هناك العديد من الأسباب التي تؤدّي إلى تغيّر لون البحر، حيث يمكن أن يظهر بعدّة ألوان، وهي كالآتي:[1]
تمتاز مياه البحار والمحيطات بنقائها الواضح، حيث يعود سبب ظهورها باللّون الأزرق النّقي إلى امتصاص وتشتّت الضوء؛ حيث تتشتّت موجات الضوء الزرقاء على غرار تشتّت ضوء السماء الأزرق، ولكنّ عامل الامتصاص أقوى لنقاء المحيط، فيتمّ امتصاص الضوء الأحمر بسرعة هائلة في المياه، ويبقى الضّوء الأزرق، كما يُشار إلى أنّ ضوء الشمس الذي يصل إلى المحيط يتمّ امتصاصه باستثناء الأشعة القريبة من الساحل، حيث تقوم الجزيئات بامتصاص موجات الأشعة الحمراء، والصفراء، الخضراء، فعندما تضرب أشعة الشمس مياه المحيط، تنعكس بعض الأشعة مرة أخرى، وبعضها الآخر يخترق سطح المياه، وبالتّالي تتفاعل مع جزيئات المياه التي تواجهها، ثمّ يتم امتصاص الموجات الحمراء، والبرتقالية، والخضراء، والصفراء من الضوء، وبعد ذلك يتكون الضوء المتبقي الذي يتمّ رؤيته من الطول الموجيّ القصير الأزرق والبنفسجي.[2]
تؤدّي الجزيئات المعلّقة في الماء إلى زيادة تشتّت الضوء، ففي المناطق الساحلية يمكن أن يتغيّر لون المياه القريبة من الشاطئ، ومن مجاري الأنهار، بفعل ترسّب الرّمل والطّمي في القاع بسبب حدوث المد والجزر، أوالعواصف، كما أنّ بعض أنواع الجسيمات، مثل: خلايا العوالق النباتيّة التي تسمّى بالطحالب، يمكن أن تحتوي على مواد تمتصّ أطوالاً موجية معينة من الضوء، وبالتالي تساهم في تغيير خصائص الماء.[2]
يُمكن رؤية الماء باللّون الأزرق عندما يكون البحر عميقاً بشكل كبير، حيث يبدو هذا الشيء واضحاً في البحر الكاريبي، والبحر الأبيض المتوسط، وبحيرات كولورادو الجبلية، كما يظهر هذا اللون بفعل حدوث تحوّل في الذّبذبات، ففي معظم الأوقات يحدث نتيجة تفاعل فوتونات الضوء مع الإلكترونات، حيث يُطلق على هذه الآليات بالتّفاعلات الرّنانة (بالإنجليزية: resonant interactions)، مثل: الامتصاص، والانبعاثات، والانعكاس التلقائي، أمّا بالنسبة للتفاعلات الأخرى فهي غير رنّانة، مثل: تبعثر ريليه، وتداخل الموجات، والحيود، والانكسار.[3]