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2011年10月 3日 (月)

海の色は何色に見える?

水は水色で説明した通り、水は赤色系の光を吸収します。水が吸収する光はほんのわずかなのでコップ1杯の水では色の変化は分かりません。しかし、水の厚さが数mにもなると、赤色系の光がずいぶん失われ、残った青色系の光によって、水が水色に見えるようになります。水が水色なのは水の本来の性質なのです。

この水中の青色光が海中のプランクトンやその他の微粒子で散乱したり、海底で反射したりして、海上に出て行くと、海上にいる人にもこの青い光が届くため、海が水色に見えることになります。

しかし、海の色はいつも水色に見えるとは限りません。例えば、赤色の色素をもつプランクトンが異常発生した赤潮では海の色は赤くなり、土砂の多い河口付近では海の色は茶色になります。また、プランクトンがあまり生息していない水深の深い黒潮では、水中から出てくる光が少なくなるため海の色は文字通り黒っぽく見えます。

また、海の色は水中から出てくる光だけで単純に決まるわけではありません。海面で反射する光を考える必要があります。例えば、船の航跡は白く見えますが、これは太陽光がほとんど水に吸収されず水の泡で乱反射するからです。

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また、海面には空の色が映ります。青空のときには青色、曇り空のときには灰色、そして夕焼け空のときには鮮やかなオレンジ色となります。

Img_0040

ところで、透明な物質の光の反射率は、次の図のように光の入射角が大きいほど高くなります。

100726_img4_w350

このことを考えると、原理的には、真下に見える海の色は水中から出てくる光の色で決まり、遠くに見える海の色は反射光の色で決まると考えることもできます。

私たちが水色と認識している海の色は水の水色と青空の反射光によると考えてよいでしょう。

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