Sólo el agua de mar aparece de color azul, ¿por qué no ocurre lo mismo con el agua de río?

Question

¿Es la sal en el agua la razón de la dispersión de la luz solar en azul?

Answer 1

La razón no es el agua salada. Las grandes masas de agua parecen azules, tanto los océanos como las piscinas.

El agua absorbe la mayor parte de la longitud de onda del rojo. La mayoría de los materiales adquieren su color a partir de los procesos de absorción y reemisión de sus electrones de valencia superficiales. En el agua no es así, porque la mayor parte del color se debe a la vibración de las moléculas. Debido a que los fotones se dispersan inelásticamente (en lugar de ser absorbidos), parte de su energía se transforma en energía vibratoria de las moléculas.

Ahora bien, cuando un fotón interactúa con un átomo, pueden ocurrir tres cosas:

1. dispersión elástica, dispersión Rayleigh, cuando el fotón conserva su energía y cambia el ángulo

2. dispersión inelástica, el fotón cede parte de su energía al átomo y modifica el ángulo

3. absorción, el fotón cede toda su energía al átomo, y el electrón absorbente pasa a un nivel de energía superior.

En el caso de grandes masas de agua, tres cosas causan el color:

1. dispersión elástica, dispersión de Rayleigh, en la superficie del agua, la luz solar se refleja y parece azul desde ciertos ángulos

2. dispersión inelástica, parte de las energías de los fotones se transfiere a las energías de las vibraciones de las moléculas. Esto significa que, debido al enlace de hidrógeno, los fotones de longitud de onda de color rojo se desplazarán a longitudes de onda de color azul.

3. el agua también puede absorber y reemitir luz, pero debido a la elevada proporción de refracción y reflexión en el agua, la proporción de fotones absorbidos es baja.

Esto da a una masa de agua, cuando se mira a través de ella, un color azul. Pero entonces surge la pregunta: ¿por qué una masa de agua es azul cuando se la mira (no a través de ella)? La dispersión de la luz por la materia en suspensión es necesaria para el color en este caso, y la luz azul necesita volver a la superficie para ser visible. Dicha materia en suspensión también puede desplazar la luz dispersada hacia el color verde, lo que se observa a menudo en los ríos. La respuesta a la pregunta de por qué los ríos aparecen verdes en lugar de azules se debe a que esos tres factores tienen efectos diferentes en los distintos tipos de masas de agua.

Las piscinas suelen ser más incoloras, pero siguen siendo azules y no verdes. Esto se debe a que los efectos vienen en este orden de importancia:

1. el reflejo del fondo de la piscina es dominante

2. la luz reflejada de la superficie (azul) es menos dominante, y los cambios vibracionales son menos dominantes que el color del fondo

3. la luz reflejada de la materia en suspensión (verde) es menos dominante

4. ángulo de observación menos dominante

Los océanos parecen más azules porque:

1. la luz reflejada de la superficie es dominante y los cambios vibracionales

2. el ángulo de observación (y la profundidad) son importantes porque los océanos se ven azules desde lejos, cuando están lo suficientemente profundos (para que el fondo no refleje)

3. la luz reflejada por la materia en suspensión no es tan dominante porque los océanos tienden a ser claros

Ríos, lagos poco profundos:

1. La reflexión de la materia en suspensión (verde) es importante porque los lagos poco profundos y los ríos suelen tener más arena y polvo que los océanos y los estanques.

2. La reflexión del fondo es importante porque son poco profundas, y el fondo no es azul (más gris como la arena)

3. el ángulo de reflexión es importante porque los lagos desde lejos y ciertos ángulos parecen más azules cuando el fondo no es visible y la reflexión de la superficie se vuelve dominante

4. El cambio vibracional se vuelve menos dominante porque la materia en suspensión es más dominante y el agua no es lo suficientemente profunda

Answer 2

El color de una masa de agua suele deberse principalmente a la luz reflejada por el cielo y el entorno. Por supuesto, el océano no suele tener mucho a su alrededor, salvo el cielo, pero en un lugar donde mucha luz procedente de la vegetación se refleja en el agua, el océano puede parecer verde.

Se trata de un lago de agua dulce; se pueden ver reflejos de cielo blanco, cielo azul, árboles verdes, etc.

Los colores del agua, especialmente los de los reflejos del cielo, tienden a ser más oscuros y diferentes porque los colores del cielo suelen estar polarizados. Cuando la luz incide sobre una superficie lisa, la superficie refleja la luz con polarización horizontal más eficazmente que la luz con polarización vertical (véase el ángulo de Brewster), por lo que algunas claraboyas pueden acabar oscurecidas -o aclaradas- en relación con otros colores dependiendo del ángulo de polarización y del ángulo de incidencia.