Γιατί είναι λευκό το χιόνι εάν το νερό είναι καθαρό; Οι περισσότεροι από εμάς αναγνωρίζουν ότι το νερό, σε καθαρή μορφή, είναι άχρωμο. Οι ακαθαρσίες όπως η λάσπη σε ένα ποτάμι επιτρέπουν στο νερό να αναλάβει πολλές άλλες αποχρώσεις. Χιόνι μπορεί πάρτε άλλες αποχρώσεις επίσης, ανάλογα με ορισμένες συνθήκες. Για παράδειγμα, το χρώμα του χιονιού, όταν συμπιέζεται, μπορεί να πάρει μια μπλε απόχρωση. Αυτό είναι σύνηθες στον μπλε πάγο των παγετώνων. Ακόμα, το χιόνι εμφανίζεται συχνά λευκό και η επιστήμη μας λέει γιατί.
Διάφορα χρώματα του χιονιού
Το μπλε και το λευκό δεν είναι τα μόνα χρώματα του χιονιού ή του πάγου. Τα φύκια μπορούν να αναπτυχθούν στο χιόνι, καθιστώντας το πιο κόκκινο, πορτοκαλί ή πράσινο. Προσμίξεις στο χιόνι θα το κάνει να εμφανίζεται ως ένα διαφορετικό χρώμα, όπως κίτρινος ή καφέ. Οι βρωμιές και τα συντρίμμια κοντά σε ένα δρόμο μπορούν να κάνουν το χιόνι να γίνει γκρίζο ή μαύρο.
Ανατομία ενός Snowflake
Η κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων του χιονιού και του πάγου μας βοηθά να κατανοήσουμε το χρώμα του χιονιού.
Το χιόνι είναι μικροσκοπικά κρυστάλλινα πάγου κολλημένοι μαζί. Αν κοιτούσατε ένα μόνο κρύσταλλο πάγου από μόνη της, θα δείτε ότι είναι σαφές, αλλά το χιόνι είναι διαφορετικό. Όταν σχηματίζονται χιόνια, εκατοντάδες μικροσκοπικές κρυστάλλους πάγου συσσωρεύονται για να σχηματίσουν τις νιφάδες χιονιού που γνωρίζουμε. Τα στρώματα του χιονιού στο έδαφος είναι ως επί το πλείστον αέρας, καθώς πολλές ποσότητες αέρα γεμίζουν στις τσέπες μεταξύ αφράτων νιφάδων.Ιδιότητες του Φωτός και του Χιονιού
Το φως που αντανακλάται είναι ο λόγος που βλέπουμε το χιόνι στην πρώτη θέση. Ορατό φως από τον ήλιο αποτελείται από μια σειρά από μήκη κύματος φωτός που τα μάτια μας ερμηνεύουν ως διαφορετικά σχήματα και χρώματα. Όταν το φως χτυπά κάτι, διαφορετικά μήκη κύματος απορροφώνται ή αντανακλώνται πίσω στα μάτια μας. Καθώς το χιόνι πέφτει από την ατμόσφαιρα σε προσγειώσεις στο έδαφος, το φως αντανακλά την επιφάνεια των κρυστάλλων πάγου, που έχουν πολλαπλές όψεις ή "πρόσωπα". Κάποιο από το φως που χτυπά το χιόνι είναι διασκορπισμένο εξίσου σε όλα τα φασματικά χρώματα και αφού το λευκό φως αποτελείται από όλα τα χρώματα στο ορατό φάσμα, τα μάτια μας αντιλαμβάνονται λευκό νιφάδες χιονιού.
Κανείς δεν βλέπει ένα νιφάδα χιονιού κάθε φορά. Συνήθως, βλέπουμε τεράστια εκατομμύρια νιφάδες χιονιού να στρώνονται στο έδαφος. Καθώς το φως χτυπά το χιόνι στο έδαφος, υπάρχουν τόσες πολλές θέσεις για να αντανακλάται το φως ώστε κανένα μεμονωμένο μήκος κύματος δεν απορροφάται ή δεν αντανακλάται. Επομένως, το μεγαλύτερο μέρος του λευκού φωτός από τον ήλιο που χτυπάει το χιόνι θα αντανακλάται πίσω ως λευκό φως, οπότε αντιλαμβανόμαστε και το λευκό χιόνι στο έδαφος.
Το χιόνι είναι μικροσκοπικά κρυστάλλινα πάγου, και ο πάγος είναι ημιδιαφανής, δεν είναι διαφανής σαν παράθυρο. Το φως δεν μπορεί να περάσει εύκολα από τον πάγο και αλλάζει τις κατευθύνσεις ή αντανακλά τις γωνίες των εσωτερικών επιφανειών. Επειδή το φως αναπηδά πίσω και πίσω μέσα στον κρύσταλλο, κάποιο φως αντανακλάται και μερικά απορροφάται. Τα εκατομμύρια των κρυστάλλων πάγου που αναπηδούν, αντανακλούν και απορροφούν το φως σε ένα στρώμα χιονιού οδηγούν σε ουδέτερο έδαφος. Αυτό σημαίνει ότι δεν προτιμάται να απορροφάται ή να αντανακλάται μια πλευρά του ορατού φάσματος (κόκκινο) ή του άλλου (ιώδες) και όλα αυτά που αναπηδούν προστίθενται στο λευκό.
Το χρώμα των παγετώνων
Τα βουνά του πάγου που σχηματίζονται από τη συσσώρευση και συμπίεση του χιονιού, οι παγετώνες συχνά φαίνονται μπλε και όχι λευκό. Ενώ το συσσωρευμένο χιόνι περιέχει πολύ αέρα που διαχωρίζει τις νιφάδες χιονιού, οι παγετώνες είναι διαφορετικοί, επειδή ο παγετώνας πάγος δεν είναι ο ίδιος με το χιόνι. Οι νιφάδες χιονιού συσσωρεύονται και συσκευάζονται μαζί για να σχηματίσουν ένα στερεό και κινητό στρώμα πάγου. Μεγάλο μέρος του αέρα αφαιρείται από το στρώμα πάγου.
Το φως στρέφεται καθώς εισέρχεται σε βαθιά στρώματα πάγου, προκαλώντας την απορρόφηση όλο και περισσότερο του κόκκινου άκρου του φάσματος. Καθώς τα κόκκινα μήκη κύματος απορροφώνται, τα μπλε μήκη κύματος καθίστανται πιο διαθέσιμα για να αντανακλούν πίσω στα μάτια σας. Έτσι, το χρώμα του παγετώνα πάγου θα εμφανιστεί τότε μπλε.
Πειράματα, έργα και μαθήματα
Δεν υπάρχει έλλειψη τρομερό σχέδια επιστήμης χιόνι και τα πειράματα που διατίθενται για εκπαιδευτικούς και φοιτητές. Επιπλέον, υπάρχει ένα θαυμάσιο σχέδιο μαθήματος σχετικά με τη σχέση του χιονιού με το φως στο Φυσική Κεντρική Βιβλιοθήκη. Με ελάχιστη προετοιμασία, ο καθένας μπορεί να ολοκληρώσει αυτό το πείραμα στο χιόνι. Το πείραμα μοντελοποιήθηκε αφού ολοκληρώθηκε από τον Benjamin Franklin.