Lexique des termes marins

COULEUR DE LA MER

La sensation de couleur éprouvée par l'observateur qui regarde une source lumineuse ou un objet éclairé dépend de la composition spectrale du flux lumineux rayonné par la source ou réfléchi par l'objet regardé.
Ce flux est toujours très complexe, c'est-à-dire qu'il est formé de plusieurs rayonnements de longueur d'onde et d'intensité différentes, que l'on peut déterminer grâce aux techniques de la colorimétrie.

Cependant, l'œil humain n'est sensible qu'au spectre visible (s'étendant du violet, de longueur d'onde égale à 390 nanomètres - 1 nanomètre = 10^-9 m -, au rouge, de longueur d'onde égale à 750 nanomètres), et la sensation de couleur peut se traduire beaucoup plus simplement par la superposition d'un flux de lumière blanche et d'un flux de lumière monochromatique caractérisée par sa longueur d'onde, appelée « longueur d'onde dominante ».
On définit alors le « facteur de pureté », qui exprime le rapport entre le flux de lumière monochromatique et le flux total (égal à 1 lorsque l'œil reçoit de la lumière monochromatique, il devient nul lorsque celui-ci reçoit de la lumière blanche).
Chaque couleur, même complexe, est donc parfaitement caractérisée par sa longueur d'onde dominante et son facteur de pureté. A titre d'exemple, les couleurs utilisées par les artistes sont définies à partir de ces deux paramètres dans le tableau 1.

Ces notions sont indispensables pour rendre compte des sensations très diverses qu'éprouve un observateur qui regarde la mer, suivant qu'il se trouve sur un navire, dans un avion, sur la côte ou au sein même de la mer.

La couleur de la mer correspond, en toute rigueur, à ce que voit un observateur qui, à bord d'un petit bateau naviguant au large, regarde verticalement la surface très proche et quasi plane de la mer, ou mieux encore à ce que perçoit celui qui, équipé d'un masque, plonge la tête dans l'eau et regarde vers le fond.
Dans ces conditions, la sensation de couleur est uniquement due au flux lumineux rétrodiffusé par les eaux, c'est-à-dire au résidu de lumière solaire renvoyé par diffusion à la surface de la mer (voir optique sous-marine).

Il faut distinguer la diffusion moléculaire, due aux molécules d'eau, qui favorise la diffusion des courtes longueurs d'onde (c'est-à-dire que le flux diffusé est enrichi en bleu), de la diffusion due aux particules minérales et organiques en suspension dans l'eau de mer, qui est indépendante de la longueur d'onde. Cette diffusion est d'autant plus intense que les eaux sont plus troubles ; mais, même dans les eaux très limpides, la diffusion moléculaire joue un rôle peu important par rapport à la diffusion due aux particules.

La couleur de la mer est essentiellement due à l'absorption par l'eau des parties violette, jaune, orange et rouge du spectre solaire : l'eau de mer est donc plus transparente pour les radiations bleues ou vertes (selon sa teneur en détritus organiques dissous), et la lumière solaire, rétro­diffusée aux diverses profondeurs, revient à la surface de la mer colorée en bleu ou vert.
L'origine de la couleur de la mer est donc essentiellement différente de celle du bleu du ciel, bleu qui n'est pas dû à l'absorption mais à la diffusion moléculaire sélective des gaz atmosphériques.

Les eaux peu fertiles, donc pauvres en résidus organiques dissous, sont bleues car le maximum de transparence de l'eau pure se trouve à 465 nanomètres. Le bleu de ces déserts océaniques est encore renforcé par la diffusion moléculaire.
Inversement, plus les eaux sont riches en phytoplancton, plus elles contiennent de produits de dégradation jaunâtres en solution, qui entraînent un déplacement du maximum de transparence vers le vert.
C'est aussi le cas des eaux côtières riches en algues. La longueur d'onde dominante devient plus grande tandis que le facteur de pureté diminue.
Ainsi, la couleur de la mer peut renseigner sur la teneur des eaux en matériel organique dissous et donner des informations sur leur fertilité (voir tableau 2).

Enfin, si les eaux sont très chargées en particules en suspension, celles-ci réfléchissent littéralement la lumière solaire, qui n'a pas la possibilité de traverser une grande épaisseur d'eau. La lumière réfléchie dépend alors essentiellement de la nature des particules :

• • Blanche s'il s'agit de particules calcaires ou de phytoplancton blanc.
• • Jaunâtre pour des particules terrigènes.
• • Rouge pour certaines algues (Cyanophycées du genre Trichodesmium, auxquelles la mer Rouge doit son nom).

Il ne s'agit plus à proprement parler de la couleur de la mer, mais de celle des matières en suspension qu'elle contient.

La sensation de couleur est différente pour un observateur qui regarde l'étendue de la mer de la passerelle d'un navire ou de la côte.
En effet, au flux lumineux sortant réellement de la mer vient s'ajouter le flux venant de la voûte céleste et réfléchi par la surface.
La couleur observée dépend alors autant de la couleur de la voûte céleste que des propriétés optiques de l'eau. Plus l'incidence est oblique, plus le facteur de réflexion augmente : la mer paraît d'autant plus bleue que le ciel est plus bleu (même la Seine peut apparaître bleue par incidence suffisamment oblique !).

Inversement, la mer sera sombre, triste ou hostile lorsque le ciel sera couvert ou orageux. Le facteur de réflexion dépend également de l'état d'agitation de la mer et diminue quand celle-ci est tourmentée : par grosse mer, l'horizon paraît plus foncé que par mer calme, tandis que par mer d'huile, le facteur de réflexion atteint 100 % au voisinage de l'horizon, et ce dernier n'est plus visible.

La diversité des paysages marins est également liée à la profondeur. Ainsi, dans le cas des eaux limpides peu profondes, le flux lumineux réfléchi par le fond vient s'ajouter au flux rétrodiffusé par la mer et au flux réfléchi par la surface.
S'il s'agit d'un fond sablonneux clair, les couleurs sont d'autant plus lavées de blanc que la profondeur est plus faible, et l'observateur voit des pastels bleus ou verts de faible facteur de pureté.
Si le fond est sombre, rocheux ou couvert d'algues, la mer paraîtra également sombre.
L'ombre d'un nuage, une brutale augmentation du fond ou la présence de rochers peut produire des sensations analogues, et le navigateur peut s'y tromper dans les eaux côtières.

En avion, la couleur du flux lumineux venant de la mer est encore modifiée par la traversée de la couche atmosphérique. Si l'atmosphère est pure et sèche, la diffusion moléculaire renforcera l'impression de bleu en augmentant le facteur de pureté, tandis que, si elle est brumeuse, la couleur apparente de la mer sera lavée de blanc, et le facteur de pureté diminuera.

Quant au plongeur sous-marin, il vit intensément, grâce à ses sens, sa pénétration au sein de l'élément fluide : sa sensation de couleur, en particulier, est transformée par l'eau, qui joue pour lui le rôle de filtre bleu de plus en plus intense au fur et à mesure qu'il descend (voir tableau 3).

Sa perception des couleurs est alors radicalement modifiée, et très vite les anémones colorées en jaune ou en rouge vif deviennent noires. Il ne peut plus accéder à la réalité des couleurs qu'à l'aide d'une lampe torche ou d'un flash, pour son émerveillement personnel.
La nature, en effet, a favorisé les organismes sous-marins qui ont un besoin de lumière impératif pour se développer en les dotant de pigments rouges, jaunes ou violets absorbant ainsi la seule lumière disponible, à savoir la lumière bleue, pour fin de photosynthèse.

La nature a donc bien fait les choses, et il est remarquable, par ailleurs, que la sensibilité maximale de l'œil humain (510 nanomètres) soit aussi proche de la longueur d'onde de transparence maximale des eaux, étayant ainsi l'hypothèse de l'ascendance sous-marine de l'homme.