¿Por qué la superficie del lago parece más oscura en algunas zonas?

Question

¿Qué hace que la superficie del lago parezca más oscura en algunos lugares?

En primer lugar, sé que no son los peces los que lo provocan. En segundo lugar, las superficies oscuras se mueven de vez en cuando y, por tanto, no están asociadas a la profundidad del agua o a la estructura del fondo del lago. Por último, puedo decir que se deben a una especie de distorsión de las ondas. ¿Qué causa esta distorsión y cuál es su mecanismo?

Por favor, dé más explicaciones que "el viento", por ejemplo.

En esta foto, fíjate en la zona más alejada; es más oscura de alguna manera.

Answer 1

Es una interacción entre el viento y la costa, y las leyes básicas de la reflexión.

Como puedes ver en tu foto, donde la superficie del agua está quieta, se ve una imagen reflejada de la línea del horizonte: más clara para el cielo, más oscura para los edificios.

Cuando la superficie del agua se ondula, se obtienen reflejos "de todas partes", algunos del cielo, otros de los edificios, etc., que en promedio son más oscuros que el cielo brillante.

Otro factor relacionado con esto: cuando se observa una superficie ondulada, la ángulo medio que se ve es menor que si se mira una superficie lisa. Imagínese una onda sinusoidal lisa: cuando mira desde un lado, ve más superficie "de cara a usted" y menos superficie "de espaldas". Ahora bien, las ecuaciones de Fresnel nos hablan del coeficiente de reflectividad en función del ángulo, y si no tenemos en cuenta la polarización, la reflexión aumenta cuando el ángulo de incidencia es más oblicuo.

En la superficie ondulada el ángulo medio de incidencia es menos oblicuo y se ve menos el reflejo del cielo. Por eso estas manchas parecen más oscuras:

Para ángulos mayores $\theta$ el coeficiente de reflexión es mayor - pero cuando miras las ondas, puedes ver que "favoreces" el agua que está de cara a ti más directamente - esto significa que ves menos reflejo, y estás mirando más "a través de la superficie a lo profundo de abajo" que "a un reflejo del cielo".

Por cierto, las ecuaciones de Fresnel se pueden encontrar en esta página de Wikipedia donde también se encuentra este diagrama. Aquí, $R_p$ y $R_s$ son los coeficientes de reflexión para diferentes ángulos de polarización. Aunque la polarización cambiará en el cielo a lo largo del día (la dispersión simple de Rayleigh deja la luz polarizada), en promedio se puede ignorar su efecto para entender esta explicación:

Answer 2

Depende.

Podría ser el viento, simplemente la sección más clara es más áspera y las olas dispersan la luz hacia ti, mientras que la sección más plana parece más oscura porque la luz se dispersa en una dirección diferente.

También puede ocurrir cuando las aguas se mezclan. Una corriente de agua dulce se funde con un océano, un río caudaloso se encuentra con una zona estancada poco profunda o (como en el caso de abajo) el agua de un río con sedimentos en suspensión, que dispersa la luz, se encuentra con el agua profunda del océano.

Answer 3

Obviamente, la oscuridad del agua del lago depende de la profundidad del lago, de la impureza del agua y de muchas otras cosas.

¿Qué hace que la superficie del lago parezca más oscura en algunos lugares?

Depende de dos cosas:

1. posición del observador;

2. posición del sol en el cielo.

Si el sol está más cerca del horizonte, entonces la cantidad de luz, reflejada desde debajo del agua, llega al observador es menor para el observador 1 que está de pie en el lado del sol en comparación con el observador 2 que está de pie frente al sol.

Así, el agua del lago parece más oscura para el Observador 1 que para el Observador 2.