抱歉,之前我的高赞回答由于与我的另一个回答重复过多而被系统删除了,现在我再来重新回答一次。
很多人都认为海水呈现蓝色是因为瑞利散射,但是实际上瑞利散射并不是导致海水呈现蓝色的主要原因。海水是蓝色的主要原因,是因为水分子振动光谱的overtone peak在红光部分有更多的吸收——也就是说,水本来就应该是蓝色的。
美国加州大学圣芭芭拉分校(UCSB)有一个关于海洋颜色科普页面[1],就提到了:海洋不是因为(瑞利)散射而呈现蓝色的;它呈现蓝色是因为其吸收光谱——这与水为何呈现蓝色是一样的原因。在可见光区域,长波长区域——红光和橙光——被吸收得最厉害,其次是中等波长的黄光和绿光,而短波长的蓝光和紫光则被吸收得最少。这也解释了为什么不含任何颗粒的非常纯净的水会表现出深蓝色。
具体的讨论可以见我另一个回答,我就不贴过来以免再度被删。
海水和普通水一样, 都是无色透明的, 海洋色彩是由海水的光学性质和海水中所含的悬浮物质、海水的深度、云层的特点及其他因素决定的。我们知道太阳光的可见光中包含红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种波长的色光。这七种光的波长从红光至紫光逐渐变短, 由这些色光就构成了白光。而太阳光照射到海水中被吸收的程度主要与两个因素有关, 一个是色光的波长, 另一个是海水的深度。
水对着穿透力最强的长波吸收最大, 短波由于穿透力弱, 容易发生反射和散射。因此海水对红色光的吸收率最大, 对橙色光的吸收率次之, 对蓝色和紫色的光吸收率最小。由于这个原因, 人们经常看到浅海和湖泊的水面呈蓝绿色。此外太阳光射入海水后被海水的吸收率还与水深有关, 水越深, 入射进海水中的光被吸收得越多。随着海水深度的增加, 红光、橙光和黄光逐渐被吸收。显然, 如果海水的深度加大, 进入深海区, 那么太阳光中的红色, 连同橙黄色的光都几乎被海水吸收掉了。这样海水就呈现黑色了。从海水的颜色来判定海水的深度是有实际应用意义的。
近岸的海水因悬浮物质增多, 颗粒较大, 对绿光吸收较弱, 散射较强, 所以多呈浅蓝色或绿色。紫光的波长最短, 反射最强烈, 为什么海水不呈紫色呢?科学实验证明, 原来人的眼睛是有一定偏见的, 人的眼睛对紫光的感受能力很弱, 所以对海水反射的紫色很不敏感, 因此视而不见。 相反, 人的眼睛对蓝、绿光却比较敏感。因此海水绝大多数是蓝色的。如果海水中悬浮物质比较多, 或者其他原因的影响, 大海的颜色就不再是蓝色的了。
那么, 黑海的水又为什么是黑色的呢。黑海海域辽阔, 但它的出口却只有一处, 由土耳其海峡同地中海相连, 使它形成了一个孤立的“海盆”。土耳其海峡中有的地方又窄又浅, 最窄处只有700米宽, 最浅处只有33米深, 海水流经这些地方时, 流量受到了极大的限制。这样, 使得黑海与地中海里的海水不能及时地大量交换。黑海中海水的盐度很高, 密度很大。 多瑙河、 第聂伯河、顿河等河流中大量淡水的流入使得黑海表层的海水温度升高, 密度减小, 而200米以下深层的海水温度低、密度大。这样, 密度大的海水在下层, 密度小的海水在上层, 于是就在上下两层间形成了一个“屏障” 即“密度跃层”, 使得上下层的海水无法进行交换, 致使深层的海水在海底与外界隔绝, 氧气得不到补充。而在严重缺氧的水中硫化细菌就会活跃起来, 它们把海底大量的有机物分解成高浓度的硫化氢。硫化氢把海底的淤泥染得黑漆漆的。黑色的海底会把射入海水中的各种颜色的光线全部吸收, 因此, 我们看到的海水便是漆黑一片了。其实, 此时海水本身仍然是无色透明的。
再来说说红海的水为什么是红色。红海位于亚洲的阿拉伯半岛与非洲大陆之间, 这里非常炎热干燥, 海水大量蒸发, 使得红海成为了世界上盐度最高、水温最高的海。这样高盐度、高温的海水非常适合蓝绿藻的生长和繁殖。这种藻虽然叫蓝绿藻, 它的颜色却是红的。它们在这种优良的环境中年复一年大量地生长繁殖, 其细胞中的藻红素就把整个海面染成了红色, 因此, 我们看到的海水就是红色的了。 此外, 来自撒哈拉大沙漠的红色沙尘也经常侵袭红海上空, 当狂风卷起红色的沙尘到达红海上空的大气中时, 天空就被染成了红色, 于是海面被映衬得更红了。
以上资料来自:
叶澍.海水到底是什么颜色?[J].海洋世界,2016,No.501,8-9.
因为水本身就是蓝色的,只是颜色很浅,够深就蓝了。