海が青い理由と夕焼け

過去に同じ様な質問がありましたが、ご回答でいまいち納得できない部分があり、あえて質問させていただきます。
海が青い理由で太陽の光を散乱させるので青く見える。というのが一番の理由だと思われます。昼間の空と同じですね。でも、曇りの日の海は青くありませんよね。雲に青い光を奪われてしまうから？でも、曇りの日でも青い車は青く見えるじゃないですか。ちゃんと光の中に青が残っていますよね。夕方、夕焼け空になったとき海も赤く見えます。結局一番の理由は空が映っているから。ではないのでしょうか？
また、水中で深く潜るほど青くなってしまうのは何故でしょう。空気の層をたくさん通ってくるから夕方の太陽光線は途中で青色は乱反射して波長の長い赤色だけが残って夕焼けは赤いのであれば、海の深い位置は赤くなっても良さそうですが？何故でしょう？水の分子の特性でしょうか？謎です。教えて下さい。

No.1 回答者： sesame 回答日時： 2001/08/03 08:11

水面の色は、水中からの反射光および散乱光、空の色の水面反射が合成されたものです。

空の色の変化によって左右されない、水中から出てくる光だけを測定するには、底が透視できない深い所で、舟の陰や海岸の山陰の水の色を指標（通常はフォーレル水色標準液を使います）と比較して行います。
この場合も、水中からは短波長の青い光が多く散乱されるため、澄んだ水は青く見えることが多いです。
曇り空の下の水面だって、晴天の海の色にくらべればはるかにモノクロームですが、それでも写真に撮れば青色がかっているのがわかりますよ。
夕焼けに染まるのは空の色が水中反射に優るからですが、やはり青色成分はわずかながら残っているため、夕映えの色よりはややパープルがかった色になっているはずです。
ちなみにあまり綺麗でない湖水などが緑色に見えることがありますが、これはアオコなどの葉緑プランクトンが原因ではなく（もちろん一部にはそれもありますが）、大きめのコロイド粒子がすべての波長を等しく散乱・反射するので、レイリー散乱による青色光が長波長側にシフトして緑に見えるためです。
水中深くが青い世界なのは、レイリー散乱による青色散乱光は上方だけではなくあらゆる方向に等しく照らしているからですね。
赤い光はそもそも散乱を受けずに水底まで届いてしまうので、水中深くが赤く染まることはありません。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。なるほど。と思いつつ読ませていただきました。海の色は単純ではなかったのですね。ただ、水中深いところの赤色がまだいまいち理解できていません。途中で散乱によって青色が抜けていき、赤い波長のみになり、赤い光は散乱はしませんが反射はすると思うんですよ、その辺にある物体たとえば鯨とか魚とか、赤くなってしまうような気がしますが、そうなっていない映像がＴＶとかで多いじゃないですか、それは何ででしょうか。

お礼日時：2001/08/03 16:57

No.2 回答者： noname#25358 回答日時： 2001/08/03 09:53

　いつもながらに余計なお世話的補足をさせていただきます(笑)

　まず、これを解かなければいけません。
＞曇りの日でも青い車は青く見えるじゃないですか
　これが全ての誤解の原因です。
　海の水の色は本来は「透明」なんです。青くないんです(^_^;
　砂糖や大根、雲だってそうです。あれらは粒や細胞や水蒸気に光が乱反射して白く見えているだけで、本当は透明なんです。
　青い車が青いのは最初から青い塗料を塗ってあるためで、光の反射とは関係ありません。

　曇りの日の海の色が青く見えないのは、色を構成する要素である太陽光の絶対量が少なくなるためです。
　対して自動車の色を構成する要素である塗料は、最初から減ったり増えたりしません。ですから曇りの日でも青いのです。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。質問も誤解を受けるような内容になってしまって、申し訳なかったと思っていますが、＞曇りの日でも青い車は青く見えるじゃない..
の所は、「光の中に十分青い光が残っているのではないでしょうか？」と言いたかったのです。海が青色ならば、塗装の青いものを青くみせる（つまり他の波長を吸収し青い光だけ反射する）だけの光が残っているので青くなるのではないか。でも思ったより海の青色はなくなるなあ、では海は元々は青くないのではないかと言いたかったのです。
なるほど、絶対量は減りますよね。ただ、それにしても曇って暗い日の海は白黒に見えてしまうと思うんですよ。元々青かったら、暗いにしても青黒く見える気がするものですので...。

補足日時：2001/08/03 17:08

No.3 回答者： ume_pyon 回答日時： 2001/08/03 14:27

夕焼けの原理についてはあまり詳しくないのですが、海の色については多少聞いたことがあります。

海が青く見える理由は、水分子そのものに原因があるらしいです。水分子はH-O-Hと
いう形で、結合角が109度くらいでしたよね。この結合は、バネのように伸縮すると
同時に、結合角が広がったり縮んだり変化します。前者を伸縮振動、後者を変角振動
といいます。で、光が当たると伸縮運動や変角運動をするわけです。この振動に要する
エネルギーは、
3330(1/cm)*m + 1660(1/cm)*n
というように表されるようで、水の層が厚くなるにつれてm,nの値が変化し、
結果的に可視光領域（青色）の波長に収束（?）するので、青く見えるらしいです。
要は、水の層が厚くなると、振動が複雑に組み合わさって、青色の波長と一致
するから、青く見えるのです。
水道水をコップに注いでも透明に見えるのに、海は青く見えるのは、層の厚さに
原因があります。50mほどの水を通してみたときに、初めて水は青く見えるらしい
です。

とまあ、上の細かい原理はあまり追究しなくとも、水が青く見えるのは、水分子の
特性にあるともいえます。「水色」たる所以でしょう。と考えると、夕焼けとは原理が
若干異なるので、水が赤く見えるはずがないのでしょう。

あくまで聞いた話なので、僕にも細かくはわかりませんが。

この回答へのお礼

なにやら、私の理解を超えた難しいご説明内容ですが水の分子の形が原因で青くなりやすいのだろうということは何となくわかりました。困ったな誰を良回答にしようか。皆さん良い回答ですので、選ばれなかったとしてもとても感謝していますので許して下さい。

お礼日時：2001/08/03 17:16

No.4 ベストアンサー 回答者： tama606 回答日時： 2001/08/03 14:42

水は間違いなく青色です。

過去の回答にもありましたが、曇りの日の湖水・海、曇りの日の雪、蛍光灯だけの屋内プール。
光の長波長部を吸収するのですね。だから青くなります。
塗料も同じです。塗料中の顔料が、短波長部のみ選択的に反射するため（長波長を吸収するため）、青く見えるのですね。
夕焼けでは、太陽光の通過する空気層が長くなり角度もつきますので、短波長部が反射・散乱されるため赤くなるのですが、朝焼けが赤くなりにくいのが、いまいち腑に落ちない点です。

自然界の色の見え方はすべて、この原理です。波長の引き算です。テレビやモニターは足し算ですけど・・・。

子供の頃に見た雪の ほの青さ がとても印象的で、”水は青いんだ”って良く覚えています。

この回答へのお礼

なるほどー！吸収する！って所は考えもしませんでした。納得です。吸収され（熱にでもなるのかな？）るので、赤は残らないのでしょう。十分納得させていただきました。ありがとうございました。

お礼日時：2001/08/03 17:20

No.5 回答者： punyalin 回答日時： 2001/08/03 21:07

夕焼けは「空気が赤く見える」んでしょうか？そうじゃなく、太陽が赤い。

その光を反射するもの（みんなのお顔だとか、雲・霧など粒子が大きいもの）が赤く光っている。
青空は、これは「空気が青く見える」んですね。光源は太陽。太陽とは違う方向の空が青く見える。何が太陽の光を散乱しているかと言えば、空気の極めて微細な密度ムラ、ごく細かい塵などです。
そうして青い光が散乱され、直進しないものですから、厚い空気の層を通して見た太陽は（青い光が失われて）赤く見える訳です。

深い水中ではこれは水に含まれる微細なゴミなどのせいで散乱が起こるために、「水が青く見える」。従って深い水中から太陽を見ると、赤く見えます。夕焼けと同じ仕組みです。
しかし光は吸収され減弱するので、太陽は明るく見えません。このため太陽から来る赤い直接光よりも、周囲のあらゆる方向から散乱されてくる青い光の方が明るく物を照明するので、物が赤く染まって見えることはない。

深い海の海面の青さは、空が青いのが写っているだけと考えて良いです。光を全部は反射しないために、空よりも暗い色になりますね。夕焼けなら赤くなりますし、曇天なら鉛色に染まります。

「散乱」をキーワードにして検索すると、過去の質問が沢山ヒットしますが、ちょっと難しいかも。色が生じる仕組みは他にもいろいろありますし、目や脳の仕組みが関係する現象も多い。「自然界の色の見え方はすべて、この原理」というほど、色って単純じゃありません。

この回答へのお礼

都合でなかなかお礼等がかけなくて申し訳ありませんでした。
ご回答ありがとうございます。丁寧なわかりやすいご説明でわかりやすく読ませていただきました。
空気の部分はもう納得です。届いている可視光が赤色が最も多く残っているので太陽そのものが赤くなり、ちょうど赤いランプに照らされた部屋のようにそれに照らされたものは全て赤色がちになるという訳ですよね。
ただ、海の部分で　＞光は吸収され減弱するので、太陽は明るく見えません
のご説明で、赤も青い光も同じように吸収され減弱するのなら、青い光も少なくなって、＞青の光の方が明るくものを照明する　ことにはならないような気がします。赤い光のみが減衰するのであれば解ります。それは水の特性でしょうか。

でも確かに周りが全部青い（青自体も光っている）部屋で小さい赤ランプがあっても、大体その部屋のものは全部青くなりますね。

お礼日時：2001/08/09 19:17

No.6 回答者： tocoche 回答日時： 2001/08/04 00:49

空が青く夕焼けが赤いのは、レイリー散乱で間違いないでしょう。

　しかし海が青いのは、それ以外にも理由があると思います。

海水にはいろんなものが溶けているので、（ガラスに鉄が混じって青く見えるように）実際に青い色をしていると思います。　青い色をしていると赤い光は吸収されてしまうので、海の中もやっぱり青いと思います。　くもりの日、青い車は表面で反射しているから青く見えるけど、海は色が薄いので、深くまで光が届かないと青く見えないのではないかと思います。

「空が写っている」というのは、宇宙から海を見たとき空が透明なのに海だけ青いので、影響としては小さいと思います。
でも海が田沢湖みたいに青かったら、ちょっと怖い。（変な考えかたで、すみません。）

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。レイリー散乱なるものを今後勉強したいと思います。
＞宇宙から海を見たとき空が透明なのに海だけ青いので影響としては小さいと思います。
なるほどー。確かにそうですね。夜との境目が赤いわけでは無いですね。やはり水は青い光を反射するものなのでしょうか。素晴らしい着眼点で感心させていただきました。

お礼日時：2001/08/09 19:34

No.7 回答者： brogie 回答日時： 2001/08/05 00:10

深海まで届く光は赤ではなくて特殊な波長の光です。

これは水の特性によるみたいですが、詳しくは私も知りません。その手の本には何μの波長の光と書かれています。また、水は電波（光は電磁波です）を殆ど通しません。海中の中の潜水艦などの探知には音（ソナー）を使います。水に付いて書くと本1冊には収まりきれないでしょう？

海の青さには関係ありません。御免なさい！

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。どのような波長の光でしょう。気になりますね。一つだけ、潜水艦との交信は超長波の電波を使っていますよね。確かに探知には波長が長すぎて（一波長100m位）誤差が多く使えないので音（粗密波（縦波））を使います。確かに短い電波は深い海には届かない様ですが。

お礼日時：2001/08/09 19:27