Każdy, kto odwiedza Park Narodowy Yellowstone, nie może nie zwrócić uwagi na magiczne kolory znajdujących się tam gorących źródeł. Badacze z Montana State University i Brandenburg University of Applied Sciences w Niemczech stworzyli prosty model matematyczny, opisujący zjawiska optyczne, które do takich efektów świetlnych prowadzą. Pisze o tym w najnowszym numerze czasopismo „Applied Optics”.

Morning Glory Pool

Gorące źródła, w tym najsłynniejsze Wielkie Jezioro Pryzmatyczne, to jedne z największych atrakcji Parku Narodowego Yellowstone, podstawowy temat zdjęć, wykonywanych dorocznie przez miliony zwiedzających.

Choć zasadniczy mechanizm powstawania barw, związany zarówno z obecnością gorącej wody, jak i zalegających warstw bakterii był ogólnie znany, do tej pory nie wiedziano dokładnie, jak poszczególne czynniki fizyczne i chemiczne przyczyniają się do tworzenia tego widowiska. Najnowszy model nie tylko to wyjaśnia, ale pozwala też odtworzyć prawdopodobny wygląd źródeł z czasów, kiedy turyści nie zanieczyszczali ich jeszcze choćby wrzucanymi monetami.

Wielkie Jezioro Pryzmatyczne w Parku Narodowym Yellowstone

Wielkie Jezioro Pryzmatyczne w Parku Narodowym Yellowstone /Joseph Shaw, Montana State University /

Udało nam się pokazać, że zjawiska, z którymi mamy tu do czynienia są względnie proste, można je opisać i wyjaśnić z pomocą nieskomplikowanych modeli– tłumaczy profesor Joseph Shaw z Montana State University. Ich praca pokazuje, jak zmiany wyglądu źródeł można opisać z pomocą parametrów odbicia, rozpraszania i pochłaniania światła przy różnych warunkach oświetlenia i właściwościach optycznych zalegających tam warstw bakterii.

Zaczęliśmy tę pracę trochę dla zabawy, szybko jednak okazało się, że literatura naukowa na ten temat jest bardzo uboga. Wtedy zaczęło być naprawdę ciekawie– mówi współautor pracy, Michael Vollmer z Brandenburg University of Applied Sciences. W badaniach wykorzystano ręczne spektrometry, cyfrowe aparaty fotograficzne i kamery termiczne do pomiarów temperatury. Uwzględniono też dostępne wcześniej informacje o rozmiarach i głębokościach poszczególnych źródeł.

W przypadku źródła Morning Glory Pool ustalono na przykład, że w latach 1880 do 1940, kiedy jego wody były gorętsze, wyglądało na bardziej niebieskie. Wrzucane do niego monety, odpadki i kamienie z czasem przyblokowały nieco ujście wody i przyczyniły się do obniżenia temperatury. W tych warunkach zmienił się nieco skład zalegających tam bakterii, co doprowadziło do zmiany pary z niebieskiej na niebieską, zieloną i pomarańczową.

Model potwierdził też dość oczywistą prawdę, że w płytszych rejonach źródeł najistotniejsze dla ich barwy znaczenie mają warstwy bakterii – w głębszych dominują efekty związane z pochłanianiem i rozpraszaniem światła. Zdaniem Josepha Shawa, nowy model może pomóc z bezinwazyjnych badaniach procesów biologicznych, zachodzących w podobnych zbiornikach wodnych. Obserwacja rozkładu ich barw pozwala zdobyć zaskakująco wiele informacji na temat stanu żyjących w nich bakterii.

Źródło: rmf24