海が青や緑に見える根本的な理由は、太陽光と海水分子の相互作用にあります。太陽光は虹の7色（赤・橙・黄・緑・青・藍・紫）で構成されていますが、海水に入射した光のうち、波長の長い「赤色」系統の光は水深数メートル前後で急速に水分子に吸収されます。一方、波長の短い「青色」や「緑色」の光は吸収されにくく、水中を深くまで透過しながら周囲へと散乱します（レイリー散乱の原理）。
ここでエメラルドグリーンの海が生まれる決定的な理由となるのが、「浅い水深」と「海底の白砂」です。水深が数メートル程度の浅瀬では、青い光だけでなく緑色の光もまだ十分に吸収されずに残っています。海底がサンゴ礁の破片や貝殻からなる純白の石灰質（炭酸カルシウム）で覆われている場合、太陽光が海底で強く乱反射し、水中の青〜緑の光が混ざり合って私たちの瞳に届きます。その結果、絵の具を溶かしたような鮮烈なエメラルドグリーンとして視覚化されるのです。
これに対し、プランクトンや土砂の流入が多い沿岸部では、浮遊物が光を濁らせるため、くすんだ緑褐色や灰緑色に見えてしまいます。つまり、貧栄養でプランクトンが極めて少ない純度の高い海水であることも、宝石のような輝きを生む不可欠な条件です。
