Снег на самом деле не белый.
Когда кто-то говорит «белый как снег», легко представить, о чём идёт речь. Мы часто думаем о снеге как о ослепительно белом, точно так же, как мы сразу вызываем в воображении цвет, когда кто-то говорит «кроваво-красный» или «лазурно-синий».
Но вот в чём дело: на самом деле снег не белый. Это просто крошечные кристаллы льда, а лёд, как и вода, выглядит прозрачным невооружённым глазом. Так почему же тогда снег кажется белым? Мы поговорили с несколькими экспертами, чтобы узнать об этом: их ответы могут вас удивить.
Что такое снег?
Прежде чем определить, почему свежее снежное покрывало выглядит белым, полезно знать, что такое снег.
«Снег — это просто лёд», — говорит Джонатан Беллес, старший цифровой метеоролог приложения The Weather Channel и сайта Weather.com, в интервью Popular Science. Он утверждает, что весь дождь начинается со снега, но часто тает, проходя через более тёплые слои воздуха, прежде чем достичь Земли. Даже те тёплые летние ливни в июле начинаются со снега.
Чтобы снег действительно упал на Землю, он должен оставаться замёрзшим, падая через различные слои температуры над землёй. Другими словами, должно быть холодно на всём пути от облаков до земли.
Как образуются снежинки?
Причина, по которой снег кажется белым, связана с теми прекрасными произведениями искусства природы, которые мы называем снежинками. Когда идёт снег, «на пути вниз много движения», — говорит Беллес. Воздух, по его словам, пронизан крошечными частицами, такими как пыль, сажа и пыльца. Чтобы образовалась снежинка, замёрзшая капля воды прикрепляется к одной из этих плавающих частиц пыли, сажи или пыльцы.
По мере падения этой ледяной частицы к ней примерзают всё новые и новые мельчайшие кусочки водяного пара. Из-за того, как молекулы воды соединяются друг с другом при замерзании, начинает появляться крошечная шестиугольная форма. И в конце концов, вы получаете прекрасную шестиугольную форму, которую мы называем снежинкой.
Хотя каждая снежинка уникальна, у всех них ровно шесть граней из-за того, как замерзают молекулы воды. Изображение: DepositPhotos
Из-за своей сложной кристаллической формы снежинки отражают свет почти как зеркало, и это заставляет снег выглядеть белым. Но как именно это работает?
Почему снег кажется белым?
Марк Серрез, директор Национального центра данных о снеге и льде в Боулдере, штат Колорадо, рассказывает Popular Science, что для понимания того, почему снег выглядит белым, мы должны посмотреть на солнце.
Солнечный свет «испускает все цвета видимого спектра: красный, оранжевый, жёлтый, синий, зелёный, индиго и фиолетовый». Когда эти цвета попадают на снег, каждый многогранный кристалл льда, или снежинка, рассеивает цвета, как крошечная призма. Все эти цвета одинаково сияют во всех направлениях, и наши глаза, в свою очередь, воспринимают все эти сталкивающиеся цвета как белый.
Но почему тогда лёд и снег выглядят по-разному, один прозрачный, а другой белый? «Разница между кубиками льда и снежинками заключается в том, как с ними реагирует свет», — говорит Беллес.
«Иногда со льдом свет может пройти прямо через него. Но со снегом у нас получается своего рода эффект разбитого зеркала, когда свет отражается от всех этих неровных краёв».
Снег может быть и других цветов
Несмотря на свою безупречную репутацию, снег не всегда белый.
«В большинстве случаев снег действительно выглядит белым», — говорит Беллес. «Но такие вещи, как песчинки, могут сделать снег немного более золотисто-коричневым, или снег может приобрести красный оттенок, когда в воздухе или на земле есть ржавчина, или даже бактерии или водоросли».
Возьмите так называемый «арбузный снег» (также известный как розовый снег, кровавый снег или красный снег). Эти участки снега с красным оттенком являются результатом Chlamydomonas nivalis, типа холодолюбивых зелёных водорослей, которые процветают в замёрзшей воде. Красный цвет обусловлен ярко-красным каротиноидным пигментом, который действует как солнцезащитный крем, защищая зелёный хлорофилл водорослей от вредных ультрафиолетовых лучей и придавая снегу розоватый или красноватый оттенок. Это явление часто встречается в высокогорных снежных районах, таких как горы Сьерра-Невада в Калифорнии, французские и итальянские Альпы и Гималаи в Азии.
Арбузный снег, также известный как розовый снег, кровавый снег или красный снег, обычно встречается на больших высотах. Этот снимок розового снега был сделан вдоль шоссе Биртуф (US-212) в Монтане. Изображение: DepositPhotos
В Антарктиде испражнения пингвинов (гуано) часто окрашивают снег в розовый цвет из-за пигментов из пищи, которую они едят, в первую очередь криля.
Затем есть голубоватый оттенок ледников, часто встречающийся в таких местах, как Исландия и Аляска. Такая окраска возникает потому, что глубокий, плотный лёд поглощает свет с более длинными волнами — например, красные и жёлтые, — и рассеивает более короткие синие волны обратно к нашим глазам.
Что такое альбедо?
Альбедо — это мера того, сколько солнечного света отражает поверхность. В то время как нулевое альбедо означает, что у поверхности нет отражения вообще (свежеуложенный асфальт имеет почти нулевое альбедо), одно альбедо (100 процентов отражения) означает идеально белую поверхность.
«У травяного газона альбедо может быть 0,20», — говорит Серрез, с крошечными молекулами, называемыми хлорофиллом, поглощающими красный и синий свет, который траве нужен для фотосинтеза, но отражающими зелёный свет, поскольку трава не использует его в фотосинтезе.
«Очень свежий снег может иметь альбедо 0,85 или даже немного выше, что означает, что он очень хорошо отражает свет. Однако, если вы начнёте добавлять в снег такие частицы, как сажа или дым, его отражательная способность упадёт».
Когда снег полон дополнительных частиц, он также поглощает больше энергии. Это приводит к тому, что снег тает быстрее, потому что тёмные цвета поглощают солнечные лучи, а не отражают их, как это делает белый цвет. Быстро тающий снег оказывает негативное влияние на мировые источники воды, вызывая нехватку воды, что способствует негативным тенденциям глобального потепления.
Что такое дрожь? Почему наше тело трясётся, когда холодно. Что на самом деле означает «вероятность осадков»? Метеоролог объясняет. Вам нужно больше спать осенью и зимой? Наверное.
Какие ещё факторы влияют на то, как мы видим снег?
Облака также часто могут играть роль в том, как выглядит снег. «Например, — говорит Серрез, — они могут способствовать тому, что мы называем «белой мглой», — суровым и опасным зимним погодным условиям, когда практически невозможно отличить снег от неба».
Низко расположенные слоистые облака, которые покрывают небо как простыня, и заснеженная поверхность будут отражать свет одинаково, полностью нарушая ваше восприятие глубины. Это часто называют «плоским светом», то есть рассеянным светом, который устраняет тени, делая всё однородным.
Существует также так называемая фотокератит, или снежная слепота. «Представьте снежинки как крошечные части разбитого зеркала, склеенные вместе. Направьте фонарик на эти части, и вы ослепнете. Когда солнечный свет падает на все эти отдельные снежинки, он рассеивает этот свет прямо на вас», — говорит Беллес.
Способность снега отражать солнечный ультрафиолетовый свет — вот почему вы также можете получить сильный солнечный ожог при катании на лыжах или на улице в снегу. Подумайте о том, чтобы носить солнцезащитные очки или очки-хамелеоны, когда идёт снег, чтобы защитить свои глаза, и используйте много солнцезащитного крема, чтобы защититься от ультрафиолетовых лучей.
И в следующий раз, когда вы посмотрите на покрывало свежевыпавшего белого снега, помните, что на самом деле вы видите все цвета радуги. Эти цвета просто кажутся чистыми белыми.