Кислород для голубого цвета неба ни при чём. Если б атмосфера была чисто азотной, небо всё равно было бы голубым, потому что цвет неба связан с химическим составом атмосферы весьма опосредованно. Ну то есть связан, конечно, но не с химическими свойствами газа, а чисто в молекулярным весом. И механизм указан в ответе jar-ohty.
Воздух состоит из молекул, а молекулы движутся. Причём движутся как попало. Хаотически. Значит, если взять какой-то фиксированный объём воздуха, скажем, 1 куб. нанометр, то в нём будет сколько-то молекул, но сколько именно - сказать нельзя, потому что оно всё время меняется. И что интересно - в соседнем куб. нанометре будет ДРУГОЕ число молекул. А через пару нанометров, в ещё одном кубике, - ещё одно. То есть тепловое движение молекул приводит к динамической флуктуации плотности. Ведь разное число молекуул в одном и том же объёме вещества означает его разную плотность, а разная плотность для прозрачного вещества означает и различный показатель преломления, который для любого газа жёстко связан с его плотностью.
Но что такое среда, в которой показатель преломления неоднороден? Это среда МУТНАЯ. Однородная среда (стекло, например) идеально прозрачна. Как только среда неоднродна (воздух или стекло с дефектами и примесями, то есть реальный материал, а не идельный), так сразу появляется рассеяние света. И закономерность этого рассеяния для газов с их термодинамической флуктуацией плотности вывел Рэлей. Согласно этому закону, интенсивность рассеяния тем сильнее, чем короче длина волны, и это очень резкая зависимость - она обратно пропорциональна четвёртой степени длины волны. То есть свет с длиной волны 700-750 нм (красный) рассеивается раз в 10-12 меньше, чем свет с длиной волны 400-450 нм (синий).
А небо - это у нас что? А это вид на солнечный свет сбоку. Если б рассеяния не было вообще (атмосфера из идеального нерассеивающего стекла), мы бы видели сквозь неё чёрный космос, ну и Солнце - там, где ему полагается быть. А раз атмосфера реальная, рассеивающая, то при взгляде "вбок", а не прямо на СОлнце, мы видим как раз свет, рассеянный атмосферой. И раз синий свет рассеивается намного интенсивнее, чем красный и жёлтый, но именно этот свет мы и видим.
С этим, кстати, связан и жёлтый или даже красный цвет Солнца на закате и на восходе. В это время солнечному свету приходится проходить сквозь намного бóльшую толщу воздуха, чем когда оно высоко над горизонтом. А ведь при рассеянии тот свет, который рассеивается, как бы вычитается из исходного света. Поэтому свет, приходящий прямо от солнца, обеднён коротковолновыми компонентами тем сильнее, чем через больший слой воздуха ему надо пройти.
А с водой совсем другой механизм - он связан с зависимостью коэффициента поглощения света в воде от длины волны (что от концентрации растворённого в воде кислорода практически не зависит: дистиллированная вода ведёт себя точно так же). Свет коротких длин волн поглощается в воде слабее, чем свет с большой длиной волны (жёлтый и красный). Именно с этим свазано то, что при подводных съёмках всё выгдядит голубоватым и синеватым, причём чем глубже, тем этот эффект выраженнее. А свет, который нам приходит из толщи воды, не в ней же образуется. Это солнечный свет, попавший в воду и рассеянный водой (она точно так же рассеивает свет, как и воздух, только сильнее, потому что и плотность воды больше). Ну и раз жёлтые и красные компоненты белого света по дороге поглощаются сильнее, чем синие и зелёные, то тó, что сначала дошло с поверхности до какой-то определённой глубины, а потом с этой глубины дошло обратно до поверхности, оказывается обеднённым этими длинноволновыми компонентами. То есть обогащённым коротковолными. И вся любовь.
А розрачны они только в тонких слоях. Для воды - сантиметры, ну десятки сантиметров. Для воздуха - километры, возмжно сколько-то десятков километров. Но не сотни.
