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海水為什麼是藍色的?

2011/05/04
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柚子: 耶~每到夏天我要去海邊,OOXXOOXX (唱)…….

橘子: 拜託~現在都要冬天了,還在唱什麼我要去海邊

柚子: 唉~管他春夏秋冬啦!海邊永遠就是我最喜歡的地方嘛!

橘子: 我看你根本就只是喜歡看比基尼辣妹吧!

柚子: 奇怪耶~幹麻醬講!

橘子: 對了,不過有一件事我覺得好奇怪喔!就是為什麼海都是藍色的啊?

柚子: 對耶~因為海水撈起來明明就沒有顏色,可是為什麼遠遠看起來都藍藍的啊?爸~你知道為什麼嗎?

發爸: 知道啊~海水的顏色其實是由光的折射和海的反射決定的喔!太陽光一共有紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色,其中的藍光和綠光因為波長比較短,只會有一點點的光波被海水吸收。因為吸收的少,反而反射的多喔!所以我們的眼睛才會透過反射,看到一整片藍藍的海。
 

專家的話

 

為甚麼海水是藍色呢?這是因為海水對不同波長的光有不同的散射與吸收效果。當陽光照到海面時,海水會吸收紅光至黃光,散射藍光,因此海洋呈現藍色。

 

對海水的藍色呈色提出懷疑,並發現其中重大原理的是印度物理學家 C. V. Raman,而他也因為拉曼效應(Raman effect)而得到 1930年諾貝爾物理獎,開闢了人們認識物質結構的新途徑。他認識到:天空的顏色是大氣分子本身對太陽光線散射的一種分子散射效應,然而他對 Rayleigh 提出深海的藍色並不是海水的顏色,只不過是天空藍色被海水反射所致的解釋感到懷疑。因此他經過一系列實驗後發現海水光譜的最大值比天空光譜的最大值更偏藍。所以海水的藍色也應是水分子對太陽光線的一種分子散射效應。

太陽光是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光組成的。光波中,波長越短越容易散射,且散射程度也越大,因此,短波長的藍光比長波長的紅光更容易散射。當太陽光照射到大海上,紅光、橙光這些波長較長的光,能繞過一切阻礙,勇往直前。它們在前進的過程中,不斷被海水和海裡的生物所吸收。而像藍光、紫光這些波長較短的光,雖然也有一部分被海水吸收,但是大部分一遇到海水的阻礙就紛紛散射到周圍去了,或者乾脆被反射回來了。

 

我們看到的就是這部分被散射或被反射出來的光。海水越深,被散射和反射的藍光就越多,所以,大海看上去總是碧藍的。若仔細地觀察海水的顏色,可以發現海水也不全是同樣的藍色。在沿岸的海水可能呈微棕色、微綠色或微紅色,這是因為海水中含有大量的懸浮性生物或塵沙,而影響了海水的散射效果。如紅潮,就是海水中含了大量的紅色渦鞭毛藻所造成的。

 
那天空為什麼是藍色的?地球表面包圍著一層空氣。空氣中含有許多微小的塵埃、冰晶、水滴等。當太陽光(看上去是束白光,實際上它是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫等有色光線組成)通過空氣時,波長較長的紅色光透射力最大(其次是橙、黃色光),它能透過大氣中的微粒射向地面;而波長較短的藍、紫、靛等色光,很容易被懸浮在空氣中的微粒向四面八方散射開來,使天空呈現出蔚藍色。
 
來源:
  • 太陽電台FM89.1製作、提供;國科會「台灣科普傳播事業催生計畫─媒體製作試辦方案」補助
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