Представьте, что вы просыпаетесь после ночи сильного снегопада - вы смотрите в окно и видите мир белого цвета. Но если вы включите кран или откроете морозильную камеру, вы заметите, что жидкая вода и лед обычно кажутся прозрачными. Итак, почему снег белый?
Когда дело доходит до понимания того, как H2O, по своей природе прозрачное вещество, может превращаться во что-то белое, Кеннет Либбрехт, профессор физики Калифорнийского технологического института и автор snowcrystals.com, сайта о физике снежинок, использовал следующую аналогию. «Если вы возьмете кусок стекла, например оконное стекло, которое очевидно прозрачное, но затем вы достанете молоток и разобьете стекло на маленькие кусочки… теперь оно станет белым».
Либбрехт сказал, что ключ к этому различию заключается в том, как свет взаимодействует с одной поверхностью, такой как окно, по сравнению с многогранными поверхностями, такими как битое стекло, и что та же концепция применима к снегу.
Согласно науке об оптике, когда свет попадает на объект, он либо передается (проходит через объект), поглощается («впитывается» в объект), либо отражается (отражается от объекта). Когда свет падает на гладкую плоскую поверхность, такую как стекло или лед, его видимые лучи обычно проходят прямо сквозь них, не нарушая их пути. И поскольку наши глаза видят объекты только путем обработки световых волн, отраженных или поглощаемых объектом, именно поэтому стекло и лед часто кажутся прозрачными.
Однако в случае битого стекла существует бесчисленное множество неровных поверхностей. Когда свет падает на эти неровные поверхности, он отражается и рассеивается во всех направлениях. Это также верно в отношении снежинок, которые состоят из сотен крошечных кристаллов льда, различающихся по форме и структуре. Поскольку свет, падающий на стеклянные осколки или снежинки, одинаково отражается обратно, эти лучи включают в себя все составные цвета длин волн видимого света (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, и фиолетовый), которые вместе выглядят белым. Вот почему наш глаз «видит» белый цвет, когда мы смотрим на снег.
Некоторые снежинки состоят из одного кристалла льда, а другие, более сложные, снежинки состоят из 200 кристаллов льда, соединенных вместе. Фото: UCAR
«Снежная дуга» красок.
Хотя естественный цвет снега может быть белым, известно, что он принимает более гипнотизирующие оттенки.
По словам Либбрехта, снежный покров, айсберги и ледники иногда могут казаться синими, когда свет проникает в их утолщения пластов через трещины и щели (а не отражается от их поверхностей) и попадает в ловушку. Когда этот свет путешествует по снегу и льду, бесчисленные кристаллы льда разбрасывают его на своем пути. Чем дальше он путешествует, тем больше раз разбегается. Поскольку вода и лед «предпочтительно поглощают больше красного света, чем синего», когда световые лучи, наконец, выходят из слоев снега, к нашим глазам отражаются короткие синие волны, а не более длинные красные волны. Чем дольше повторяется рассеяние, тем заметнее будет синий оттенок. Национальный центр данных по снегу и льду предполагает, что необходима глубина снега не менее нескольких футов (1 фут составляет 0,3 метра), чтобы увидеть любой оттенок.
Арбузный снег на горе Риттер в Калифорнии вызван водорослями, обитающими в снегу. Фото: Public Domain
Также задокументирован розовый или красновато окрашенный снег, прозванный «арбузным снегом». Его цвет - это красный цвет пресноводных водорослей, любящих холод и обитающих в снежном покрове. Точно так же другие частицы и организмы тоже могут окрашивать снег. Из-за этого Либбрехт допускает, что, гипотетически, снег мог принимать любой цвет радуги.
Конечно, не секрет, откуда берется еще один цвет снега - если вы видите желтый снег, можно с уверенностью сказать, что поблизости есть следы животных.
Источники: Live Science
