1. Por qué un campo nevado se ve blanco aunque cada grano parece cristal
Cuando sostenemos nieve en la palma de la mano, cada grano parece un trozo de cristal transparente. Sin embargo, un campo nevado parece tan blanco que a veces resulta difícil mirar directamente. El Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) explica que la nieve se ve blanca porque la luz se dispersa y regresa a los ojos del observador antes de penetrar profundamente en la masa de nieve [3]. La nieve no absorbe la luz, sino que la devuelve cerca de la superficie.
Hay también una explicación relacionada con el color. La luz solar contiene muchos colores mezclados. Un objeto se ve blanco cuando refleja todos esos colores de manera casi igualitaria [1]. Como no se elimina ni se mantiene ningún color específico, la nieve no presenta tonalidades visibles.
Entonces, ¿por qué los granos transparentes pueden reflejar la luz? Según la explicación, si se alterara ese equilibrio de colores y solo quedara mucha luz roja, la nieve debería verse rojiza, pero en la realidad esto no ocurre [1].
2. Cómo los granos de hielo y los espacios de aire cambian la dirección de la luz en la nieve
Cuando la nieve se acumula, se forman espacios de aire entre los granos. Cuando la luz pasa por estos espacios, cambia de dirección en la frontera entre el hielo y el aire, rebotando en muchas direcciones (reflexión difusa) [2]. Estas fronteras son numerosas dentro de la nieve.
Se cree que, aunque la luz cambie solo un poco de dirección en cada frontera, la repetición de estos cambios dentro de la nieve hace que mucha luz salga en dirección contraria a la que entró. Esto explica por qué gran parte de la luz regresa sin haber penetrado profundamente.
Lo importante aquí es que los granos pueden ser transparentes y aun así la masa se ve blanca. Un grano individual de hielo transparente deja pasar la luz, por lo que su color no destaca. Pero cuando muchos granos se juntan como en la nieve, la dirección de la luz se dispersa en todas partes.
Lo siguiente que surge es la duda sobre cómo medir la capacidad de la nieve para devolver la luz.
3. Qué es el albedo: el número de 0 a 1 que indica cuánta luz refleja una superficie
El albedo es un número que indica cuánta radiación solar refleja una superficie. Un valor de 0 significa que absorbe toda la luz, y un valor de 1 significa que la refleja toda. A veces se expresa como un porcentaje de 0 a 100 [4].
En la nieve muy fresca, el albedo puede alcanzar valores de 0,85 o más. Si llegan 100 unidades de radiación, se devuelven más de 85. El césped tiene un albedo de aproximadamente 0,20, devolviendo unos 20 de cada 100 [5]. Como 85 dividido entre 20 es 4,25, la nieve fresca devuelve un poco más de cuatro veces la luz que el césped.
Sin embargo, 0,85 es solo un ejemplo de la nieve fresca. No es un valor fijo para toda la nieve. El número cambia dependiendo del estado de los granos y de la suciedad presente.
Entonces, ¿qué factores hacen que este número baje?
4. Por qué la nieve sucia o vieja pierde su blancura
La blancura de la nieve fresca no se mantiene siempre. Se dice que si se mezclan partículas que absorben la luz, como el hollín, la reflexión de la nieve disminuye y esta absorbe calor, derritiéndose más rápido [5].
Otro factor es el cambio de la propia nieve. Un artículo de la Sociedad Meteorológica de Japón indica que el albedo de la nieve acumulada depende fuertemente del tamaño de los granos y de la suciedad, y que tiende a bajar cuando los granos crecen después de la nevada [6]. Es posible que al crecer los granos disminuyan las fronteras y la luz penetre más, pero esto es una interpretación propia, no una explicación directa del documento.
El efecto de la suciedad parece variar según el lugar. Un resumen de una presentación de una conferencia indica que, en la Antártida, el carbono negro (un tipo de hollín) no tiene un efecto de reducción del albedo, y en Groenlandia la reducción estimada es de 0,01 o menos [7]. Como es la estimación de una sola investigación, no se puede afirmar que sea igual en todos los lugares.
¿Qué pasa con el color cuando la luz viaja mucho por la nieve?
5. Por qué la luz se vuelve más azul cuando recorre mucha nieve
El USGS explica que la luz que ha recorrido una larga distancia dentro de la nieve se vuelve más azul. Esto es lo que hace que el interior de los iglúes (casas hechas de bloques de nieve) parezca azul [3].
El hielo absorbe un poco más la luz roja y amarilla que la azul. En distancias cortas, la diferencia es casi nula, pero en la luz que ha recorrido un camino largo, la roja y la amarilla disminuyen y la azul queda más presente [8] [3]. También se explica de esta manera por qué el hielo azul de la Antártida se ve de ese color [9].
La superficie de la nieve es blanca y la luz que vuelve del interior puede verse azulada porque la luz ha penetrado a diferentes profundidades. No es que la nieve de la superficie sea azul, sino que la luz que ha viajado profundamente es la que parece azul.
Tanto la nieve blanca como el hielo azul tienen un camino para ser comprobados por nosotros mismos.
6. Actividad: comparar cuánta luz reflejan un papel blanco y uno negro
Para esta actividad, se necesita una hoja de papel blanco y una de papel negro (como cartulina negra).
Se colocan ambas hojas al sol. Después de 5 minutos, se toca suavemente con la mano para comparar la temperatura. Si el papel negro se siente más caliente, se puede pensar que la diferencia en la cantidad de luz absorbida tuvo relación. Como el tipo de papel y la forma de colocarlo pueden variar los resultados, no es un experimento para comparar números exactos, sino para verificar la dirección del fenómeno. La historia de que la nieve se derrite más rápido al ensuciarse también se puede entender en esta línea [5]. En días de sol fuerte, el papel también se calienta, así que mantengan el tiempo corto.
Si viven en una zona donde nieva, se recomienda comparar la nieve recién caída con la nieve sucia de la orilla de la calle. Observen con un adulto si el color de la superficie de la nieve es igual al color que aparece al cavar un poco un hoyo.
Si colocan un pequeño trozo de hielo sobre papel blanco y otro sobre papel negro y los dejan al sol, ¿cuál se derretirá primero? Observen la diferencia en la forma en que se derriten.