海の水そのものは無色透明ですが、広大な海が鮮烈なエメラルドグリーンに見える背景には、海洋物理学と光学の明確なメカニズムが存在します。最大の要因は、太陽光が水中に進入した際に起こる光の波長ごとの吸収と散乱です。
太陽光は赤、橙、黄、緑、青、藍、紫といった可視光線のスペクトルで構成されています。水分子には「波長の長い光（赤色や黄色）を強く吸収し、波長の短い光（青色や緑色）を透過・散乱させる」という強い物理特性があります。水深が深くなるにつれて赤系統の光は表層近くで急速に熱エネルギーとして吸収され、水中には青から緑の波長成分だけが残ります。
ここで決定的な役割を果たすのが、海底を覆うサンゴ礁由来の白砂（炭酸カルシウム）です。死んだサンゴや貝殻、有孔虫の遺骸が長い年月をかけて細かく砕かれた白砂は、光を均一かつ強力に反射するレフ板のような機能を果たします。水深が数メートルから十数メートル程度の浅瀬に入射した太陽光は、赤色成分が適度に吸収された状態で海底の白砂に到達し、上層へ向けて激しく乱反射されます。
この反射光が再び海水を通過して私たちの目に届く際、水深の浅さによって緑色の波長（約500nm〜520nm）がほどよく残存し、水分子による青色散乱光と混ざり合うことで、人の眼球には鮮やかなエメラルドグリーンとして認識されます。さらに、黒潮などの暖流が洗う海域は植物プランクトンや濁りの原因となる有機物が極めて少ない「貧栄養層」であるため、驚異的な透明度が保たれ、光の乱反射を一切邪魔しません。
