es observarlo con el ojo humano. El color del lago se vuelve más azul. Por lo tanto, si hay diferencias de profundidad entre diferentes cuerpos de agua en el mismo lago, el agua a menudo parecerá tener diferentes tonos de azul.
Además, diferentes lagos y estaciones tienen diferentes capacidades para reflejar la luz azul-verde de longitud de onda corta debido a diferencias en las características de la calidad del agua que conducen directamente a cambios en las tasas de deposición de travertino. Los factores anteriores han creado diferencias en el azul de diferentes lagos en la misma zanja, diferentes aguas del mismo lago y el mismo lago en diferentes estaciones en el área escénica. Ésta es la razón de la formación del paisaje único de lagos coloridos en Jiuzhaigou.
Diagrama esquemático del mecanismo de formación de color de los lagos kársticos de Jiuzhaigou
La solución coloidal formada por carbonato de calcio y agua del lago tiene un efecto de disolución y sedimentación, que puede absorber las impurezas suspendidas en el lago. agua, haciendo que el agua del lago sea clara y transparente cuando el lago alcanza una cierta profundidad, el cuerpo de agua transparente tiene un fuerte efecto de absorción de la luz de longitud de onda larga, como la luz roja en la luz incidente, y refleja principalmente la luz azul-verde; Además, las partículas de carbonato de calcio en el cuerpo de agua del lago kárstico reflejan y dispersan selectivamente la luz incidente. El efecto provoca que una mayor proporción de luz azul-verde de longitud de onda corta ingrese al ojo humano, por lo que el ojo humano percibe el lago como azul-verde. .
El azul de los puntos de muestreo en diferentes profundidades del mar de Wuhua en Jiuzhaigou (Fuente de la foto: Li Xiaohui)
La tasa de absorción de agua pura para la luz visible en la longitud de onda de 750- 760 nm alcanza el máximo cuando el lago alcanza una cierta profundidad. En este momento, el agua del lago absorbe una gran cantidad de luz roja de longitud de onda larga y refleja y dispersa principalmente luz azul-verde. En este momento, cuanto más profundo es el lago, más azul es el color.
3. Utiliza ecuaciones para predecir el color
A través de análisis de correlación, análisis de redundancia y otros métodos de análisis, los investigadores descubrieron que el color de los lagos está estrechamente relacionado con los cambios en la calidad del agua. Para explorar más a fondo el posible impacto de los cambios en la calidad del agua en el color del lago, los investigadores realizaron un análisis de regresión lineal por pasos en los datos de calidad del agua obtenidos del análisis hidroquímico y los datos del valor de color RGB del lago, y establecieron la ecuación de calidad-color del agua de Lagos Jiuzhaigou:
Las variables independientes en la ecuación son indicadores de la calidad del agua, como la transparencia, la concentración de iones, la conductividad y el oxígeno disuelto, y las variables dependientes son el valor R del color y el valor B. Con la ayuda de esta ecuación de regresión, se puede predecir el cambio de color del lago midiendo la calidad del agua del lago. Los investigadores insertaron los datos de calidad del agua medidos en julio, agosto y septiembre de 2019 en la ecuación y predijeron los cambios de color de los lagos del Mar de Wuhua, el Mar Espejo y el Mar del Rinoceronte en Jiuzhaigou. Se puede ver intuitivamente en los resultados de la predicción que el color del lago cambia gradualmente de azul a verde a medida que cambian las estaciones.
Predicción del color del lago Jiuzhaigou
No subestimes esta ecuación. En el futuro, es posible que puedas predecir los cambios de color de los lagos monitoreando los cambios en la calidad del agua, protegiendo así mejor. los hermosos lagos de Jiuzhaigou. Se pueden aplicar métodos similares a otros lagos.
¿Has obtenido una comprensión más profunda de los lagos azules de Jiuzhaigou a través del contenido anterior? Jiuzhaigou es un tesoro dado al mundo por la naturaleza. Hay muchos secretos en el mágico Jiuzhaigou que vale la pena explorar y proteger. Es proteger el medio ambiente del que dependen los seres humanos para sobrevivir.
Posdata: La forma más científica de mostrar riqueza: remé en un bote en Jiuzhaigou
Durante el experimento, para medir el color de diferentes puntos de muestreo en cada lago, los investigadores A menudo es necesario navegar en bote hasta el centro del lago para recolectar muestras de agua y datos espectrales.
La muestra que pensabas era así:
Sin embargo, el hecho es así:
El tiempo que pasas jugando es siempre corto y hermoso~ Cuando te despiertas arriba, deberías moverte.
Las que flotan en el lago Jiuzhaigou no son necesariamente hadas, sino que también pueden ser investigadores científicos que toman muestras. Cuando estaba escribiendo mi currículum con alguien, la persona frente a mí se jactaba: "Limpié las colillas de los pandas y recogí excrementos de pandas". Sólo pude escribir un poema para expresar mi arrogancia: "Recuerda siempre la puesta de sol en Jiuzhaigou, tomando muestras sin saber el camino de regreso." .
Regresar al barco demasiado tarde, desviarse hacia las profundidades de la investigación científica"
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