海水呈蓝色主要源于水分子对红光的吸收和蓝光的瑞利散射，而非反射天空；纯水本身因O–H键振动吸收红光而显淡蓝；悬浮物、浮游生物等干扰因素会改变实际显色。
如果您观察大海，发现它呈现出蓝色，这并非简单地反射天空的颜色，而是光与海水相互作用的物理结果。以下是解释这一现象的科学原理：
一、光的波长选择性吸收与散射
太阳光为复合白光，包含红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种可见光，各色光波长不同，红光波长最长（约620–750 nm），紫光最短（约380–450 nm）。水分子对不同波长的光具有选择性吸收特性：长波长的红光、橙光和黄光穿透力强但易被水分子及溶解物质吸收，随深度增加迅速衰减；而短波长的蓝光和紫光被吸收较少，更多发生散射。由于人眼对紫光不敏感，且海水中部分紫光被有机物吸收，因此我们主要感知到被强烈散射并返回水面的蓝光。
1、当阳光垂直入射海面时，约5%的光被直接反射，其余进入水中。
2、在表层10米内，红光基本被完全吸收；50米深处，绿光也显著减弱。
3、蓝光因瑞利散射效应（散射强度与波长的四次方成反比）在水体中向各个方向扩散，形成主导视觉信号。
二、水分子本身的光学性质决定基色
纯水在较厚液层下即呈现淡蓝色，该颜色源自水分子O–H键振动对红光波段的微弱吸收峰，导致透射光中红光成分相对减少，蓝光成分相对增强。实验室中盛满纯净水的透明容器在白光照射下，从侧面观察可清晰看到淡蓝色调，这证明海水的蓝色本质源于水分子固有的吸收光谱特性，而非仅依赖悬浮颗粒或天空反射。
1、取一个高约1.5米、直径30厘米的透明圆柱玻璃容器，注入蒸馏水至满。
2、在暗室中用标准D65光源从正上方垂直照射容器顶部。
3、观察容器侧面透出的光线，可见明显淡蓝色光晕，尤其在底部区域更浓。
三、影响海水实际显色的干扰因素
自然海域中海水并非理想纯水体系，其颜色受多种非本征因素调制。这些因素不改变水分子的基本光学机制，但会叠加改变最终进入人眼的光谱组成。例如悬浮泥沙增强前向散射，使近岸水体偏黄绿；叶绿素a大量存在时强烈吸收蓝光和红光、反射绿光，导致藻华区呈翠绿色；特定微生物如红藻含藻红蛋白，可吸收蓝绿光并发射红光，造成局部红色异常。
1、黄海北部夏季常现黄绿色，主因黄河输入大量含铁黏土胶体，散射波长集中在500–570 nm区间。
2、赤道太平洋寡营养区海水呈深钴蓝，因浮游生物稀少、浊度极低，蓝光散射路径长且无竞争吸收。
3、黑海深层水体呈灰黑色，系硫化氢积累导致光学密度剧增，且缺乏垂向混合作用，使可见光在数米内即被完全吸收。
