水はなぜ透明なの？

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「見える」とは、光が目にとどくこと

わたしたちがものを見られるのは、そのものから来た光が目に入るからです。光がものに当たると、一部がはね返り、一部が吸いこまれ、一部が通りぬけることがあります。その割合は、物質や光の色によって変わります。赤いリンゴは、赤い光をほかの色の光より多く目の方向へはね返すので、赤く見えます。目に見える光の多くが吸いこまれたり、あちこちへちらされたりせずに通りぬけるものを、「とうめい」なものといいます。

水の分子は、目に見える光に「興味がない」

物質が光を吸いこむのは、光の持つエネルギーを、その物質の分子などが受け取れるときです。水は、目に見える光の多くをあまり吸いこみません。水の分子が電子の変化によって強く吸収する光は、主に紫外線の側にあります。一方、分子のふるえは赤い光をほんの少し吸収します。また、きれいで均一な水は、目に見える光をあちこちへちらす量も少ないため、多くの光が通りぬけます。水がとうめいなのは、光の吸収と散乱がどちらも少ないからです。

水は、ほんのり青い

ところが水には、ちょっと変わった性質があります。水の分子は、いつもぷるぷるとふるえていて、そのふるえが、赤い光をほんの少しだけ吸いこむのです。生きものや絵の具の色はふつう電子の働きで生まれますが、水の色は分子のふるえから生まれる、とてもめずらしい例です。この吸いこみはとても弱いので、コップの水では気づきません。でも何メートルも光が進むと赤い光はどんどんへり、青い光が残ります。深い海にもぐると、赤い水着が黒っぽく見えるのはこのためです。氷河の深いわれ目が青く見えるのも、同じしくみです。

氷はとうめいなのに、雪はなぜ白い？

とうめいな氷も、細かくくだいてかき氷にすると白く見えます。雪も、とうめいな氷の小さな結晶の集まりです。光は、氷と空気の境目を通るたびに、一部がはね返ったり曲がったりします。たくさんの小さな境目が、いろいろな向きに並んでいると、光はあらゆる方向にちらばります。いろいろな色の光がいっしょに目へとどくので、白く見えるのです。雲や波のあわが白く見えるのも、たくさんの水滴や気泡が光をちらすからです。白く見えるか、とうめいに見えるかには、境目の数や大きさ、並び方などが関係しています。

海が青いのは、それだけじゃない

海の色は、水そのものの色だけで決まるわけではありません。海面には青空がうつりますし、水の分子やとても小さなつぶが、青い光をちらばらせることも、海を青く見せています。また、植物プランクトンが多い海は緑っぽく、川から泥が流れこむ海は茶色っぽく見えます。南の島の海がエメラルド色にかがやくのは、浅い海の白い砂が光をはね返し、青と緑の光がまざって目にとどくからです。水の色は、場所ごとの「海の顔」を教えてくれるのです。