Представьте, что вы просыпаетесь утром после ночи сильного снегопада — вы смотрите в окно и видите белоснежный мир. Но если вы включите кран или откроете морозильную камеру, вы заметите, что жидкая вода и лёд обычно кажутся прозрачными.
Так почему же снег белый?
Когда дело доходит до понимания того, как H2O, изначально прозрачное вещество, может превращаться во что-то белое, Кеннет Либбрехт (Kenneth Libbrecht), профессор физики Калифорнийского технологического института использует аналогию:
Изображение: unsplash.com
Либбрехт говорит, что ключом к пониманию этого эффекта является отличие во взаимодействии света с одной поверхностью, такой как окно, и 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 передаётся (проходит через объект), либо поглощается (он «проникает» в объект), либо отражается (отражается от объекта). Когда же свет падает на гладкую плоскую поверхность, например, на стекло или лёд, его видимые лучи обычно проходят прямо сквозь них, не нарушая своего пути. И поскольку наши глаза видят объекты только путём обработки световых волн, отражённых или поглощаемых объектом, согласно Popular Science, именно поэтому стекло и лёд часто кажутся прозрачными.
В случае же с битым стеклом существует бесчисленное множество неровных поверхностей. Когда свет падает на эти неровные поверхности, он отражается и рассеивается во всех направлениях. То же самое и со снежинками, которые состоят из сотен крошечных кристаллов льда, различающихся по форме и структуре. Поскольку свет, падающий на стеклянные осколки или снежинки, в равной степени отражается обратно, эти лучи включают в себя все составные длины волн цветов видимого света (красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, индиго и фиолетовый), которые вместе выглядят белыми. Вот почему наш глаз «видит» белый цвет, когда мы смотрим на снег.
Изображение: unsplash.com
И хотя естественный цвет снега может быть белым, известно, что он в состоянии принимать и более гипнотизирующие оттенки.
По словам Либбрехта, снежный покров, айсберги и ледники иногда могут казаться синими — когда свет проникает в их пласты через трещины и щели (а не отражается от их поверхностей) и попадает в ловушку. При путешествии этого света внутри снега и льда его рассеивают бесчисленные кристаллы. И чем дальше он путешествует, тем больше раз рассеивается. А поскольку вода и лёд «предпочтительно поглощают больше красного света, чем синего», после выхода световых лучей из слоёв снега к нашим глазам отражаются короткие синие волны, а не более длинные красные. И чем дольше повторяется рассеяние, тем заметнее будет синий оттенок.
Также задокументирован розовый или красный снег, прозванный «арбузным снегом». Его красный цвет обусловлен пресноводными водорослями, обитающими в снежном покрове. Точно так же снег могут окрашивать и другие частицы и организмы. Так что Либбрехт допускает, что гипотетически снег может принимать любой цвет радуги.
И, конечно, не является секретом то, откуда взялся ещё один цвет снега: если вы видите жёлтый снег, можно с уверенностью сказать, что где-то поблизости наверняка имеются следы людей или животных.
