海が青いのは？

質問

海が青いのは？
「太陽光線のうち、赤や赤みがかった色は、水の分子にほとんど吸収されてしまう。
対して青い光は吸収されにくく反射して我々の目に届く」らしいですが、どうして青い光は水の分子に吸収されにくいのですか？

回答No.3

noname#175206

>青い光は水の分子に吸収されにくいのですか？

　いえ、これは違います。波長の短い青い光は、水中では水分子により散乱し、曲がりくねっているうちに、そのうちエネルギーを失ってしまいます。
　なお、水面での反射は波長にあまり関係しないと考えて差し支えありません。これは、静かな水面を覗き込むと分かりますが、だいたい正確な色で鏡のように映しだしています。決して青みがかっていません。

　白色光（平行なものが望ましい）を水中を通過させる実験をすると分かりますが、光が水中を通過する距離が長くなるほど、光は赤みがかってきます。波長の長い赤い光は青い光より、容易に水分子を潜り抜けて遠くまで到達できるわけです。

　晴れた日に海が青いのは、既に解説があるように、空の青さを水面が反射しているのです。では大気圏外から地球を見ると海は青くないか、宇宙の暗さを映し出して暗い色か、というとそんなことはなくやはり青いです。これは、大気圏がきちんと映っている写真があれば分かりやすいのですが、大気圏が青みがかっているのが分かります。これを反射して、やはり宇宙から見ても地球の海は青いです。

回答No.2

htms42

陸上から見た時は空の青が映っているのも見ています。水の中にもぐってみている時は水の分子による吸収の影響も強く出てきます。赤い光は青い光に比べて吸収のされ方が強いです。でも少しの違いです。
入射光の強さが１／１０００になる深さは赤の光で７ｍ青の光で２３ｍほどです。

水の分子自体には可視光線の吸収は存在しないようです。
水蒸気では吸収が観測されないそうです。液体の水、固体の水で吸収が見られるということですから分子と分子の結合（水素結合）が効いていると考えられます。
水は分子内の振動で赤外線を吸収します。
この赤外線の振動が分子間の結合でいくつかカップルしたものが可視光線の端の吸収に対応しているのでしょう。

いくつかの振動の組み合わせになっていますから強い吸収ではありません。
コップの中の水には色が付いていません。海の水のように量が多くなると見えるようになるのです。
海に潜って上を見た場合に青く見えるのがはっきりすることになります。
氷では分子間の結合が強いですから吸収は強くなります。
氷河の氷などが青く見えるのはブルーアイスと呼ばれているそうです。

水中での写真、水の吸収係数のグラフの載っているサイトがありますので載せておきます。
http://www.center.osaka-wu.ac.jp/~buri/Student/2002_A.htm

可視光線の吸収と赤外線の吸収には大きな違いがあるというのが分かります。
この記事の中には海面に入射する太陽光自体、青の比率が高くなっているということを示すグラフも載っています。これは空が青いということと同じ内容です。

いくつかの赤外振動の組合わせになっているという議論は何故か日本語のサイトよりも英語のサイトの方に多いです。
英語版のｗｉｋｉで
ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ
ｃｏｌｏｒ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ
などを引くと振動の組み合わせの話が出てきます。

回答No.1

nananotanu

青い光に相当するエネルギー準位を持つ状態がないからじゃないでしょうか。原子や分子が光を吸収するのはスポンジが水を吸収するのとはわけが違いますからね・・・