水の色は、その水が存在する周囲条件によって変化する。 比較的少量の水は無色であるように見えるが、純粋な水はわずかな青色を有し、観察される試料の厚さが増すにつれて深い青色になる。 青色の色相の水は本質的な性質であり、白色光の選択的吸収および散乱によって引き起こされる。 溶解した元素や懸濁した不純物は、水に異なる色を与えることがあります。

固有の色
液体水の固有の色は、精製水で満たされ、透明な窓で両端が閉じられた長いパイプを介して白色光源を見ることによって示され得る。 ライトターコイズブルーの色は、可視スペクトルの赤い部分の吸収が弱いために発生します。

可視スペクトルにおける吸収は、通常、物質中の電子エネルギー状態の励起に起因する。 水は単純な3原子分子H 2 Oであり、すべての電子吸収は電磁スペクトルの紫外領域で起こるため、スペクトルの可視領域の水の色には影響しません。 水分子には3つの基本振動モードがあります。 水の気体状態におけるOH結合の2つの伸縮振動は、 v 1 = 3650cm -1 およびv 3 = 3755cm -1で生じる。これらの振動による吸収は、スペクトルの赤外領域で生じる。 可視スペクトルにおける吸収は、主に、 698nmの波長に相当する高調波v 1 + 3v 3 = 14,318cm -1起因する。 20℃の液体状態では、これらの振動は水素結合のために赤方偏移し、740nmでの赤色吸収、 v 1 + v 2 + 3v 3などの他の高調波が660nmで赤色吸収を生じる 。 重水(D 2 O)の吸収曲線は同様の形状であるが、振動遷移がより低いエネルギーを有するため、スペクトルの赤外線端にさらにシフトする。 この理由から、重水は赤色光を吸収しないので、 (D 2 O)の大きな体は、より一般的に見出される軽水1 H 2 O)の特徴的な青色を欠いている

吸収強度は連続した各倍音で著しく低下し、第3の倍音の吸収が非常に弱くなる。 この理由から、パイプは長さが1メートル以上である必要があり、ミー散乱を生じさせる粒子を除去するために水を精密濾過によって精製しなければならない。

湖と海の色
湖と海はいくつかの理由で青く見えます。 1つは、水の表面が空の色を反映していることです。 この反射は観察された色に寄与するが、唯一の理由ではない。

海面に当たる光の一部は直接反射されますが、そのほとんどはその分子と相互作用する水面を貫通します。 水分子は、光が当たると3つの異なるモードで振動することができます。 赤色、オレンジ色、黄色、および緑色の光の波長は吸収され、残りの光はより短い波長の青色および紺色で構成される。 これが海の色が青い主な理由です。

海水の一部の成分は、海の青の影に影響を与える可能性があります。 このため、さまざまな分野でより緑色または青色に見えるのです。 白く塗られた側面と底面を備えたスイミングプール(さまざまな化学物質も含む)の水はターコイズブルーのように見えます。

きれいな水は、白いタイルのスイミングプールだけでなく、反映される青い空がない屋内プールで青色に見えます。 プールが深くなるほど、水が青くなる。

浮遊粒子からの散乱も、湖や海の色に重要な役割を果たします。 数十メートルの水がすべての光を吸収するので、散乱することなく、すべての水の水が黒く見えます。 大部分の湖と海洋は浮遊した生物物質と鉱物粒子を含んでいるため、上からの光は上向きに反射されます。 浮遊粒子からの散乱は、通常、雪の場合のように白色になりますが、光が最初に数メートルの青色液体を通過するため、散乱光は青色に見えます。 白い粒子からの散乱がない山岳湖で見られるような非常に純粋な水では、水分子自体からの散乱も青色に寄与します。

起こる別の現象は、視線に沿った大気中のレイリー散乱である。水平線は典型的には4〜5km離れており、空気(海洋の場合は海面上にある)が最も密度が高い。 このメカニズムは、青い光が視線に散乱するので、遠くのあらゆる物体(海だけでなく)に青い色合いを加えます。

海や湖の表面は、青い天窓をしばしば反映し、青い天窓をより青く見せます。 反射された天窓と深度から散乱された光の相対的な寄与は、観測角度に強く依存する。

氷河の色
氷河は非常に寒い気候の間に落ちた雪の圧縮を伴うプロセスによって形成される氷と雪の大きな体です。 雪解けした氷河は遠くから白く見えますが、近づくと直射日光から遮蔽されたとき、氷河は通常、内部反射光の長い経路長のため濃い青色に見えます。

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少量の水が無色であるように見えるので、気泡が多く存在するため、比較的少量の規則的な氷が白く見えます。 一方、氷河では、蓄積された雪に閉じ込められた気泡が押し出され、氷の密度が高まります。 大量の水が青色に見えるので、圧縮された氷や氷河の大きな部分は青色に見えます。

水サンプルの色
水に溶けて粒子状の物質が変色する可能性があります。 わずかな変色はHazen単位(HU)で測定される。 不純物は深く着色することもできます。例えば、タンニンと呼ばれる溶解した有機化合物は暗褐色になり、水(粒子)に浮かぶ藻類は緑色になります。

水のサンプルの色は次のように報告できます:

見かけの色は全水試料の色であり、溶解成分と懸濁成分の両方からなる色からなる。
真の色は、水サンプルを濾過してすべての懸濁物質を除去した後に測定される。
色のテストは、鉄やマンガンなどの特定の無機成分も色を与えることができますが、しばしば水中の有機物質の量を反映する迅速かつ簡単なテストにすることができます。

水の色は、物理的、化学的、および細菌学的状態を明らかにすることができる。 飲料水では、緑色は銅配管からの銅の浸出を示し、また藻類の成長を表すことができる。 ブルーは銅を示すこともできますし、一般的に逆流と呼ばれる工業用洗剤の腐食によって引き起こされることもあります。 レッドは、鉄パイプや湖沼などの浮遊菌からの錆の兆候である可能性があります。黒い水は、低すぎる温度に設定されたお湯タンク内の硫黄減少細菌の増殖を示している可能性があります。 これは通常、硫黄や腐敗した卵(H2S)の匂いが強く、温水器を排水して温度を49℃(120°F)以上に上げると簡単に修正されます。 硫酸塩還元細菌が原因であり、冷水配管には決してない場合、臭いは常に温水パイプに存在する。 水指標を用いたカラースペクトルは広く、学ぶことで美容上、細菌学上、化学上の問題を容易に特定し解決することができます。

水質と色
水の色の存在は、水が飲み物ではないことを必ずしも示すものではない。 タンニンのような発色物質は無害です。

カラーは典型的な水フィルターでは除去されません。 しかし、ゆっくりとした砂ろ過器は色を除去することができ、凝固剤の使用は、得られる沈殿物中の色を引き起こす化合物を捕捉することにも成功し得る。

見える色に影響する要因は他にもあります。

粒子や溶質は紅茶やコーヒーのように光を吸収することができます。 川や河川の緑藻は、しばしば青緑色を呈します。 紅海には時折赤いTrichodesmium erythraeum藻があります。
水中の粒子は光を散乱することがあります。 コロラド川は水中に浮遊している赤いシルトのために、しばしば泥だらけの赤です。 氷河のような細かく粉砕された岩を持ついくつかの山の湖や川は、ターコイズブルーです。 水の吸収によって生成される青色光が表面に戻って観察されるためには、浮遊物質による光の散乱が必要です。 このような散乱は、浮遊粒子を含む水が観察されるときにしばしば見られる緑色に向かって、出現する光子のスペクトルをシフトさせることもできる。
色の名前

カリフォルニア海岸の赤潮。
色々な文化は英語の意味と色の意味を分けているが、青と緑を区別しないものもある。 一例は、グラスが青または緑を意味することができるウェールズである。

水域に割り当てられている他の色名は、海の緑と群青です。 異常な海洋着色は、赤潮と黒潮という用語を生み出しています。

古代ギリシアの詩人ホーマーは、「ワイン・ダーク・シー」という表記を使用しています。 さらに、彼は海を「灰色」と表現しています。 これは、古代ギリシャ人が、色相よりもむしろ光度によって色を分類していることと、ホーマーが色盲であると信じていることを示唆している人もいる。

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