爱华网【原创】海水为什么是蓝色的？
（看本文前请先看本人的《【原创】天空为什么是蓝色的?》，两篇文章有联系）
有人提出海水的蓝色是由于海水吸收了光线中波长较长的红色光和黄色光，而使波长较短的蓝色光散射到人们的眼中，所以看到的海水是蓝色的。
这种观点实在有些牵强，因为按这种观点，首先看到的应该是波长比蓝色光更短的紫色光，那么海水应该是紫色才对。持这种观点的人又提出了第二条理由：那就是人的眼睛对紫色光不敏感，所以只能看到海水是蓝色的了。我对眼睛的感光敏感度没有进行过研究，我们暂且认为“人的眼睛对紫色光不敏感”是正确的，但是对紫色光不敏感并不等于看不见紫色光，如果说海水仅仅是很淡很淡的紫色，人眼看不见是可以理解的，但绝大多数海水是很深的颜色，这种情况下，再说看不见紫色就很难解释了。所以我认为关于“海水吸收了波长较长的红色光和黄色光，而使波长较短的蓝色光散射到人们的眼中，所以看到的海水是蓝色的。”的观点是完全站不住脚的。
当夕阳照在大海上时，大海一片金黄或火红（图1），按上述观点，这黄色和红色应该被大海吸收，即使夕阳中不含蓝色光，显不出蓝色是可以理解的，那么当黄色和红色光被吸收后，大海理应显示为黑色，这显然与事实不符。
图1 夕阳照在大海上时，大海一片金黄或火红
我在《天空为什么是蓝色的？》一文中谈到，天空的蓝色是由氧原子核中质子的振动频率与阳光中蓝色光的振动频率相同，振幅叠加使氧原子显现蓝色，而使天空呈现出蓝色。这与海水是蓝色的有什么联系吗？
海水的基本成分是水，我们知道水是由两个氢原子和一个氧原子组成的，前面说到氧原子原子核中质子的固有振动频率与阳光中的蓝色光的频率一致，振幅叠加使氧原子显现出蓝色；氢的气态和液态都是无色的，固态的氢是白色的雪花状的，由于是雪花状它有着多个结晶面，具有反射光线的能力，使固态氢看似白色，所以白色的固态氢可以理解成无色的，就好像水是“无色”的而雪花是白色的一样。蓝色的氧与无色的氢叠加在一起，所以显现出蓝色。
与空气相比水的密度大得多，我们周围的空气密度在标准状况（0℃101KPa）下为1.293g/L，空气中含氧气约21%，换算后空气中氧气含量约为0.272g/L；空气中含二氧化碳约0.04%，即0.052g/L，CO2中折合含氧0.036 g/L；空气中水蒸气约占0.9%，即0.116g/L水蒸气，折合含氧0.104 g/L，把这三部分加起来，空气中合计含氧为0.412 g/L。
而海水的含盐量约为3.2%~3.8%（专业上用32‰~38‰表示），为了计算方便，我们取3.6%，表面的海水平均密度约为1.025g/cm3也就是说1025g/L海水中去掉3.6%的盐分，剩下988.1g/L为水，其中含有878.3g/L为氧元素，是空气中氧元素含量的2131倍（这还是忽略了水中的溶解氧含量）。所以海水比天空显得更蓝。
那么海水的蓝色会不会是海水中的盐分引起的呢？我们知道，海水中含有大量的盐分，它们主要是氯化钠（食盐），氯化镁，硫酸镁（泄盐），硫酸钙（石膏），硫酸钾（化肥）、碳酸钙（石灰石）和溴化镁等，它们的颜色几乎都是白色或无色的，所以海水的蓝色不可能是它们形成的。
有一种化工产品叫“过氧化氢”，它是在水分子（H2O）的基础上增加了一个氧离子，其分子式是H2O2，医学上常用3%的过氧化氢溶液洗涤伤口，用以杀灭厌氧菌，为伤口消毒，这3%的过氧化氢溶液是无色透明的，但纯过氧化氢是淡蓝色的油状液体，这也说明氧是产生蓝色的主要原因。
海水的深浅是决定海水蓝色深浅的主要因素，因为海水是透明的，上层的海水不仅很少阻挡光线进入下层海水，也很少影响下层海水的蓝色散射，这样就使得这些蓝色叠加起来。越深的海水中氧离子的含量越多，而且一般说来，海水越深密度越大（跃层例外），含氧量也越高，当然蓝色也越深。由于不同深度的海水的密度与该处海水的含盐度，压力呈正相关（即含盐度或压力越高，海水的密度也越高，但不一定是正比关系），与该处海水的温度呈负相关（即海水温度升高，其密度下降，但不一定是反比关系），很难用一具体数据反映海水的蓝色与密度的简单关系。
对于浅部的海水来说，其颜色还与污染物，水生生物及海底泥沙的影响有关，只要这些干扰因素不是很严重的情况下，依然会显示出以蓝色为主的色调，随着深度增加，海水厚度相应增大，干扰海水的污染物逐渐减少，而氧离子的累积却逐渐增加，极微弱的蓝色叠加起来，就能显现出越来越深的蓝色了（图2）。同时海洋越深，海水的透光性逐渐减弱，海底颜色对海水颜色的干扰也逐渐减少，所以我们在深海看见的是很深的蓝色。
图2随着海水深度增加 蓝色也越来越深
如果海水受到严重污染，或出现大量的浮游生物，可使该局部海水透明度降低，颜色改变。（图3）
图3 受到污染的海水
上面谈到海水为什么是蓝色的道理。更准确地说应该是水（包括咸水和淡水）为什么是蓝色的道理。因为咸水和淡水的分子结构相同，它们的基本光学性质也是相同的。所以不论是咸水的湖泊、海洋和淡水的河流、湖泊，都可以显现出蓝色（图4）。
图4淡水的乌江和咸水的青海湖都是蓝色的。
由于河流湖泊很容易受到泥沙，有机物和人为的污染所干扰，所以我们平时看到的多数水体都不是蓝色的。（图5）
图5 受污染的长江和黄浦江
我们平时说水是无色的，是因为我们接触的水的量不大，比如一杯水，一盆水的深度较浅，加上盛水容器及环境颜色的干扰，氧离子微弱的蓝色显现不出来。只要水体清澈，即使一大桶水或一浴缸水同样会显出淡淡的蓝色。（图6）
图6 浴缸中的水显出淡淡的蓝色
水结成冰后，依然保留着蓝色的光学特性。由于固体的冰比液态的水密度更高，少量的冰就能显现出较深的蓝色。（图7）
图7 冰岛大冰洞
综上所述：不论咸的海水，湖水，还是淡的河水，湖水和生活用水，由于它们的基本化学成分都是H2O,具有相同的光学特性：它们的氧原子核中的质子同样具有与阳光中的蓝色光相同的振动频率，当受到阳光（包括散射光）照射后，都会产生振幅叠加，显现出蓝色。
蓝色的出现与否和蓝色的深浅处决于：
1.水体的澄明度：澄明度越高，显出的蓝色越明显。泥沙，有机物和人为的污染均会影响澄明度，甚至改变水体的颜色；
2.水体的厚度（深度）：在澄明度较高的情况下，水体厚度越大，蓝色越深。
3.水体的含氧量愈高，显出的蓝色愈明显。
4.在水量较小的情况下，容器，环境及光源的颜色，均可对水的颜色造成影响，可能使蓝色无法显现。
