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人眼看到的海水的颜色，是海水对太阳反射光的颜色。白光射向海水时，由于海水对白光的选择吸收和散射，使海水呈现蓝色。光通过介质时，光的部分能量被介质吸收而转变成介质的内能，使得光的强度随着光穿过的厚度而衰减的现象称为光的吸收。若某种介质在一定波长范围内，对光的吸收程度很小，并且随波长变化不大，这种吸收称为一般吸收；若某种介质对某些波长的光的吸收特别强烈，且随波长变化也很大，这种吸收称为选择吸收。太阳光射到海水上时，由于海水对红、黄色光进行选择吸收，而对蓝、紫色光强烈散射、反射，因而海水看起来呈蓝色。绝大部分物体呈现颜色，都是其表面或体内对可见光进行选择吸收的结果。
1921年，有一个叫拉曼的印度中年科学家在大海上做了一个实验，他用尼科尔棱镜观察沿布儒斯特角从海面反射的光线，即可消去来自天空的蓝光。这样看到的光应该就是海水自身的颜色。结果证明，由此看到的是比天空还更深的蓝色。他又用光栅分析海水的颜色，发现海水光谱的最大值比天空光谱的最大值更偏蓝。可见，海水的颜色并非由天空颜色引起的，而是海水本身的一种性质。而之所以有大海是倒映天空颜色的说法，则是英国科学家瑞利提出的，而天空为什么是蓝色的，则是由他的发现的瑞利散射规律做出了正确的解释。粒子尺度远小于入射光波长时（小于波长的十分之一），其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，这种现象称为瑞利散射。由于瑞利散射的强度与波长四次方成反比，所以太阳光谱中波长较短的蓝紫光比波长较长得红光散射更明显，而短波中又以蓝光能量最大，所以在雨过天晴或秋高气爽时（空中较粗微粒比较少，以分子散射为主），在大气分子的强烈散射作用下，蓝色光被散射至弥漫天空，天空即呈现蔚蓝色。
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