奥四万湖を訪れた人々を魅了してやまないあの鮮烈な青さは、一体どのようにして生み出されているのか。ネット上では一時、「ダムの底に塗料が塗られているのではないか」「入浴剤のような化学物質が溶け出しているのではないか」といった根拠のない俗説が囁かれた時期もあった。だが、現地で採取された水質データや物理光学の観点から検証すると、全く異なる科学的真相が浮かび上がってくる。
最大の要因は、光の波長と物質の相互作用によって起こる「レイリー散乱」現象である。四万川の源流域は、標高2,000メートル級の三国山脈に端を発し、ダム湖に注ぎ込む水は極めて不純物やプランクトンが少ない。群馬県企業局などの水質観測記録を見ても、その透明度は国内屈指のレベルを誇る。太陽光が水中に射し込むと、波長の長い赤や黄色の光は水分子に吸収され、波長が短い青い光だけが四方に強く散乱する。
さらに奥四万湖特有の決定打となっているのが、上流の火山性地質から溶出するアルミニウムケイ酸塩粘土鉱物（アロフェン）をはじめとする極微小な鉱物コロイド粒子の存在である。人間の目には見えない0.1マイクロメートル以下の微粒子が水中に均一に浮遊しており、これが青い波長の光を劇的に散乱・反射させる触媒として機能している。湖底の白い岩肌や砂泥も余計な光の吸収を防ぎ、水面全体が内側から発光しているかのようなコバルトブルーを完成させる。科学的裏付けに基づく自然の調合であり、決して人工的な産物ではない。
