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Cos'è il ghiaccio blu e perché le grotte di ghiaccio brillano?

Cos'è il ghiaccio blu? È ghiaccio glaciale ordinario, abbastanza denso e profondo da filtrare la luce rossa. Ecco la fisica in parole semplici, e cosa significa per il colore che vedrai in una grotta.

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Redazione, blue-ice-cave-iceland.comAggiornato il 25 ottobre 20267 minuti di lettura30 fonti

Prenotabile qui: il tour Tour della grotta di ghiaccio blu da Jökulsárlón 4,6 (961 recensioni) 3 oreGruppi ridotti, fino a 14 personeCaschetti e ramponi inclusi da175 €a persona Verifica disponibilitàCancellazione gratuita fino a 24 ore prima

La risposta breve

01La causa: Il ghiaccio assorbe la parte rossa della luce e lascia passare il blu e lo disperde.¹
02La profondità conta: Più a lungo la luce percorre la sua strada nel ghiaccio, più blu appare.²
03Perché la neve è bianca: La luce esce dalla neve dopo aver attraversato solo circa 20 cm di ghiaccio.³
04Ghiaccio glaciale: L'aria si chiude in bolle quando la densità raggiunge circa 830 kg per metro cubo.⁴
05Bande nere: La cenere vulcanica intrappolata nel ghiacciaio appare nera nelle grotte.⁵

Cos'è il ghiaccio blu, in un paragrafo

Quindi, cos'è il ghiaccio blu? È ghiaccio glaciale visto attraverso uno spessore sufficiente perché il suo colore si manifesti. Il Servizio Geologico degli Stati Uniti spiega che il ghiaccio glaciale è blu perché il ghiaccio assorbe la parte rossa, a lunghezza d'onda lunga, della luce bianca, mentre la luce blu, a lunghezza d'onda corta, viene trasmessa e diffusa.¹ Nulla è dipinto sul ghiaccio; il colore è una proprietà dell'acqua congelata stessa, rivelata quando la luce attraversa una distanza sufficiente.

Altre fonti pubbliche dicono la stessa cosa a modo loro. Vatnajökull National Park scrive che il ghiaccio è blu perché riflette la luce blu e assorbe la parte rossa e gialla dello spettro.⁶ NASA Earthdata lo dice più crudelmente: il ghiaccio denso di un ghiacciaio assorbe ogni altro colore dello spettro tranne il blu, e a volte il ghiaccio appare quasi turchese.⁷ ⁸

Warren, in una revisione del 2019 sull'ottica del ghiaccio e della neve, descrive il ghiaccio semplicemente come un debole filtro per la luce rossa.⁹ Quella sola frase spiega gran parte di ciò che vedi in una grotta glaciale: il ghiaccio sottile appare trasparente, il ghiaccio spesso appare blu, e le pareti più profonde brillano della sfumatura più intensa.

Dalla neve al ghiaccio blu

Come un fiocco di neve diventa ghiacciaio

Ogni inverno

Neve fresca

Nuovi strati seppelliscono e comprimono la neve sottostante.¹⁰
Primi anni

Grani delle dimensioni di uno zucchero

La compressione fa ricristallizzare la neve in granelli simili allo zucchero.¹⁰
Circa un anno

Neve compatta

Circa due terzi della densità dell'acqua.¹¹
Circa 830 kg per metro cubo

Ghiaccio glaciale

L'aria viene sigillata in bolle.⁴
Più in profondità e più vecchio

Meno bolle

Le bolle si restringono sotto pressione e si sciolgono nel ghiaccio.¹²
Secoli

Cristalli grandi come un pugno

Il ghiacciaio molto vecchio può sviluppare cristalli grandi quanto un pugno adulto.¹³

Cosa causa il ghiaccio blu: la lunghezza del percorso

Se il ghiaccio è blu, perché un cubetto di ghiaccio è trasparente? Perché l'effetto è debole e ha bisogno di distanza. Il USGS afferma che più a lungo la luce percorre la sua strada nel ghiaccio, più blu appare il ghiaccio.² Warren indica la lunghezza di assorbimento del ghiaccio come circa 2 m per la luce rossa a 700 nm, ma circa 200 m per la luce violetta a 400 nm.¹⁴

In altre parole, la luce rossa scompare dopo un paio di metri di ghiaccio mentre la luce blu continua a andare. Warren aggiunge che i fotoni di ogni colore visibile sopravvivono e vengono riflessi o trasmessi a meno che il percorso attraverso il ghiaccio non sia abbastanza lungo da assorbire il rosso.¹⁵ Un cubetto di ghiaccio è troppo piccolo per questo; un muro di grotta illuminato dall'esterno attraverso metri di ghiacciaio non lo è.

Questo è ciò che fa sì che il ghiaccio blu appaia così diverso da una grotta all'altra, e persino all'interno di una singola grotta. Dove la luce diurna deve attraversare un soffitto spesso, la luce che ti raggiunge è fortemente blu. Vicino all'ingresso, o dove il tetto è sottile, arriva più luce non filtrata e il ghiaccio appare più pallido e grigio.

Densità

Dalla neve soffice al ghiacciaio denso

kg per metro cubo

Densità tipiche come Warren (2019) le indica per neve, neve compatta e il punto in cui l'aria viene sigillata in bolle e il materiale diventa ghiacciaio.¹⁶ ⁴

I colori nel ghiaccio

Cosa ti dice ogni colore in una grotta

Colore	Cosa vedi	Perché
Blu intenso	Ghiacciaio spesso e denso	La luce rossa viene assorbita su un percorso lungo
Paleo o trasparente	Ghiaccio sottile vicino alla luce	Il percorso è troppo breve per eliminare il rosso
Bianco	Neve o ghiaccio con bolle	La luce si disperde prima di viaggiare lontano
Nero	Bande nelle pareti	Cenere vulcanica intrappolata nel ghiacciaio
Verde	Tonalità occasionali	Nel ghiaccio marino, materia organica o ossidi di ferro

Basato sul USGS, Warren (2019), NSIDC e Ice Explorers; quello che vedi in una data giornata dipende anche dal tempo e dalla luce.¹ ² ³ ⁵ ¹⁷ ¹⁸

I colori

Blu, bianco e nero in una grotta

Percorso luminoso lungo

Blu

Ghiaccio glaciale denso

Luce rossa scomparsa dopo: Circa 2 m
Il viola sopravvive: Circa 200 m
Fonte: Warren 2019

Vedi il tour della grotta

Percorso luminoso breve

Bianco

Neve e neve compatta

Percorso luminoso nella neve: Circa 20 cm
Densità della neve: 300-400 kg per metro cubo
Fonte: Warren 2019

Vedi il tour della grotta

Eruzioni sepolte

Nero

Cenere vulcanica

Registro di cenere fino a: A.D. 1200
Cenere nel 2010: Quasi tutti i ghiacciai
Fonte: Ricerca islandese

Vedi il tour della grotta

Cosa cercare

Leggere il ghiaccio durante il tour

Usa la scienza per vedere di più nella grotta

Voglio il blu più profondo Il ghiaccio sembra grigio Vedo strisce nere Vedo minuscole bolle La neve sembra abbagliante

Guarda lontano dall'ingresso

Più è lungo il percorso luminoso attraverso il ghiaccio, più il ghiaccio appare blu.²

Controlla la luce

I colori variano in base al tempo, alla copertura nevosa e alla luce naturale.

Quella è cenere vulcanica

La cenere intrappolata dal ghiacciaio appare nera nella grotta.⁵

Quella è aria della neve antica

L'aria viene sigillata in bolle quando la neve compatta diventa ghiaccio glaciale.⁴

Percorso luminoso breve

Nella neve, la luce si disperde dopo soli circa 20 cm di ghiaccio.³

Il ghiaccio glaciale è blu perché la parte rossa (lunghezze d'onda lunghe) della luce bianca viene assorbita dal ghiaccio e la luce blu (lunghezze d'onda corte) viene trasmessa e diffusa.

U.S. Geological SurveyFonte 1

Perché la neve resta bianca

La neve è fatta dello stesso ghiaccio, quindi perché un campo nevoso è bianco? La risposta di Warren sta nella dimensione dei grani. Nella neve i raggi dei grani sono tipicamente di circa 100 micrometri, quindi anche dopo 1000 eventi di rifrazione un fotone riemerge avendo attraversato solo 20 cm di ghiaccio, troppo poco per perdere il rosso.³

Mettilo a confronto con la lunghezza di assorbimento di circa 2 m per la luce rossa e la risposta è chiara: 20 cm di ghiaccio sono lontani dall'essere sufficienti per filtrare il rosso.³ ¹⁴ Warren sottolinea anche che il ghiaccio assorbe la luce visibile così debolmente che, nella neve naturale, la luce solare assorbita è dominata da piccole quantità di impurità come polvere e fuliggine.¹⁹

Ecco perché la neve fresca che giace all'ingresso di una grotta appare bianca brillante proprio accanto a pareti blu profonde. Ice Explorers descrive colori nei suoi tour che vanno dal blu brillante al verde smeraldo fino al nero, e la neve è il bianco che li incornicia tutti.¹⁸

Lista di controllo

Fotografare il ghiaccio blu

Fotocamera

Spegni il flash per mantenere il blu naturale
Scatta verso pareti spesse retroilluminate
Stai fermo con poca luce, o appoggiati al muro

Comfort

Guanti con cui puoi usare il telefono
Tieni il casco quando scatti

Video

Il segreto del perché il ghiacciaio è blu

Nessun dato video si carica prima che tu prema play.

Da fiocco di neve a ghiaccio glaciale

Il ghiaccio blu ha inizio come neve. NSIDC spiega che ogni anno nuovi strati di neve seppelliscono e comprimono quelli vecchi, costringendo la neve a ricristallizzarsi, prima in grani di circa le dimensioni e la forma di uno zucchero.¹⁰ Dopo circa un anno la neve diventa neve compatta, uno stato intermedio tra neve e ghiaccio glaciale, con una densità pari a circa due terzi di quella dell'acqua.¹¹

Warren mette numeri alla pressione. La neve con una densità tipica di 300-400 kg per metro cubo viene compressa dal proprio peso in neve compatta di 550-830 kg per metro cubo, e quando la densità raggiunge circa 830, l'aria viene sigillata in bolle e il materiale prende il nome di ghiaccio glaciale.¹⁶ ⁴ Più in profondità, le bolle si restringono sotto pressione e alla fine si dissolvono nel ghiaccio.¹²

L'intero processo è lento. NSIDC afferma che nel tempo i cristalli si comprimono così tanto che qualsiasi tasca d'aria tra di essi diventa molto piccola, che i cristalli nel ghiaccio glaciale molto vecchio possono raggiungere le dimensioni di un pugno adulto e che per la maggior parte dei ghiacciai il processo richiede più di un secolo.¹³ Warren osserva che il ghiaccio sviluppa un blu evidente nelle fessure dei ghiacciai e negli iceberg, soprattutto nel ghiaccio marino privo di bolle.²⁰

Le bande nere: cenere vulcanica nel ghiaccio

L'Islanda aggiunge un terzo colore. NSIDC descrive la luce in una grotta a Breiðamerkurjökull mentre si muove tra il blu del ghiaccio puro, il bianco della neve fresca e il nero della cenere vulcanica intrappolata dal ghiacciaio.⁵ La NASA osserva che alcuni iceberg a Jökulsárlón sono di un blu elettrico con striature nere di cenere provenienti da eruzioni passate.²¹

Quelle striature sono storia sepolta. I ricercatori hanno rilevato strati di tefra di età nota all'interno delle calotte glaciali di Mýrdalsjökull e Vatnajökull e uno studio sui ghiacciai di sfogo di Vatnajökull, un campione di carote di ghiaccio e registri scritti hanno costruito un registro vulcanico che risale all'anno 1200 d.C.²² ²³ Nell'estate del 2010 l'eruzione dell'Eyjafjallajökull ha sparsato un sottile strato di tefra su quasi tutti i ghiacciai islandesi.²⁴

La cenere sulla superficie accelera anche la fusione. Uno studio del 2020 di Aðalgeirsdóttir e colleghi afferma che tefra e polvere sulle superfici dei ghiacciai aumentano lo scioglimento riducendo l'albedo.²⁵ Un esperimento su Vatnajökull nel 2015 ha scoperto che sottili strati di cenere, di circa 1,5 mm e 8,5 mm di spessore, hanno aumentato notevolmente la velocità con cui la superficie della neve si abbassava, mentre un rivestimento spesso aveva un certo effetto isolante.²⁶

Ghiaccio blu visibile senza entrare in una grotta

Non hai bisogno di una grotta per vedere il ghiaccio blu in Islanda. Warren osserva che il ghiaccio sviluppa un colore blu evidente nelle fessure dei ghiacciai e negli iceberg.²⁰ A Jökulsárlón, la NASA riferisce che si ritiene che alcuni iceberg siano composti da ghiaccio di più di 1.000 anni e che, sebbene molti siano bianchi, alcuni sono di un blu elettrico.²¹

Una passeggiata su un ghiacciaio mostra la stessa fisica dall'esterno. Sul lato della laguna di Vatnajökull, Ice Explorers organizza una passeggiata estiva sul ghiacciaio da maggio a settembre, quando i tour nelle grotte sono sospesi, e le fessure e i mulinelli di tali passeggiate aprono finestre sul ghiaccio.²⁷ Guarda in qualsiasi crepa profonda e il blu appare esattamente dove il ghiaccio è più spesso.

Il tunnel artificiale in Langjökull offre un'altra prospettiva. L'operatore indica 25 metri di ghiaccio sopra il tunnel e 200 metri sotto.²⁸ È un corridoio illuminato e più tranquillo piuttosto che una grotta modellata dall'acqua, ma le sue pareti sono la stessa vecchia neve trasformata in ghiaccio glaciale.

Perché nessun tour può promettere il colore

Perché il colore dipende dallo spessore, dalla luce e da ciò che si trova nel ghiaccio, cambia con ogni grotta e ogni giorno. Le inserzioni dei tour alla laguna dicono chiaramente che il ghiaccio in una grotta può apparire più blu o più chiaro a seconda del tempo, della copertura di neve e della luce del giorno. Una grotta sotto neve fresca in una mattina grigia apparirà più scura della stessa grotta in una giornata di sole con poca copertura.

Le grotte stesse cambiano anche loro. Le grotte glaciali si formano all'interno del ghiaccio e sono spesso scavate dall'acqua che scorre attraverso o sotto di esso, spiega NSIDC, e Ice Explorers dice che le sue grotte cambiano da stagione a stagione e persino all'interno di una stagione.²⁹ ³⁰ Ogni grotta invernale si trova in un ghiaccio diverso, con il proprio spessore, bolle e bande di cenere.

Quindi goditi il colore che ottieni piuttosto than inseguire una vecchia fotografia. Osserva come il blu si approfondisce allontanandosi dall'ingresso, il bianco della neve trascinata all'interno, le linee nere di cenere e il ghiaccio trasparente e vetroso dove il muro della grotta è sottile. Tutto è la stessa acqua congelata, che ti dice quanto ghiacciaio si trova tra te e il cielo.

La grotta di questo inverno

Le grotte dell'inverno prossimo saranno diverse.

Scegli una data tra ottobre e aprile e vedi il ghiaccio come appare questa stagione.

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Tu chiedi,noi rispondiamo.

Perché il ghiacciaio è blu?

Assorbe la luce rossa. Il USGS spiega che il ghiaccio assorbe la parte rossa della luce bianca, mentre il blu viene trasmesso e diffuso.¹

Perché un cubetto di ghiaccio non è blu?

È troppo sottile. La lunghezza di assorbimento del ghiaccio per la luce rossa è di circa 2 m, quindi l'effetto richiede un percorso lungo.¹⁴

Perché la neve è bianca se è fatta di ghiaccio?

La luce ne esce troppo in fretta. Nella neve, la luce riemerge dopo aver attraversato solo circa 20 cm di ghiaccio.³

Quali sono le linee nere nelle grotte di ghiaccio?

Cenere vulcanica. NSIDC descrive la cenere vulcanica nera intrappolata dal ghiacciaio in una grotta a Breiðamerkurjökull.⁵

Quanto tempo ci vuole perché la neve diventi ghiacciaio glaciale?

Da anni a secoli. La neve si trasforma in neve compatta dopo circa un anno e per la maggior parte dei ghiacciai il ghiacciaio completo richiede più di un secolo.¹¹ ¹³

Il ghiacciaio può sembrare verde?

A volte. Ice Explorers descrive un ghiaccio smeraldo; nel ghiaccio marino, la materia organica o gli ossidi di ferro possono spostare il blu verso il verde.¹⁸ ¹⁷

La tua grotta sarà di un blu brillante?

Dipende dal giorno. I colori appaiono più o meno blu a seconda del tempo, della copertura di neve e della luce naturale.

Fonti