Почему синий цвет так редко встречается в природе?

Грусть? Этот цвет не так распространен, как вы думаете.

Ярко-синие цвета лягушек-дротиков предупреждают хищников о том, что животное ядовито.

Когда вы смотрите на голубое небо над головой или смотрите на, казалось бы, бесконечные просторы синего океана, вы можете подумать, что синий цвет является обычным явлением в природе.

Но среди всех оттенков, которые можно найти в камнях, растениях и цветах, а также в мехе, перьях, чешуе и коже животных, синий на удивление редок.

Но почему синий цвет встречается так редко? Ответ кроется в химии и физике того, как создаются цвета - и как мы их видим.

Мы можем видеть цвет, потому что каждый наш глаз содержит от 6 до 7 миллионов светочувствительных клеток, называемых колбочками. В глазу человека с нормальным цветовым зрением существует три различных типа колбочек, и каждый тип колбочек наиболее чувствителен к определенной длине волны света: красный, зеленый или синий. Информация из миллионов колбочек достигает нашего мозга в виде электрических сигналов, которые передают все типы света, отраженные тем, что мы видим, которые затем интерпретируются как различные оттенки цвета.

Когда мы смотрим на красочный объект, такой как сверкающий сапфир или яркий цветок гортензии, «объект поглощает часть падающего на него белого света; поскольку он поглощает часть света, остальной отраженный свет имеет цвет », - сказал Live Science писатель Кай Купфершмидт, автор книги« Синий: в поисках самого редкого цвета природы » (Эксперимент, 2021).

«Когда вы видите синий цветок - например, василек - вы видите василек как синий, потому что он поглощает красную часть спектра», - сказал Купфершмидт. Или, говоря другими словами, цветок кажется синим, потому что этот цвет является частью спектра, который отклонил цветок, - писал Купфершмидт в своей книге, в которой исследуется наука и природа этого популярного оттенка.

В книге «Синий» писатель Кай Купфершмидт исследует науку, лежащую в основе этого неуловимого цвета.

В видимом спектре красный имеет длинные волны, что означает, что он имеет очень низкую энергию по сравнению с другими цветами. По словам Купфершмидта, для того, чтобы цветок казался синим, «он должен быть в состоянии производить молекулу, способную поглощать очень небольшое количество энергии», чтобы поглотить красную часть спектра.

Генерировать такие молекулы, которые являются большими и сложными, трудно для растений, поэтому синие цветы производят менее 10% из почти 300 000 видов цветковых растений в мире. Одним из возможных факторов эволюции синих цветов является то, что синий цвет хорошо виден для опылителей, таких как пчелы, и производство синих цветков может принести пользу растениям в экосистемах, где конкуренция за опылители высока, Адриан Дайер, доцент Королевского Мельбурна. Об этом сообщил Австралийской телерадиовещательной компании в 2016 году Институт технологий в Мельбурне, Австралия.

Что касается минералов, их кристаллические структуры взаимодействуют с ионами (заряженными атомами или молекулами), чтобы определить, какие части спектра поглощаются, а какие отражаются. Минерал лазурит, который добывается только в Афганистане и дает редкий синий пигмент ультрамарин, содержит ионы трисульфида - три атома серы, связанные вместе внутри кристаллической решетки, которые могут высвобождать или связывать один электрон.

«Эта разница в энергии - вот что делает синий цвет», - сказал Купфершмидт.

Азурит - это минерал гидроксид карбоната меди, известный своим темно-синим цветом.

Цвета синих животных не связаны с химическими пигментами. Скорее, они полагаются на физику, чтобы создать синий цвет. У синекрылых бабочек из рода Morpho на чешуе крыльев есть сложные многослойные наноструктуры, которые манипулируют слоями света, так что некоторые цвета нейтрализуют друг друга и отражается только синий; аналогичный эффект наблюдается в структурах, обнаруженных в перьях синих соек (Cyanocitta cristata), чешуе синих хвостовиков (Paracanthurus hepatus) и мигающих кольцах ядовитых осьминогов с синими кольцами (Hapalochlaena maculosa).

Синие оттенки у млекопитающих встречаются еще реже, чем у птиц, рыб, рептилий и насекомых. У некоторых китов и дельфинов голубоватая кожа; приматы, такие как золотистые курносые обезьяны (Rhinopithecus roxellana), имеют голубокожие лица; и мандриллы (Mandrillus sphinx) имеют голубые лица и синие задние концы. Но мех - черта, присущая большинству наземных млекопитающих - никогда не бывает ярко-синего цвета от природы (по крайней мере, в видимом свете. Исследователи недавно обнаружили, что мех утконоса светится яркими оттенками синего и зеленого при воздействии ультрафиолетовых (УФ) лучей).

Ядовитый осьминог с синими кольцами.

«Но для того, чтобы сделать это синим, требуется много работы, и поэтому возникает другой вопрос: каковы эволюционные причины сделать это синим? Каков стимул?» Купфершмидт сказал. «Когда вы погружаетесь в эти животные миры, всегда интересно узнать, кто является получателем этого сообщения и видят ли они синий цвет?»

Например, в то время как у людей в наших глазах есть три типа светочувствительных рецепторов, у птиц есть рецепторы четвертого типа для восприятия ультрафиолетового света. Перья, которые кажутся голубыми человеческим глазам, «на самом деле отражают даже больше ультрафиолетового света, чем синий свет», - пояснил Купфершмидт. По этой причине птицы, которых мы называем голубыми синицами (Cyanistes caeruleus), «вероятно, будут называть себя« ультрафиолетовыми сиськами », потому что это то, что они в основном видят», - сказал он.

По словам Купфершмидта, из-за нехватки синего в природе слово, обозначающее синий, относительно поздно появилось в языках мира, появившись после слов, обозначающих черный, белый, красный и желтый.

«Одна из теорий заключается в том, что вам действительно нужно давать название цвету только после того, как вы можете красить вещи - когда вы можете отделить цвет от его объекта. В противном случае вам действительно не нужно имя для цвета», - объяснил он. «Окрашивание вещей в синий цвет или обнаружение синего пигмента произошло очень поздно в большинстве культур, и вы можете увидеть это в лингвистике».

Ярко-синее оперение птиц, таких как ара Спикса (Cyanopsitta spixii), приобретает свой цвет не за счет пигментов, а за счет рассеивающих свет структур в перьях.

Первое использование синего красителя датируется примерно 6000 лет назад в Перу, и древние египтяне объединили диоксид кремния, оксид кальция и оксид меди для создания стойкого синего пигмента, известного как иртью, для украшения статуй, сообщили исследователи 15 января в журнале. Границы науки о растениях. Ультрамарин, яркий синий пигмент, полученный из лазурита, был столь же ценен, как золото в средневековой Европе, и использовался в основном для иллюстрации иллюминированных манускриптов.

«Относительная нехватка синего, доступного в природных пигментах, вероятно, подогревала наше восхищение», - пишут ученые.

Синий также окрашивает наши выражения лиц, появляясь в десятках английских идиом: вы можете работать синим воротничком, ругать синюю полосу, погружаться в синюю фанк или говорить, пока не посинете, и это лишь некоторые из них. А синий иногда может означать противоречивые вещи в зависимости от идиомы: «« Голубое небо впереди »означает светлое будущее, но« чувствовать себя синим »-это грустно», - сказал Купфершмидт.

Недостаток синего в природе, возможно, помог сформировать наше восприятие цвета и вещей, которые кажутся синими. «С синим - это как целый холст, на котором все еще можно рисовать», - сказал Купфершмидт. «Может быть, потому, что это редкость в природе, и, может быть, потому, что мы ассоциируем его с вещами, которых мы не можем коснуться, такими как небо и море, это то, что очень открыто для разных ассоциаций».