Pourquoi les couleurs changent plus profondément dans l'eau

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Les vacances en Méditerranée que vous attendiez toute l'année sont enfin arrivées. Vous avez fait toutes les réservations, planifié vos visites et emballé vos sacs. Alors que vous et vos amis plongez dans les vagues au large des côtes de la Grèce du haut du bateau que vous avez embauché pour la journée, votre ami prend des photos sous-marines du groupe avec leur GoPro Hero13. Mais quand ils vous montrent les images, le rouge vibrant de ce nouveau maillot de bain cher que vous vouliez montrer – le même maillot de bain qui avait l'air si bien dans les photos prises sur le bateau – a l'air sombre et terne en comparaison. Ce qui s'est passé?

La caméra de votre ami fonctionne très bien. Cette illusion d'optique apparente n'est en fait que le résultat de la physique à l'œuvre dans l'un des environnements les plus fascinants de la Terre. L'eau agit comme un filtre naturel pour la lumière, absorbant progressivement différentes couleurs à différentes profondeurs. Alors que la lumière du soleil contient l'arc-en-ciel complet des couleurs visibles pour les humains, les molécules d'eau interagissent avec ces vagues légères de manière surprenante, créant la lueur bleue caractéristique du monde sous-marin et provoquant des objets avec certaines couleurs, comme le rouge et l'orange, se fondre au gris ou au noir plus profondément.

Ce phénomène affecte tout, de la photographie sous-marine à l'évolution des créatures en haute mer. Plonger plus profondément dans la physique derrière la réalité visible révèle à quel point les propriétés fascinantes des ondes légères créent ce changement de couleur sous-marine et comment la vie marine s'est adaptée de manière remarquable pour obtenir un avantage dans l'écosystème aquatique impitoyable qui est l'océan profond. Des yeux spécialisés des habitants de la zone Twilight à la coloration stratégique des animaux vivant dans les profondeurs sans lumière, la relation entre la lumière, la couleur et l'eau dévoile les solutions ingénieuses de la nature aux défis de la vie dans un environnement où les couleurs ne sont pas ce qu'elles semblent.

Lorsque vous regardez un arc-en-ciel, vous voyez le spectre complet de la lumière visible: rouge, orange, jaune, vert, bleu et violet – célèbre acronyé comme roygbv. Chaque couleur représente des ondes claires avec différentes longueurs d'onde et niveaux d'énergie. Les ondes légères rouges, à une extrémité du spectre, ont les longueurs d'onde les plus longues, environ 700 nanomètres et la plus faible énergie (pour référence, un morceau de papier a environ 100 000 nanomètres d'épaisseur). Dans environ 500 à 400 nanomètres, les vagues de lumière violette sont beaucoup plus courtes et ont beaucoup plus d'énergie. Cette différence d'énergie est la clé pour comprendre pourquoi les couleurs changent sous l'eau.

Les molécules d'eau sont extraordinairement efficaces pour absorber la lumière, mais elles n'absorbent pas toutes les couleurs également. Considérez l'eau comme un filtre sélectif qui élimine les couleurs une par une alors que la lumière se déplace plus profondément. La lumière rouge, avec son énergie inférieure, est d'abord absorbée, disparaissant dans les 15 à 20 premiers pieds de votre plongée. L'orange et le jaune suivent, s'évanouissant lorsque vous descendez au-delà de 30 pieds. Le vert maintient jusqu'à environ 65 pieds, tandis que le bleu et le violet profond, la lumière énergétique la plus élevée, les ondes du spectre visible, atteignent des profondeurs d'environ 330 pieds. C'est pourquoi les plongeurs et les plongeurs sous-marins voient le fond de la mer comme un bleu foncé, c'est la seule lumière qui peut atteindre ces profondeurs.

Cette absorption sélective explique pourquoi les photos sous-marines ont souvent une teinte bleu-vert, et pourquoi ce maillot de bain rouge frappant semble de plus en plus sombre ou gris lorsque vous plongez plus profondément. Sans ondes légères rouges atteignant le maillot de bain et réfléchissant à vos yeux ou à la caméra, la couleur ne peut tout simplement pas être vue. Les photographes sous-marins professionnels comprennent bien ce phénomène, transportant souvent des lumières spécialisées pour restaurer le spectre de couleurs complet lors du tournage en profondeur et en utilisant des techniques d'édition en post-production pour obtenir un effet plus vibrant.

Plus vous allez dans l'eau, les choses étrangères obtiennent (voir notre liste des 5 meilleurs sons les plus étranges jamais capturés dans l'océan si vous avez besoin de preuve). Les scientifiques ont classé certaines profondeurs de l'océan en fonction de la quantité de lumière pénètre dans l'eau, ce qui a un impact direct sur les types de vie qui peuvent exister là-bas. La couche supérieure ensoleillée, appelée zone euphotique, peut s'étendre jusqu'à 650 pieds en océan ouvert. La zone dysphotique (également connue sous le nom de zone crépusculaire) varie d'environ 650 à environ 3 280 pieds. Après cela, vous êtes dans la zone aphotique, un royaume d'obscurité complète où la lumière du soleil n'atteint jamais. Même s'il existe des caractéristiques que tous les poissons ont en commun, ces conditions d'éclairage radicalement différentes ont entraîné des adaptations évolutives remarquablement uniques parmi les créatures marines.

Dans la zone crépusculaire, de nombreux organismes ont développé des yeux extraordinairement puissants, environ 10 à 100 fois plus sensibles à la lumière que celles des humains. Ces systèmes visuels spécialisés détectent la moindre lumière filtrant vers le bas. D'autres créatures ont évolué des yeux massifs. Les yeux de la taille d'une plaque de dîner du calmar géant, par exemple, fonctionnent comme des télescopes biologiques, rassemblant tous les photons possibles. Dans la zone aphotique noire pitch, de nombreuses espèces ont complètement abandonné la vision, développant des systèmes améliorés d'odeur, de toucher et la capacité de détecter les changements infimes dans l'écoulement de l'eau à la place.

Le plus fascinant est peut-être la façon dont les créatures en haute mer utilisent la couleur stratégique malgré la vie dans l'obscurité proche ou totale. Les animaux rouges dominent l'océan profond, apparaissant pratiquement invisible car aucune lumière rouge ne pénètre dans leur habitat. À l'autre extrémité, certains organismes en haute mer ont évolué la bioluminescence, produisant leur propre lumière grâce à des réactions chimiques. Cet éclairage auto-généré sert de multiples fins: attirer des compagnons, attirer les proies et les prédateurs confus. Et tout cela est dû à des vagues, soit du soleil ou de l'eau elle-même.