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Was ist blaues Eis und warum leuchten Gletscherhöhlen?

Was ist blaues Eis? Es ist ganz normales Gletschereis, das dicht und tief genug ist, um rotes Licht herauszufiltern. Hier ist die Physik in einfachen Worten, und was das für die Farbe bedeutet, die du in einer Höhle sehen wirst.

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Redaktionsteam, blue-ice-cave-iceland.comAktualisiert am 25. Oktober 20267 Minuten Lesezeit30 Quellen

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Die kurze Antwort

01Die Ursache: Eis absorbiert den roten Anteil des Lichts und lässt Blaues durch und gestreut.¹
02Tiefe zählt: Je länger der Weg, den das Licht durch das Eis zurücklegt, desto blauer erscheint es.²
03Warum Schnee weiß ist: Das Licht verlässt den Schnee, nachdem es nur etwa 20 cm Eis durchlaufen hat.³
04Gletschereis: Luft schließt sich zu Blasen, sobald die Dichte etwa 830 kg pro Kubikmeter erreicht.⁴
05Schwarze Bänder: In den Gletschern eingeschlossene vulkanische Asche erscheint in den Höhlen schwarz.⁵

Was ist blaues Eis, in einem Absatz

Also, was ist blaues Eis? Es ist Gletschereis, das durch eine ausreichende Dicke hindurch betrachtet wird und seine Farbe zeigt. Das United States Geological Survey erklärt, dass Gletschereis blau ist, weil Eis den roten, langwelligen Anteil des weißen Lichts absorbiert, während das blaue, kurzwellige Licht durchgelassen und gestreut wird.¹ Nichts wird auf das Eis aufgemalt; die Farbe ist eine Eigenschaft des gefrorenen Wassers selbst, die sichtbar wird, wenn das Licht weit genug hindurchtritt.

Andere öffentlich zugängliche Quellen sagen dasselbe in ihren eigenen Worten. Vatnajökull National Park schreibt, dass Eis blau ist, weil es blaues Licht reflektiert und den roten und gelben Anteil des Spektrums absorbiert.⁶ NASA Earthdata drückt es direkter aus: das dichte Eis eines Gletschers absorbiert alle anderen Farben des Spektrums außer Blau, und manchmal sieht das Eis fast türkis aus.⁷ ⁸

Warren beschreibt in einer 2019 erschienenen Übersichtsarbeit über die Optik von Eis und Schnee Eis einfach als schwachen Filter für rotes Licht.⁹ Dieser eine Satz erklärt die meisten Dinge, die du in einer Gletscherhöhle siehst: dünnes Eis sieht klar aus, dickes Eis sieht blau aus, und die tiefsten Wände leuchten in der intensivsten Nuance davon.

Von Schnee zu blauem Eis

Wie eine Schneeflocke zu Gletschereis wird

Jeder Winter

Frischer Schnee fällt

Neue Schichten bedecken und komprimieren den Schnee darunter.¹⁰
Erste Jahre

Zuckergroße Körner

Durch Druck wird der Schnee zu Körnern umgekristallisiert, die wie Zucker aussehen.¹⁰
Etwa ein Jahr

Firn

Ungefähr zwei Drittel so dicht wie Wasser.¹¹
Etwa 830 kg pro Kubikmeter

Gletschereis

Die Luft wird in Blasen eingeschlossen.⁴
Tiefer und älter

Weniger Blasen

Blasen schrumpfen unter Druck und lösen sich im Eis auf.¹²
Jahrhunderte

Faustgroße Kristalle

Sehr altes Gletschereis kann Kristalle in der Größe einer erwachsenen Faust bilden.¹³

Was blaues Eis verursacht: Wegstrecke

Wenn Eis blau ist, warum ist dann ein Eiswürfel klar? Weil der Effekt schwach ist und Distanz braucht. Das USGS stellt fest, dass das Eis desto blauer erscheint, je länger der Weg ist, den das Licht durch das Eis zurücklegt.² Warren gibt die Absorptionslänge von Eis mit etwa 2 m für rotes Licht bei 700 nm an, aber etwa 200 m für violettes Licht bei 400 nm.¹⁴

Mit anderen Worten, rotes Licht ist nach ein paar Metern Eis verschwunden, während blaues Licht weitergeht. Warren fügt hinzu, dass Photonen jeder sichtbaren Farbe überleben und reflektiert oder durchgelassen werden, es sei denn, der Weg durch das Eis ist lang genug, um das rote Licht zu absorbieren.¹⁵ Ein Eiswürfel ist viel zu klein dafür; eine Höhlenwand, die von außen durch Meter dicken Gletscher beleuchtet wird, ist es nicht.

Das ist der Grund, warum blaues Eis von Höhle zu Höhle so unterschiedlich aussieht, und selbst innerhalb einer einzigen Höhle. Wo das Tageslicht durch eine dicke Decke hindurchtreten muss, ist das Licht, das bei dir ankommt, stark blau. Nahe dem Eingang oder wo das Dach dünn ist, trifft mehr ungefiltertes Licht ein, und das Eis wirkt blasser und grauer.

Dichte

Von lockerflockigem Schnee zu dichtem Gletschereis

kg pro Kubikmeter

Typische Dichten, wie Warren (2019) sie für Schnee, Firn und den Punkt angibt, an dem die Luft in Blasen eingeschlossen wird und das Material zu Gletscheeis wird.¹⁶ ⁴

Farben im Eis

Was dir jede Farbe in einer Höhle erzählt

Farbe	Was du siehst	Warum
Tiefblau	Dickes, dichtes Gletschereis	Rotes Licht wird über einen langen Weg absorbiert
Blass oder klar	Dünnes Eis nahe des Lichts	Der Weg ist zu kurz, um Rot zu entfernen
Weiß	Schnee oder blubberiges Eis	Licht entweicht, bevor es weit reist
Schwarz	Bänder in den Wänden	Vulkanasche, die im Gletscher eingeschlossen ist
Grün	Gelegentliche Schattierungen	In Meeres Eis, organische Substanz oder Eisenoxide

Basierend auf dem USGS, Warren (2019), NSIDC und Ice Explorers; was du an einem bestimmten Tag siehst, hängt auch vom Wetter und dem Licht ab.¹ ² ³ ⁵ ¹⁷ ¹⁸

Die Farben

Blau, Weiß und Schwarz in einer Höhle

Langer Lichtweg

Blau

Dichtes Gletschereis

Rotes Licht verschwindet nach: Etwa 2 m
Violett überlebt: Etwa 200 m
Quelle: Warren 2019

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Kurzer Lichtweg

Weiß

Schnee und Firn

Lichtweg im Schnee: Etwa 20 cm
Schwedichte: 300-400 kg pro Kubikmeter
Quelle: Warren 2019

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Begrabene Eruptionen

Schwarz

Vulkanasche

Ascheneintrag zurück bis: A.D. 1200
Asche im Jahr 2010: Fast alle Gletscher
Quelle: Isländische Forschung

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Worauf du achten solltest

Den Eis auf deiner Tour lesen

Nutze die Wissenschaft, um in der Höhle mehr zu sehen

Ich will das tiefste Blau Das Eis sieht grau aus Ich sehe schwarze Streifen Ich sehe winzige Blasen Der Schnee wirkt blendend

Weg vom Eingang schauen

Je länger der Lichtweg durch das Eis, desto blauer erscheint es.²

Das Licht prüfen

Die Farben variieren je nach Wetter, Schneebedeckung und natürlichem Licht.

Das ist Vulkanasche

In der Höhle erscheint die vom Gletscher eingeschlossene Asche schwarz.⁵

Das ist Luft aus altem Schnee

Luft wird als Blasen eingeschlossen, wenn Firn zu Gletschereis wird.⁴

Kurzer Lichtweg

Im Schnee entweicht das Licht schon nach etwa 20 cm Eis.³

Gletschereis ist blau, weil der rote (langwellige) Teil des weißen Lichts vom Eis absorbiert wird und das blaue (kurzwellige) Licht durchgelassen und gestreut wird.

U.S. Geological SurveyQuelle 1

Warum Schnee weiß bleibt

Schnee besteht aus demselben Eis, also warum ist ein Schnee Feld weiß? Warrens Antwort liegt in der Größe der Körner. In Schnee sind die Körnerradien typischerweise etwa 100 Mikrometer groß, sodass ein Photon selbst nach 1000 Brechungsereignissen wieder heraustritt, nachdem es nur 20 cm Eis durchlaufen hat, bei weitem zu wenig, um sein rotes Licht zu verlieren.³

Stellt man das der Absorptionslänge von etwa 2 m für rotes Licht gegenüber, ist die Antwort klar: 20 cm Eis kommen nicht annähernd heran, um das rote Licht herauszufiltern.³ ¹⁴ Warren weist außerdem darauf hin, dass Eis sichtbares Licht so schwach absorbiert, dass im natürlichen Schnee das absorbierte Sonnenlicht von winzigen Mengen an Verunreinigungen wie Staub und Ruß dominiert wird.¹⁹

Deshalb liegt der frische Schnee am Höhleneingang strahlend weiß neben tiefblauen Wänden. Ice Explorers beschreibt Farben auf seinen Touren, die von leuchtendem Blau über Smaragdgrün bis Schwarz reichen, und der Schnee ist das Weiße, das sie alle rahmt.¹⁸

Checkliste

Blaues Eis fotografieren

Kamera

Den Blitz ausschalten, um das natürliche Blau zu bewahren
Auf dicke, rückbeleuchtete Wände fotografieren
Halte dich im schwachen Licht still, oder stütze dich an die Wand

Komfort

Handschuhe, mit denen du ein Handy bedienen kannst
Trag den Helm, während du fotografierst

Video

Das Geheimnis, warum Gletschereis blau aussieht

Keine Videodaten laden, bevor du auf Play drückst.

Vom Schneekristall zum Gletschereis

Blaues Eis entsteht als Schnee. NSIDC erklärt, dass jedes Jahr neue Schneeschichten den alten Schnee bedecken und ihn komprimieren, sodass er rekristallisiert, zuerst zu Körnern etwa in der Größe und Form von Zucker.¹⁰ Nach etwa einem Jahr wird der Schnee zu Firn, einem Zwischenzustand zwischen Schnee und Gletschereis, mit etwa zwei Dritteln der Dichte von Wasser.¹¹

Warren liefert Zahlen zum Druck. Schnee mit einer Dichte von typischerweise 300-400 kg pro Kubikmeter wird unter eigenem Gewicht zu Firn mit 550-830 kg pro Kubikmeter komprimiert, und wenn die Dichte ungefähr 830 erreicht, wird die Luft in Bläschen eingeschlossen und das Material heißt Gletschereis.¹⁶ ⁴ Tiefer noch schrumpfen die Bläschen unter dem Druck und lösen sich schließlich im Eis auf.¹²

Der gesamte Prozess ist langsam. NSIDC sagt, dass sich die Kristalle im Laufe der Zeit so stark komprimieren, dass alle Lufttaschen zwischen ihnen sehr klein werden, dass Kristalle in sehr altem Gletschereis die Größe einer erwachsenen Faust erreichen können und dass der Prozess für die meisten Gletscher länger als ein Jahrhundert dauert.¹³ Warren weist darauf hin, dass Eis in Gletscherspalten und Eisbergen eine deutliche blaue Farbe entwickelt, besonders Meereseis wegen seines Fehlens von Bläschen.²⁰

Die schwarzen Bänder: Vulkanische Asche im Eis

Island fügt eine dritte Farbe hinzu. NSIDC beschreibt das Licht in einer Höhle am Breiðamerkurjökull als bewegend zwischen dem Blau des reinen Eises, dem Weiß des frischen Schnees und dem Schwarz der vom Gletscher eingeschlossenen vulkanischen Asche.⁵ NASA stellt fest, dass einige Eisberge im Jökulsárlón elektrisches Blau mit schwarzen Streifen aus der Asche vergangener Eruptionen aufweisen.²¹

Diese Streifen sind begrabene Geschichte. Forscher haben Tephra-Schichten bekannten Alters innerhalb der Eiskappen des Mýrdalsjökull und Vatnajökull nachgewiesen, und eine Studie zu den Ausflussgletschern des Vatnajökull, ein Eiskern und schriftliche Aufzeichnungen erstellten eine Vulkanaufzeichnung, die bis ins Jahr 1200 n. Chr. zurückreicht.²² ²³ Im Sommer 2010 breitete der Ausbruch des Eyjafjallajökull eine dünne Ascheschicht auf fast allen isländischen Gletschern aus.²⁴

Asche auf der Oberfläche beschleunigt auch das Schmelzen. Eine Studie von Aðalgeirsdóttir und Kollegen aus dem Jahr 2020 besagt, dass Tephra und Staub auf Gletscheroberflächen die Schmelze durch Verringerung der Albedo verstärken.²⁵ Ein Experiment am Vatnajökull im Jahr 2015 ergab, dass dünne Ascheschichten von etwa 1,5 mm und 8,5 mm die Geschwindigkeit, mit der die Schneefläche sank, erheblich erhöhten, während eine dicke Schicht eine gewisse isolierende Wirkung hatte.²⁶

Blaues Eis, das du sehen kannst, ohne eine Höhle zu betreten

Du brauchst keine Höhle, um blaues Eis in Island zu sehen. Warren weist darauf hin, dass Eis in Gletscherspalten und in Eisbergen eine deutliche blaue Farbe entwickelt.²⁰ Am Jökulsárlón berichtet NASA, dass einige Eisberge aus Eis von mehr als 1.000 Jahren bestehen sollen und dass viele zwar weiß sind, einige aber elektrisches Blau aufweisen.²¹

Ein Spaziergang auf einem Gletscher zeigt dieselbe Physik von außen. Auf der Lagunenseite des Vatnajökull bietet Ice Explorers von Mai bis September einen sommerlichen Gletscherwandern an, wenn die Höhlenführungen ruhen, und die Spalten und Mulden auf solchen Wanderungen öffnen Fenster ins Eis.²⁷ Blickst du in jede tiefe Risse, erscheint das Blau genau dort, wo das Eis am dicksten ist.

Der künstliche Tunnel im Langjökull bietet einen weiteren Blick. Sein Betreiber gibt 25 Meter Eis über dem Tunnel und 200 Meter darunter an.²⁸ Es ist ein ruhiger, beleuchteter Korridor statt einer von Wasser geformten Höhle, aber seine Wände sind derselbe alte Schnee, der zu Gletschereis geworden ist.

Warum keine Tour die Farbe versprechen kann

Weil die Farbe von Dicke, Licht und dem, was im Eis liegt, abhängt, ändert sie sich mit jeder Höhle und jedem Tag. Angebote für Lagunen-Touren sagen offen, dass das Eis in einer Höhle je nach Wetter, Schneebedeckung und Tageslicht blauer oder blasser aussehen kann. Eine Höhle unter frischem Schnee an einem grauen Morgen wird dunkler wirken als dieselbe Höhle an einem hellen Tag mit dünner Decke.

Die Höhlen selbst verändern sich auch. Gletscherhöhlen bilden sich innerhalb des Eises und werden oft durch Wasser, das durch oder unter ihm fließt, ausgehöhlt, erklärt NSIDC, und Ice Explorers sagt, dass sich seine Höhlen von Saison zu Saison und sogar innerhalb einer Saison verändern.²⁹ ³⁰ Jede Wintersaison-Höhle sitzt in anderem Eis, mit eigener Dicke, Bläschen und Aschebändern.

Genieße also die Farbe, die du bekommst, anstatt einer alten Fotografie hinterherzujagen. Schau, wie das Blau sich vom Eingang weiter vertieft, auf das Weiß des hineingetragenen Schnees, auf die schwarzen Linien der Asche und auf das klare, gläserne Eis, wo die Höhlenwand dünn ist. Das alles ist dasselbe gefrorene Wasser, das dir erzählt, wie viel Gletscher zwischen dir und dem Himmel steht.

Die Höhle dieses Winters

Die Höhlen des nächsten Winters sehen anders aus.

Wähle ein Datum zwischen Oktober und April und sieh das Eis so, wie es in dieser Saison ist.

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Du fragst,wir antworten.

Warum ist Gletschereis blau?

Es absorbiert rotes Licht. Das USGS erklärt, dass Eis den roten Teil des weißen Lichts absorbiert, während Blau durchgelassen und gestreut wird.¹

Warum ist ein Eiswürfel nicht blau?

Er ist zu dünn. Die Absorptionslänge von Eis für rotes Licht beträgt ungefähr 2 m, daher braucht es einen langen Weg.¹⁴

Warum ist Schnee weiß, wenn er aus Eis besteht?

Das Licht verlässt ihn zu schnell. In Schnee tritt das Licht wieder aus, nachdem es nur durch etwa 20 cm Eis gegangen ist.³

Was sind die schwarzen Linien in Eishöhlen?

Vulkanische Asche. NSIDC beschreibt schwarze vulkanische Asche, die vom Gletscher in einer Höhle am Breiðamerkurjökull eingeschlossen wird.⁵

Wie lange dauert es, bis aus Schnee Gletschereis wird?

Jahre bis Jahrhunderte. Schnee wird nach etwa einem Jahr zu Firn, und für die meisten Gletscher dauert es länger als ein Jahrhundert, bis vollständiges Gletschereis entsteht.¹¹ ¹³

Kann Gletschereis grün aussehen?

Manchmal. Ice Explorers beschreibt smaragdgrünes Eis; in Meereseis können organische Stoffe oder Eisenoxide Blau zu Grün verschieben.¹⁸ ¹⁷

Wird meine Höhle leuchtend blau sein?

Das hängt vom Tag ab. Die Farben wirken je nach Wetter, Schneebedeckung und natürlichem Licht mehr oder weniger blau.

Quellen