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O que é o gelo azul e por que é que as cavernas de gelo brilham?

O que é o gelo azul? É gelo glaciar comum, denso e profundo o suficiente para filtrar a luz vermelha. Aqui está a física em palavras simples e o que isso significa para a cor que vais ver numa caverna.

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Equipa editorial, blue-ice-cave-iceland.comAtualizado em 25 de outubro de 20267 minutos de leitura30 fontes

Reservável aqui: o tour Tour de gruta de gelo azul desde Jökulsárlón 4,6 (961 avaliações) 3 horasGrupo pequeno, até 14 pessoasCapacetes e crampões incluídos a partir de175 €por pessoa Ver disponibilidadeCancelamento gratuito até 24 horas antes

A resposta curta

01A causa: O gelo absorve a parte vermelha da luz e deixa a luz azul passar e espalhar.¹
02A profundidade importa: Quanto mais longo é o caminho que a luz percorre no gelo, mais azul ele parece.²
03Por que é que a neve é branca: A luz sai da neve depois de passar por apenas cerca de 20 cm de gelo.³
04Gelo glaciar: O ar fecha-se em bolhas quando a densidade atinge cerca de 830 kg por metro cúbico.⁴
05Faixas negras: As cinzas vulcânicas presas no glaciar aparecem negras nas cavernas.⁵

O que é o gelo azul, num único parágrafo

Então, o que é o gelo azul? É gelo glaciar visto através de espessura suficiente para que a sua cor se mostre. O Serviço Geológico dos EUA explica que o gelo glaciar é azul porque o gelo absorve a parte vermelha, de comprimento de onda longo, da luz branca, enquanto a luz azul, de comprimento de onda curto, é transmitida e espalhada.¹ Nada é pintado no gelo; a cor é uma propriedade da água congelada em si, revelada quando a luz percorre distância suficiente através dela.

Outras fontes públicas dizem o mesmo com as suas próprias palavras. O Parque Nacional Vatnajökull escreve que o gelo é azul porque reflete a luz azul e absorve a parte vermelha e amarela do espectro.⁶ A NASA Earthdata é mais direta: o gelo denso de um glaciar absorve todas as outras cores do espectro exceto o azul, e por vezes o gelo parece quase turquesa.⁷ ⁸

Warren, numa revisão de 2019 sobre a ótica do gelo e da neve, descreve o gelo simplesmente como um filtro fraco para a luz vermelha.⁹ Essa única frase explica a maior parte do que vês numa caverna glaciar: o gelo fino parece transparente, o gelo espesso parece azul e as paredes mais profundas brilham com o tom mais intenso.

Da neve ao gelo azul

Como um floco de neve se transforma em gelo glacial

Cada inverno

Cai neve fresca

Novas camadas sepultam e comprimem a neve por baixo.¹⁰
Primeiros anos

Grãos do tamanho de um açúcar

A compressão faz a neve recristalizar em grãos como açúcar.¹⁰
Cerca de um ano

Neve compactada (firn)

Cerca de dois terços da densidade da água.¹¹
Cerca de 830 kg por metro cúbico

Gelo glaciar

O ar fica preso em bolhas.⁴
Mais profundo e mais antigo

Menos bolhas

As bolhas encolhem sob pressão e dissolvem-se no gelo.¹²
Séculos

Cristais do tamanho de um punho

Gelo glacial muito antigo pode desenvolver cristais do tamanho de um punho de um adulto.¹³

O que causa o gelo azul: o comprimento do caminho

Se o gelo é azul, por que é que um cubo de gelo é transparente? Porque o efeito é fraco e precisa de distância. O USGS afirma que quanto mais longo é o caminho que a luz percorre no gelo, mais azul o gelo parece.² Warren dá o comprimento de absorção do gelo como aproximadamente 2 m para a luz vermelha a 700 nm, mas aproximadamente 200 m para a luz violeta a 400 nm.¹⁴

Em outras palavras, a luz vermelha desaparece depois de alguns metros de gelo enquanto a luz azul continua. Warren acrescenta que os fótons de todas as cores visíveis sobrevivem e são refletidos ou transmitidos a menos que o caminho através do gelo seja longo o suficiente para absorver o vermelho.¹⁵ Um cubo de gelo é demasiado pequeno para isso; uma parede de caverna iluminada pelo exterior através de metros de glaciar não é.

É isto que faz o gelo azul parecer tão diferente de uma caverna para a outra, e até dentro de uma única caverna. Onde a luz do dia tem de passar por um teto espesso, a luz que chega até ti é fortemente azul. Perto da entrada, ou onde o teto é fino, chega mais luz não filtrada e o gelo parece mais pálido e acinzentado.

Densidade

De neve fofa a gelo glacial denso

kg por metro cúbico

Densidades típicas segundo Warren (2019) para neve, neve compactada (firn) e o ponto em que o ar fica preso em bolhas e o material se torna gelo glacial.¹⁶ ⁴

Cores no gelo

O que cada cor numa caverna te diz

Cor	O que vês	Porquê
Azul profundo	Gelo glacial espesso e denso	A luz vermelha é absorvida ao longo de um longo percurso
Pálido ou transparente	Gelo fino perto da luz	O percurso é curto demais para remover o vermelho
Branco	Neve ou gelo com bolhas	A luz escapa antes de percorrer muito
Preto	Faixas nas paredes	Cinzas vulcânicas presas no glaciar
Verde	Tons ocasionais	No gelo marinho, matéria orgânica ou óxidos de ferro

Baseado no USGS, Warren (2019), NSIDC e Ice Explorers; o que vês num dia qualquer depende também do tempo e da luz.¹ ² ³ ⁵ ¹⁷ ¹⁸

As cores

Azul, branco e preto numa mesma caverna

Caminho longo de luz

Azul

Gelo denso de glaciar

Luz vermelha desaparece depois de: Cerca de 2 m
Violeta sobrevive: Cerca de 200 m
Fonte: Warren 2019

Ver a excursão à caverna

Caminho curto de luz

Branco

Neve e neve compactada

Caminho de luz na neve: Cerca de 20 cm
Densidade da neve: 300-400 kg por metro cúbico
Fonte: Warren 2019

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Erupções enterradas

Preto

Cinzas vulcânicas

Registo de cinzas desde: A.D. 1200
Cinzas em 2010: Quase todos os glaciares
Fonte: Investigação islandesa

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O que procurar

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Usa a ciência para ver mais na caverna

Quero o azul mais profundo O gelo parece cinzento Vejo listras negras Vejo pequenas bolhas A neve parece deslumbrante

Desvia o olhar da entrada

Quanto mais longo o caminho da luz pelo gelo, mais azul ele parece.²

Verifica a luz

As cores variam com o tempo, a cobertura de neve e a luz natural.

Isso são cinzas vulcânicas

As cinzas aprisionadas pelo glaciar mostram-se negras na caverna.⁵

Isso é ar da neve antiga

O ar fica selado em bolhas quando a neve compactada se transforma em gelo de glaciar.⁴

Caminho curto de luz

Na neve, a luz escapa depois de apenas cerca de 20 cm de gelo.³

O gelo de glaciar é azul porque a parte vermelha (comprimentos de onda longos) da luz branca é absorvida pelo gelo e a luz azul (comprimentos de onda curtos) é transmitida e dispersa.

U.S. Geological SurveyFonte 1

Por que é que a neve fica branca

A neve é feita do mesmo gelo, então por que é que um campo de neve é branco? A resposta de Warren está no tamanho dos grãos. Na neve, os raios dos grãos são tipicamente cerca de 100 micrometros, por isso mesmo depois de 1000 eventos de refração um fóton reaparece tendo passado por apenas 20 cm de gelo, longe de ser suficiente para perder o vermelho.³

Colocando isso lado a lado com o comprimento de absorção de cerca de 2 m para a luz vermelha, a resposta é clara: 20 cm de gelo estão longe de ser suficientes para filtrar o vermelho.³ ¹⁴ Warren também observa que o gelo absorve a luz visível tão fracamente que, na neve natural, a luz solar absorvida é dominada por pequenas quantidades de impurezas como poeira e fuligem.¹⁹

É por isso que a neve fresca que se encontra na entrada de uma caverna parece branca brilhante ao lado de paredes azul profundo. A Ice Explorers descreve cores nos seus passeios que vão do azul brilhante ao verde esmeralda e ao preto, e a neve é o branco que as molda a todas.¹⁸

Lista de verificação

Fotografar gelo azul

Câmara fotográfica

Desliga o flash para manter o azul natural
Aponta para paredes espessas e iluminadas pelas costas
Mantém-te parado com pouca luz, ou apoia-te na parede

Conforto

Luvas em que consigas usar o telemóvel
Mantém o capacete posto enquanto filmas

Vídeo

O segredo de por que é que o gelo glacial tem cor azul

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De floco de neve a gelo glaciar

O gelo azul começa como neve. O NSIDC explica que, a cada ano, novas camadas de neve sepultam e comprimem as antigas, forçando a neve a recristalizar-se, primeiro em grãos com aproximadamente o tamanho e a forma de um açúcar.¹⁰ Depois de cerca de um ano, a neve torna-se néve, um estado intermédio entre a neve e o gelo glacial, com cerca de dois terços da densidade da água.¹¹

Warren dá números à compressão. A neve, com uma densidade típica de 300-400 kg por metro cúbico, é comprimida pelo seu próprio peso em néve de 550-830 kg por metro cúbico, e quando a densidade atinge aproximadamente 830, o ar fica selado em bolhas e o material passa a chamar-se gelo glacial.¹⁶ ⁴ Mais abaixo, as bolhas diminuem de tamanho sob pressão e acabam por se dissolver no gelo.¹²

Todo o processo é lento. O NSIDC diz que, com o tempo, os cristais ficam tão comprimidos que os espaços de ar entre eles ficam minúsculos, que os cristais do gelo glacial mais antigo podem atingir o tamanho de um punho de adulto e que, na maioria dos glaciares, o processo demora mais de um século.¹³ Warren nota que o gelo desenvolve um azul visível nas fendas glaciais e nos icebergs, especialmente no gelo marinho, pela ausência de bolhas.²⁰

As faixas negras: cinzas vulcânicas no gelo

A Islândia acrescenta uma terceira cor. O NSIDC descreve a luz numa caverna de Breiðamerkurjökull a mover-se entre o azul do gelo puro, o branco da neve fresca e o preto das cinzas vulcânicas apanhadas pelo glaciar.⁵ A NASA nota que alguns icebergs no Jökulsárlón são de um azul elétrico com faixas negras de cinzas de erupções passadas.²¹

Essas faixas são história enterrada. Investigadores detetaram camadas de tefra de idade conhecida dentro das calotas glaciais do Mýrdalsjökull e do Vatnajökull, e um estudo dos glaciares de saída do Vatnajökull, um testemunho de gelo e registos escritos construíram um registo vulcânico que remonta a A.D. 1200.²² ²³ No verão de 2010, a erupção do Eyjafjallajökull espalhou uma camada fina de tefra por quase todos os glaciares islandeses.²⁴

As cinzas na superfície aceleram também o derretimento. Um estudo de 2020 de Aðalgeirsdóttir e colegas afirma que a tefra e a poeira nas superfícies glaciais aumentam o derretimento ao reduzir o albedo.²⁵ Uma experiência no Vatnajökull em 2015 verificou que camadas finas de cinzas, com cerca de 1,5 mm e 8,5 mm de espessura, aumentaram substancialmente a velocidade a que a superfície da neve baixava, enquanto uma cobertura espessa teve algum efeito isolante.²⁶

Gelo azul que podes ver sem entrar numa caverna

Não precisas de uma caverna para ver gelo azul na Islândia. Warren nota que o gelo desenvolve uma cor azul visível nas fendas glaciais e nos icebergs.²⁰ No Jökulsárlón, a NASA reporta que se pensa que alguns icebergs são feitos de gelo com mais de 1.000 anos, e que, embora muitos sejam brancos, alguns são de um azul elétrico.²¹

Uma caminhada num glaciar mostra a mesma física do exterior. Do lado da laguna do Vatnajökull, a Ice Explorers organiza uma caminhada glaciar no verão, de maio a setembro, quando as suas tours de cavernas estão suspensas, e as fendas e moinhos de gelo nessas caminhadas abrem janelas para o gelo.²⁷ Olha para dentro de qualquer fenda funda e o azul aparece exatamente onde o gelo é mais espesso.

O túnel artificial no Langjökull oferece outra perspetiva. O operador indica 25 metros de gelo acima do túnel e 200 metros abaixo.²⁸ É um corredor iluminado e mais tranquilo, e não uma caverna esculpida pela água, mas as suas paredes são a mesma neve antiga transformada em gelo glacial.

Por que nenhuma tour pode prometer a cor

Porque a cor depende da espessura, da luz e do que está no gelo, ela muda de caverna para caverna e de dia para dia. As listagens de tours na laguna dizem claramente que o gelo numa caverna pode parecer mais azul ou mais pálido consoante o tempo, a cobertura de neve e a luz do dia. Uma caverna sob neve fresca numa manhã cinzenta vai parecer mais escura do que a mesma caverna num dia claro com pouca cobertura.

As próprias cavernas também mudam. As cavernas glaciares formam-se dentro do gelo e são frequentemente escavadas pela água que por elas corre por baixo ou por dentro, explica o NSIDC, e a Ice Explorers diz que as suas cavernas mudam de estação para estação e até dentro de uma mesma estação.²⁹ ³⁰ Cada caverna de inação senta-se num gelo diferente, com a sua própria espessura, bolhas e camadas de cinzas.

Portanto, desfruta da cor que obténs em vez de perseguires uma fotografia antiga. Olha para como o azul se aprofunda à medida que te afastas da entrada, para o branco da neve acumulada no interior, para as linhas negras das cinzas e para o gelo claro e vítreo onde a parede da caverna é fina. Tudo é a mesma água congelada, a dizer-te quanto de glaciar está entre ti e o céu.

A gruta deste inverno

As grutas do próximo inverno vão parecer diferentes.

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Você pergunta,nós respondemos.

Porque é que o gelo glacial é azul?

Ele absorve a luz vermelha. O USGS explica que o gelo absorve a parte vermelha da luz branca, enquanto o azul é transmitido e disperso.¹

Porque é que um cubo de gelo não é azul?

É demasiado fino. O comprimento de absorção do gelo para a luz vermelha é de aproximadamente 2 m, pelo que o efeito precisa de um percurso longo.¹⁴

Porque é que a neve é branca se é feita de gelo?

A luz escapa-lhe demasiado depressa. Na neve, a luz reaparece depois de passar por apenas cerca de 20 cm de gelo.³

O que são as linhas negras nas cavernas de gelo?

Cinzas vulcânicas. O NSIDC descreve as cinzas vulcânicas negras apanhadas pelo glaciar numa caverna de Breiðamerkurjökull.⁵

Quanto tempo demora a neve a tornar-se gelo glacial?

Anos a séculos. A neve transforma-se em néve após cerca de um ano, e para a maioria dos glaciares o gelo glacial completo demora mais de um século.¹¹ ¹³

O gelo glacial pode parecer verde?

Às vezes. A Ice Explorers descreve um verde esmeralda; no gelo marinho, a matéria orgânica ou os óxidos de ferro podem deslocar o azul para o verde.¹⁸ ¹⁷

A tua caverna será de um azul brilhante?

Depende do dia. As cores parecem mais ou menos azuis consoante o tempo, a cobertura de neve e a luz natural.

Fontes