冰川为什么会是蓝色的？

摘要：组图：格陵兰岛的冰山是北极地区一道壮丽的自然景观，它们是从格陵兰冰盖崩解下来的巨大冰块，漂浮在周围的海域中。这些冰山形态各异，大小不一，有的像巨大的冰山堡垒，有的则呈现出奇特的冰雕造型。格陵兰岛西海岸的迪斯科湾是观赏冰山的著名地点，这里的冰山数量众多，景色壮观

本文来源：“海洋与湿地”（OceanWetlands）

你站在格陵兰岛的海边，面前是一座巨大的冰山，阳光洒在它身上，整个冰块泛着幽幽的蓝光。这一幕，像不像电影里的奇幻场景？

组图：格陵兰岛的冰山是北极地区一道壮丽的自然景观，它们是从格陵兰冰盖崩解下来的巨大冰块，漂浮在周围的海域中。这些冰山形态各异，大小不一，有的像巨大的冰山堡垒，有的则呈现出奇特的冰雕造型。格陵兰岛西海岸的迪斯科湾是观赏冰山的著名地点，这里的冰山数量众多，景色壮观，吸引了大量游客和摄影爱好者。同时，格陵兰岛的冰山也是气候变化的指示器，它们的大小、数量和移动速度等，都为科学家研究全球气候变暖提供了重要的参考数据。©摄影：王敏幹（John MK Wong）

许多冰川的照片，泛出神秘的蓝色，但如果你问摄影师，却发现，其实他们当时并没有使用滤镜。但问题来了——冰不就是水冻成的吗？那为什么我们家冰箱里的冰是白色的，格陵兰岛的冰山却是蓝色的？这个问题看似简单，实则藏着大自然的奥秘。很多人看到格陵兰岛的冰山照片，都会惊叹它那种幽幽的蓝色，仿佛是童话世界里的场景。但转头看看自己家冰箱里的冰块，或者冬天下的雪，怎么都是白色的呢？

其实，这背后和光的传播、冰的结构都有很大的关系。

先来说说光的“魔术”。我们都知道，太阳光看起来是白色的，但其实它是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这几种颜色的光组成的。每种颜色的光有不同的波长，其中红光、橙光的波长比较长，而蓝光、紫光的波长比较短。当光进入某种物质，比如空气、水、甚至是冰时，不同波长的光会有不同的表现。有些光容易被吸收，而有些光则会被反射或者穿透，这就决定了我们肉眼看到的颜色。

天空是蓝色的，就是因为空气分子会让短波的蓝光散射得更厉害，而长波的红光、橙光更容易直线传播。当太阳高挂在天上时，蓝光被散射得到处都是，我们就看到了蓝色的天空。而当太阳快要落山时，光要穿过更厚的大气层，蓝光基本都被散射掉了，剩下的红光、橙光才进入我们的眼睛，所以我们就看到了火烧云和金黄色的夕阳。同样的道理，冰山的颜色也和光的传播方式有关。

普通的冰块和雪，为什么是白色的？这其实和它们的结构有关。

你家冰箱里的冰块，或者新下的雪，里面其实有大量的气泡和杂质。这些小气泡会让光线在冰里乱反射，所有颜色的光混合在一起，最终看上去就是白色的。这也解释了为什么新下的雪是白的，而不是透明的——因为光线在雪里被无数次反射，最后所有颜色都混在了一起。

但冰川里的冰就不一样了。通常，冰川是几百年、甚至上万年一点点积累形成的。随着时间的推移，冰层被不断压缩，里面的空气被慢慢挤出去，最终形成了一种非常密实、透明度极高的冰。这种冰的透光性很好，光线进入其中后，长波的红光会被冰分子优先吸收（实际是氢键振动吸收红外/红光），而短波的蓝光相对不容易被吸收，就这样蓝光穿透或后向散射。我们的眼睛接收到的主要是蓝光，所以我们看到的冰山就呈现出蓝色的光泽。

也就是说，冰川的形成过程，跟我们日常见到的冰有着本质的区别。冰川并非由液态水直接冻结而成，而是源自长期积累的降雪。当雪花落下，层层堆积，随着时间推移，底层的雪受到上层雪的挤压，逐渐变得更加紧密和坚硬。在这个过程中，雪中的空气被不断挤出，最终形成致密的冰川冰。

新形成的冰川，冰通常呈现乳白色，这是由于其中仍含有微小的气泡和杂质。但是，随着进一步的压实和重结晶，冰川冰的密度增加，内部的气泡数量显著减少，甚至完全消失。这种高密度、低气泡含量的冰川冰具有独特的光学特性。

当阳光照射到冰川冰上时，冰对不同波长的光具有选择性的吸收和散射能力。冰川冰蓝色，主要是由于其对红光的强烈吸收，而蓝光较少被吸收所致。

具体而言，冰对红光、橙光等长波长的光吸收较多，而对蓝光等短波长的光吸收较少，因此，没被吸收的蓝光就被散射出来了，这样一来，冰川就呈现出迷人的蓝色了。

上图：南极冰川。摄影：Joys 绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

不过，冰山的蓝色并不是固定不变的。有时候它们看起来是浅蓝色，有时候是深蓝色，甚至还可能带点绿色或者灰色。造成这些变化的因素有很多，比如天气、光线的角度、冰的纯净程度等等。如果是晴天，阳光直射在冰山上，蓝色就会更加明显；但如果是阴天，光线较弱，冰山的颜色就会显得更浅，甚至有些偏白。此外，光线的角度也会影响冰的颜色，如果光是从正面照射过来的，蓝色效果会更明显，而如果是从侧面或者背后照过来，冰山的颜色可能会偏淡一些。冰的成分也很关键，有些冰川因为受到地壳运动的影响，可能夹杂了一些矿物质，比如火山灰或者沉积物，这样的冰看起来可能会有些灰色、绿色，甚至带点棕色。

南极洲的“血瀑布”（Blood Falls）是一处位于泰勒冰川的奇特景观，其鲜艳的红色源于富含氧化铁的卤水从冰川裂缝中渗出。这些卤水来自冰川下被冰封的古老盐湖，由于高盐度而保持液态，当其与空气接触时，铁元素氧化形成氧化铁，从而呈现出醒目的红色。上图是南极洲泰勒冰川末端渗入邦尼湖的“血瀑布”奇观（2006年11月26日拍摄）。图源：美国国家科学基金会/Peter Rejcek

冰川的蓝色，是光线与冰体内部结构相互作用的产物，同时也会受到多种外部因素的显著影响。正如前头提到的，纯净的冰川冰由于长期挤压，气泡稀少，结构致密，使得红光等长波光被吸收，蓝光等短波光得以散射，从而呈现出蓝色。但是，当冰川中混入其他物质时，其颜色便会发生变化。例如，南极洲的“血瀑布”，其锈红色源自富含氧化铁的卤水，这些矿物质从冰川下的古老盐湖渗出，与冰结合，形成了鲜明的色彩对比。此外，格陵兰岛或阿尔卑斯山的冰川，在雪藻大量繁殖时，会呈现粉红或淡绿色，这是因为藻类色素吸收特定波长的光，改变了冰的反射特性。再者，火山喷发产生的玄武岩粉尘或黑碳颗粒，若沉积在冰川表面，会使冰呈现灰黑色，显著削弱蓝光的散射效果。

阿拉斯加是冰川的世界，有众多壮观的冰川景观。这些冰川是在漫长的岁月里，由降雪不断堆积、压缩而形成的巨大冰体，它们从高耸的山脉上缓缓流动，最终注入大海。阿拉斯加的冰川不仅数量庞大，而且形态各异。上图是阿拉斯加的冰川，摄影：刘茂胜（绿会BCON专家） | ©绿会融媒·“海洋与湿地”（OceanWetlands）

冰山的颜色，还跟它的“年龄”有关系。一般来说，越古老的冰川，蓝色越深。因为这些冰经历了更长时间的压缩，气泡含量极低，透光性更强，蓝光的反射效果就更明显。科学家们在研究冰川时，经常会钻取冰芯，也就是从冰川深处取出一根长长的冰柱，然后分析它的成分、气泡含量、颜色变化等等。这些冰芯就像是地球的“时间胶囊”，能够记录过去几千年、甚至几十万年的气候变化。所以当你看到那些颜色深邃的蓝色冰山时，实际上是在见证一块经历了漫长岁月的“冰块化石”。

说了这么多，简单总结一下就是，冰山之所以是蓝色的，是因为它的冰层足够厚、足够纯净，让红光被吸收，蓝光被反射出来（蓝光因吸收较少且散射后返回表面），而我们眼睛接收到的就是蓝色的光。家里的冰块和雪因为气泡多、杂质多，光线被乱反射，所以是白色的。天气、光的角度、冰的成分都会影响冰山的颜色，而越古老的冰，往往蓝得越深。

所以，下次当你在纪录片或者旅游照片里看到蓝色的冰山时，你就可以自信地告诉身边的朋友，为什么它们是蓝色的了。如果有机会真的站在格陵兰岛的海边，面对那些美丽的蓝色冰山，或许你会有一种不一样的感受——原来，大自然的奇观，背后竟然藏着这么有趣的科学原理！