听着海浪，吹着海风，湛蓝的海映着蔚蓝的天，遥看远处的水天相接，你会不会有这样的疑问：海天为何会一色呢？

图1 海天一色风景图（摄于澳大利亚）

光的真面目

首先我们要知道我们为什么能看到颜色。英国科学家牛顿早在几百年前通过三棱镜分解了太阳光，他认识到白色的太阳光其实是由红橙黄绿蓝靛紫这几种光线混合在一起形成的。

图2 三棱镜分色

我们能看到颜色，是由于太阳光照射在物体上，光线经物体反射和散射最终进入到我们的眼睛里。但是，不同颜色的光波长不一样，物体会选择吸收一部分波长的光，剩下无法被吸收的光就会被散射进入人眼，我们最终看到了颜色。

蓝蓝的天与蓝蓝的海

其实细心的你可以留意到天空的颜色是多变的，只不过蓝色是我们常常看到的颜色。

这是由于太阳光通过地球大气层时，大气中包含的微小颗粒物如尘埃、冰晶、水滴等对太阳光进行了吸收、反射和散射等工作。波长较长的红光、黄光、绿光直接穿过大气层进入人眼，它们混合在一起接近白色；波长较短的蓝光经微粒散射与其余的光分离进入人眼。

图3 蓝光散射简化图

简而言之，天空之所以是蓝色的，是因为大气层的微粒散射蓝光的能力强于散射比蓝光波长长的其他光子的能力。

既然这样，为什么天不是紫的呢？紫光不是比蓝光波长还小吗？这是因为紫光散射强烈的同时也在被大气强烈吸收，再加上我们的眼睛对紫光不敏感，所以我们更多地看到蓝色的天空。

图4 人眼对三种颜色的敏感度曲线

理解了天空的颜色，也就不难解释海水为什么也是蓝色的了。白色的太阳光照射在海水上，波长较长的红光和橙光可以穿透到幽深的海水下，直至被吸收；而波长较短的蓝光和紫光，就在海平面发生散射，由于人眼对紫光不敏感，所以我们的眼睛一般只能看到散射出来的蓝光。

蓝色的饱和度与海水的深浅和水质的好坏有着千丝万缕的关系。海水越深，水越清澈，浮游植物和泥沙越少，被反射和散射的蓝光就会越多，我们看到的颜色也会越深；反之，则蓝色越浅。

图 5 碧海蓝天（摄于南太平洋）

读到这里，想必大家都清楚地认识到海蓝和天蓝的原理基本一致，都是源于光的色散。

当然，大自然的颜色总是多变的，海洋与天空在太阳下山时会出现“落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色”的火焰红，在夜晚来临时会出现“春江潮水连海平，海上明月共潮生”的玄青黑，这又是为什么呢？

请关注公众号，紧跟小编的小碎步，我们将持续为大家继续解答大自然有趣的科学奥秘！

参考文献

[1] 徐风.天空为何是蓝色的?[J].百科知识,2016(23):34.

[2] 知乎：https://www.zhihu.com/question/291559637/answer/489979334

[3] 百度文库：https://wenku.baidu.com/view/bd35d67c1711cc7931b7162d?fr=step_zhidao

[4] Philip Gibbs. Why is the Sky Blue? Physics FAQ, 1997.  https://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/BlueSky/blue_sky.html