מה הופך שלג לבן?

מדוע שלג לבן אם מים צלולים? רובנו מכירים בכך שמים, בצורה טהורה, הם חסרי צבע. זיהומים כמו בוץ בנהר מאפשרים למים ללבוש גוונים רבים אחרים. שלג יכול קח גוונים אחרים כמו כן, תלוי בתנאים מסוימים. לדוגמה, צבע השלג, כאשר הוא דחוס, יכול לקבל גוון כחול. זה נפוץ בקרח הכחול של קרחונים. ובכל זאת, לרוב שלג נראה לבן, והמדע אומר לנו מדוע.

צבעי שלג מגוונים

הבנת התכונות הפיזיות של שלג וקרח עוזרת לנו להבין את צבע השלג. שלג הוא גבישי קרח זעירים תקועים ביחד. אם היית מסתכל בגביש קרח יחיד בפני עצמו, היית רואה שהוא ברור, אבל השלג שונה. כאשר נוצר שלג, מאות גבישי קרח זעירים מצטברים ליצירת פתיתי השלג שאנו מכירים. שכבות שלג על הקרקע הן בעיקר חלל אוויר, מכיוון שהרבה אוויר מתמלא בכיסים בין פתיתי שלג רופפים.

אור שהשתקף הוא הסיבה שאנחנו רואים שלג מלכתחילה. אור נראה מהשמש מורכבת מסדרת אורכי גל של אור שעינינו מפרשות כצורות וצבעים שונים. כאשר האור פוגע במשהו, אורכי גל שונים נקלטים או משתקפים בחזרה לעינינו. כששלג נופל דרך האטמוספרה ונוחת על האדמה, האור משתקף מעל פני גבישי הקרח, שיש להם פנים רבות או "פנים". חלק מהאור הפוגע בשלג מפוזר לאחור באופן שווה לכל צבעי הספקטרום, ומכיוון שאור לבן מורכב מכל הצבעים בספקטרום הגלוי, עינינו תופשות לבן פתיתי שלג.

אף אחד לא רואה פתית שלג אחת בכל פעם. בדרך כלל אנו רואים מיליוני ענק של פתיתי שלג המניחים את האדמה. כאשר האור פוגע בשלג על הקרקע, ישנם מקומות כה רבים שניתן להשתקף בהם, שאף אורך גל אחד לא נספג או משתקף בעקביות. לפיכך, רוב האור הלבן מהשמש המכה בשלג ישקף בחזרה אור לבן, כך שאנו תופסים גם שלג לבן על הקרקע.

שלג הוא גבישי קרח זעירים, והקרח שקוף, לא שקוף כמו חלונית. האור אינו יכול לעבור בקרח בקלות, ומשנה כיוונים או משתקף בזוויות של משטחים פנים. מכיוון שאור מקפץ קדימה ואחורה בתוך הגביש, קצת אור משתקף וחלק נספג. מיליוני גבישי הקרח המקפצים, משקפים וסופגים אור בשכבת שלג מובילים לקרקע ניטרלית. זה אומר שאין עדיפות שצד אחד של הספקטרום הנראה לעין (אדום) או שהצד השני (סגול) ייספג או ישתקף, וכל מה שקופץ מוסיף ללבן.

הרי קרח הנוצרים על ידי הצטברות ודחיסה שלג, קרחונים נראים לעתים קרובות כחול ולא לבן. בעוד שלג שנצבר מכיל הרבה אוויר המפריד בין פתיתי השלג, הקרחונים שונים זה מכיוון שקרח הקרחונים אינו זהה לשלג. פתיתי שלג מצטברים ונארזים יחד ליצירת שכבת קרח יציבה וניידת. חלק ניכר מהאוויר נסחט משכבת ​​הקרח.

האור מתכופף כאשר הוא נכנס לשכבות קרח עמוק, וגורם ליותר ויותר מהקצה האדום של הספקטרום להיספג. ככל שאורכי הגל האדומים נקלטים, אורכי הגל הכחולים הופכים לזמינים יותר כדי להשתקף בחזרה לעינייך. לפיכך, צבע קרח הקרחונים ייראה אז כחול.

לא חסר מדהים פרויקטים למדעי שלג וניסויים זמינים למחנכים ולתלמידים. בנוסף, נמצא שיעור שיעורים נפלא בנושא הקשר בין שלג לאור הספרייה המרכזית לפיזיקה. עם הכנה מינימלית בלבד, כל אחד יכול להשלים ניסוי זה על שלג. הניסוי תוכנן לאחר ניסוי שהושלם על ידי בנימין פרנקלין.