Kāpēc ir Sniegbaltīte?

Manuels Sulcers / Getty Images

Kāpēc sniegs ir balts, ja ūdens ir dzidrs? Lielākā daļa no mums atzīst, ka ūdens tīrā veidā ir bezkrāsains. Piemaisījumi, piemēram, dubļi upē, ļauj ūdenim iegūt vairākas citas nokrāsas. Sniega var iegūst citas nokrāsas kā arī atkarībā no noteiktiem nosacījumiem. Piemēram, sablīvēta sniega krāsa var iegūt zilu nokrāsu. Tas ir izplatīts ledāju zilajā ledū. Tomēr sniegs visbiežāk šķiet balts, un zinātne mums stāsta, kāpēc.

Dažādas sniega krāsas

Zilā un baltā krāsa nav vienīgā sniega vai ledus krāsa. Aļģes var augt uz sniega, padarot to sarkanāku, oranžāku vai zaļāku. Piemaisījumi sniegā liks tam parādīties kā citā krāsā, piemēram dzeltens vai brūns. Netīrumi un gruži ceļa tuvumā var padarīt sniegu pelēku vai melnu.

Sniegpārsliņas anatomija

Izpratne par sniega un ledus fizikālajām īpašībām palīdz mums izprast sniega krāsu. Sniegs ir mazi ledus kristāli salipuši kopā. Ja jūs paskatītos uz vienu ledus kristālu, jūs redzētu, ka tas ir skaidrs, bet sniegs ir atšķirīgs. Kad veidojas sniegs, simtiem sīku ledus kristālu uzkrājas, veidojot mums pazīstamās sniegpārslas. Sniega slāņi uz zemes lielākoties ir gaisa telpa, jo daudz gaisa aizpilda kabatas starp pūkainām sniegpārslām.

Gaismas un sniega īpašības

Atstarotā gaisma ir iemesls, kāpēc mēs vispirms redzam sniegu. Redzamā gaisma no saules sastāv no virknes gaismas viļņu garumu, ko mūsu acis interpretē kā dažādas formas un krāsas. Kad gaisma kaut ko skar, dažādi viļņu garumi tiek absorbēti vai atspoguļoti mūsu acīs. Sniegam krītot cauri atmosfērai un nokrītot uz zemes, gaisma atstarojas no ledus kristālu virsmas, kam ir vairākas šķautnes jeb 'sejas'. Daļa no gaismas, kas skar sniegu, tiek vienādi izkliedēta atpakaļ visās spektrālajās krāsās, un, tā kā balto gaismu veido visas redzamā spektra krāsas, mūsu acis uztver baltas sniegpārslas.

Neviens vienlaikus neredz vienu sniegpārsliņu. Parasti mēs redzam milzīgus miljonus sniegpārslu, kas klāj zemi. Gaismai saskaroties ar sniegu uz zemes, gaismai ir tik daudz atstarošanas vietu, ka neviens viļņa garums netiek pastāvīgi absorbēts vai atstarots. Tāpēc lielākā daļa baltās gaismas no saules, kas skar sniegu, atspīdēs atpakaļ kā balta gaisma, tāpēc mēs uztveram arī baltu sniegu uz zemes.

Sniegs ir sīki ledus kristāli, un ledus ir caurspīdīgs, nevis caurspīdīgs kā loga stikls. Gaisma nevar viegli iziet cauri ledus un maina virzienus vai atstaro iekšējo virsmu leņķus. Tā kā gaisma kristālā atlec uz priekšu un atpakaļ, daļa gaismas tiek atspoguļota un daļa tiek absorbēta. Miljoniem ledus kristālu, kas atstaro, atstaro un absorbē gaismu sniega slānī, noved pie neitrālas zemes. Tas nozīmē, ka nav priekšroka, lai viena redzamā spektra puse (sarkana) vai otra (violeta) tiktu absorbēta vai atstarota, un visa šī atlēciena summa kļūst balta.

Ledāju krāsa

Bieži vien izskatās ledus kalni, kas veidojas, uzkrājoties un sablīvējot sniegu, ledāji zils, nevis balts . Kamēr uzkrātais sniegs satur daudz gaisa, kas atdala sniegpārslas, ledāji ir atšķirīgi, jo ledāju ledus nav tas pats, kas sniegs. Sniegpārslas uzkrājas un sakrājas kopā, veidojot cietu un kustīgu ledus slāni. Liela daļa gaisa tiek izspiesta no ledus slāņa.

Gaisma izliecas, iekļūstot dziļos ledus slāņos, izraisot arvien vairāk spektra sarkanā gala absorbcijas. Kad sarkanie viļņu garumi tiek absorbēti, zilie viļņu garumi kļūst pieejamāki, lai atspoguļotos atpakaļ acīs. Tādējādi ledāja ledus krāsa pēc tam parādīsies zilā krāsā.

Eksperimenti, projekti un nodarbības

Lielisku netrūkst sniega zinātnes projekti un eksperimenti, kas pieejami pedagogiem un skolēniem. Turklāt brīnišķīgs stundu plāns par sniega un gaismas attiecībām ir atrodams Fizikas Centrālā bibliotēka . Ar minimālu sagatavošanos ikviens var pabeigt šo eksperimentu uz sniega. Eksperiments tika modelēts pēc Bendžamina Franklina pabeigtā eksperimenta.