1. ¿Por qué la nieve se ve blanca si está hecha de partículas de hielo transparente?
La nieve es una colección de muchas pequeñas partículas de cristales de hielo [2]. Entre las partículas hay aire, y en los límites entre el hielo y el aire, la luz se dobla o se refleja [1]. Como las partículas apuntan en diferentes direcciones, la luz cambia de rumbo muchas veces dentro de la nieve y sale dispersa en todas las direcciones [2]. Cuando los diferentes colores de la luz se reflejan y regresan casi de la misma manera, los objetos se ven blancos [1].
El azúcar y la sal son iguales. Aunque cada grano es transparente, al juntarse se ven blancos. Por el contrario, el hielo compacto sin espacios entre sus partículas deja pasar la mayor parte de la luz, por lo que se ve transparente [2]. Lo que determina el color del hielo no es de qué está hecho, sino si es una colección de partículas o no [2].
2. Cómo el hielo absorbe un poco más la luz roja que otros colores
El hielo casi no absorbe la luz visible, pero la forma en que la absorbe varía ligeramente según el color. Según un artículo científico, la distancia que la luz recorre dentro del hielo antes de debilitarse (la longitud de absorción) es de aproximadamente 2 m para la luz roja (longitud de onda de 700 nm) y de unos 200 m para la luz azul-violeta (400 nm) [3]. Esto significa que la luz azul-violeta llega aproximadamente 100 veces más lejos. Estos valores de 2 m y 200 m se refieren a la distancia dentro del hielo, no al grosor de la nieve.
La distancia que la luz recorre dentro de los granos de nieve es muy pequeña. El radio típico de un grano de nieve es de unos 0,1 mm (100 μm). El artículo estima que, incluso asumiendo que la luz se refracta 1000 veces antes de regresar a la superficie de la nieve, la distancia total recorrida dentro del hielo es de solo unos 20 cm [3]. Esta es una estimación basada en una suposición.
En 20 cm, el rojo no se absorbe lo suficiente como para destacar. Por eso, la superficie de la nieve se ve blanca. Se ha informado que la proporción de luz que refleja la nieve superficial en la Antártida (albedo) es de 0,99 para la luz azul-violeta y de 0,96 para la luz roja [3]. Ambos valores son cercanos a 1 y la diferencia es mínima.
3. Cómo cambia el color al cavar un agujero profundo en la nieve
Una explicación de la Universidad de Alaska describe los cambios de color en un agujero abierto en nieve limpia y profunda. Cerca de la entrada, el color tiene un tono amarillento; a medida que se profundiza, cambia a verde amarillento y verde azulado, y en el fondo más profundo se dice que se vuelve un azul vívido [5].
Según una investigación publicada en la revista de la Sociedad Meteorológica de Japón, dentro de la nieve, mientras la luz choca contra las partículas y cambia de dirección muchas veces (dispersión múltiple), la luz roja y naranja, que se absorbe con mayor facilidad, disminuye primero. Como resultado, la luz azul, cuya absorción es la más débil, permanece relativamente, haciendo que el interior se vea azul [4].
Cuando la luz atraviesa el hielo, el rojo se absorbe y el azul pasa. El color del agujero en la nieve cambia según la distancia que la luz recorre dentro de la nieve o el hielo. En lugares poco profundos donde la distancia recorrida es corta, se ve blanco o amarillo; cuanto más larga es la distancia, más destaca el azul [5].
Debido a que las longitudes de absorción del rojo y del azul-violeta difieren en aproximadamente 100 veces, a medida que la distancia que recorre la luz aumenta, solo el rojo disminuye primero y el azul queda relativamente predominante.
4. ¿Es distinto el azul del interior en la nieve nueva y en la vieja?
En la investigación mencionada anteriormente, los resultados de cálculo indican que cuanto más grandes son las partículas de la nieve acumulada, más azul se ve el interior. Es decir, la nieve vieja o la nieve de grano grueso, que tiene partículas más grandes que la nieve nueva de partículas pequeñas, se ve más azul por dentro [4].
Sin embargo, esto es un resultado de cálculo basado en un modelo de dispersión múltiple, y no garantiza que la nieve real siempre se vea así. Como es un resultado de cálculo, no es seguro que la nieve real tenga exactamente el mismo color. Este cálculo nos da una pista sobre el "tamaño de las partículas" al estudiar el color de la nieve [4].
5. ¿Qué relación hay entre el hielo azul de los glaciares y el azul de la nieve?
En las grietas profundas (crevasses) de los glaciares y en los icebergs, el hielo se ve claramente azul. A veces, el hielo marino con pocas burbujas también presenta un tono azulado [3]. El Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) explica que el hielo azul de los glaciares se debe a que se absorben las luces roja y amarilla [6]. No obstante, el USGS explica que el hielo que contiene burbujas o sedimentos no se vuelve azul [6]. En el hielo con muchas burbujas, la luz se dispersa en distancias cortas, lo que puede hacer que el azul sea menos evidente.
El azul de la nieve y el azul de los glaciares se deben a la misma razón: "la absorción del hielo reduce el rojo". En la nieve, el azul permanece porque la luz avanza por un camino largo mientras se dispersa al chocar con las partículas. En el hielo de los glaciares, se cree que se vuelve azul porque la luz atraviesa distancias largas en el hielo con pocas burbujas [3]. El título de la sección del artículo científico era "El hielo es azul, pero la nieve es blanca" [3].
6. Por qué la nieve, que refleja mucha luz, puede quemarte la piel con el sol
Según la explicación del índice UV de la Agencia Meteorológica de Japón, la reflectividad de la radiación ultravioleta de la nieve nueva alcanza el 80%. La hierba y el asfalto tienen menos del 10%, y las playas de arena tienen aproximadamente el 25% [7]. Este 80% es la reflectividad de la radiación ultravioleta, no un valor para la luz visible.
Dado que la proporción de radiación ultravioleta que rebota en la superficie de la nieve es alta, se dice que es fácil quemarse con el sol en lugares con nieve. Estos números también muestran que la nieve blanca es una superficie que refleja mucha luz [7].
7. Un experimento con azúcar en la cocina para comprobar por qué la nieve es blanca
Coloca un poco de azúcar sobre papel negro y observa cómo se ve. ¿De qué color se ve el azúcar, que debería ser transparente grano por grano, cuando se junta? [2]
En la nieve y el azúcar, el contenido de las partículas es diferente. Sin embargo, tanto la nieve como el azúcar se ven blancos porque sus colecciones de partículas dispersan la luz [2].
Si quieres saber más, puedes leer la explicación del Instituto de Investigación de Ciencias de Bajas Temperaturas de la Universidad de Hokkaido sobre la azulura de los glaciares [2] o la explicación del índice UV de la Agencia Meteorológica de Japón [7].