Jedes Mal, wenn es schneit, wird die Welt weiß, selbst für die kürzesten Momente. Heute werfen wir einen Blick darauf, warum das so ist.
Wahrscheinlich hören Sie das Lied „White Christmas“ jedes Mal, wenn die Winterferien herumschwingen. Es zeigt, wie tief kulturelle Assoziationen zwischen Schnee und seiner Farbe — diesem auffälligen, reinen, funkelnden Weiß — verlaufen. Wenn man darüber nachdenkt, jedoch, etwas nicht addieren. Schnee besteht im Wesentlichen aus winzigen Wasserkristallen (Eis), die übereinander liegen. Wasser ist weder weiß noch Eis.
Die Logik schreibt vor, dass ein anderes Element in die Mischung kommen muss, um Schnee, nun ja, schneeweiß zu machen. Es gibt. Um Ihren Appetit anzuregen, ist es im Grunde der gleiche Prozess, der Eisbären weiß erscheinen lässt. Also mal sehen, was es ist.
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Um ein klareres Bild davon zu bekommen, warum Schnee weiß erscheint, müssen wir uns ansehen, was überhaupt Farbe erzeugt.
Unsere Augen sind im Grunde Sensoren, die ein bestimmtes Spektrum elektromagnetischer Strahlung aufnehmen — was wir, Überraschung, Überraschung, das Spektrum des sichtbaren Lichts nennen. Wir nehmen verschiedene Wellenlängen oder Intervalle dieses Spektrums als unterschiedliche Farben wahr: ‚breitere‘ Wellen sehen für uns rot aus, während ’schmalere‘ Wellen blau erscheinen.
Licht ist so ziemlich wie jede andere Art von Strahlung. Wenn es auf ein Objekt trifft, kann es passieren, mit ihm interagieren oder vollständig reflektiert werden. Objekte nehmen unterschiedliche Farben an, weil ihre einzelnen Bausteine (Atome oder Moleküle) als Reaktion auf unterschiedliche Energiefrequenzen (wie die von Licht getragene) vibrieren. Sie absorbieren ein bestimmtes Energieband, um diese Schwingung aufrechtzuerhalten – was sie in Wärme umwandelt. Die Lichtfrequenzen, die nicht absorbiert werden, können weiter durch dieses Material gehen (was es transparent oder durchscheinend macht) oder reflektiert werden (wodurch das Material undurchsichtig wird).
Was Sie als ‚Farbe‘ sehen, ist die Mischung aller Energieintervalle oder Bänder aus dem sichtbaren Spektrum, die ein Material nicht absorbiert. Stellen Sie sich weißes Licht als Summe aller Farben vor, die sich gegenseitig aufheben. Um einen bestimmten Farbton zu erhalten, müssen Sie eines von zwei Dingen tun. Sie können das Gegenteil, das wir ‚komplementär‘ nennen (hier ist ein praktisches Farbrad), von der Mischung subtrahieren und diese bestimmte Farbe ’nicht storniert‘ lassen. Alternativ können Sie alle anderen Wellenlängen absorbieren und nur die gewünschte Farbe reflektieren.
Zum Beispiel scheinen Blätter ein frisches Grün zu sein, weil Chlorophyll die Wellenlängen absorbiert, die Rot und Blau entsprechen. Ihre Komplementärfarben sind grün und orange / gelb. Blätter absorbieren nur einen Bruchteil der grünen Wellenlängen, und was reflektiert wird, erzeugt ihre Farbe. Es ist besonders interessant festzustellen, dass Sonnenlicht in den grünen Wellenlängen des Lichts schwer ist. Pflanzen wollen rotes und blaues Licht, weil sie die weniger energetischen Teile der Sonnenstrahlung sind. Sich für das grüne Spektrum zu entscheiden, würde die biochemischen Gänge der Blätter tatsächlich bestrahlen.
Beurteile einen Schnee nicht nach seiner Farbe
Wenn Sie ein Stück Eis neben eine Handvoll Schnee legen, ist es ziemlich einfach zu erkennen, dass ihre Farben nicht übereinstimmen. Einer sieht im Grunde wie festes Wasser aus, während der andere alles schimmert, weiß und definitiv nicht transparent ist. Also, was gibt?
Nun, zunächst einmal Vorsicht an die Weisen: Eis ist nicht transparent – es ist durchscheinend. Einige der Atome im Eismolekül sind nahe genug, um Lichtwellen zu verändern, wenn sie in Kontakt kommen. Stellen Sie sich das vor, als müsste sich das Licht zwischen diese Atome quetschen, wenn es durch Eis geht. Es stört das Licht nicht sehr, aber es ‚biegt‘ seine Flugbahn ein wenig. Legen Sie Ihren Finger in ein Glas Wasser, und der untergetauchte Teil sieht im Vergleich zum Rest Ihrer Hand schief aus.
Form und Größe kommen auch hier zum Tragen. Schnee besteht aus vielen winzigen Eiskristallen, die aufeinander gestapelt sind. Wenn Licht auf Schnee trifft, geht es durch die erste Kristallschicht und wird ein wenig gebogen. Von hier aus gelangt es zu einem neuen Kristall und der Vorgang wiederholt sich. Ein bisschen wie eine Discokugel bricht der Schnee das Licht, bis er direkt aus dem Stapel gebogen ist. Da Eis durchscheinend ist (absorbiert keine Wellenlänge des Lichts), wird die Farbe dieses Lichts nicht verändert, so dass es immer noch weiß ist, wenn es den Schneehaufen verlässt, um Ihre Netzhaut zu treffen.
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Die geringe Größe von Eiskristallen im Schnee verleiht ihm auch den matten, aber glitzernden Look. Glatte Objekte reflektieren das Licht spiegelnd oder wie ein Spiegel. Raue Oberflächen streuen stattdessen das Licht, das sie reflektieren, weshalb wir Textur beim Betrachten eines Objekts wahrnehmen können. Die Kristalle im Schnee sind glatt, so dass jedes Licht spiegelnd reflektiert. Aus dem rechten Winkel kann man dies als winzige, helle Reflexionen auf dem Eis sehen. Wenn sie zusammen verklumpt sind, streuen die Kristalle jedoch insgesamt Licht. Da die Art und Weise, wie Licht darauf fällt, dazu beiträgt, die Farbe zu erzeugen, kann Schnee unter bestimmten Umständen Blau—, Lila- oder sogar Rosatöne annehmen – zum Beispiel im Schatten.
Die Eisbären sind nicht wirklich weiß. Ihr Fell ist eigentlich ziemlich dunkel gefärbt. Das Fell der Eisbären besteht aus zwei Schichten Haaren, eine kurz und dick, die andere etwas länger und spärlicher. Dieses zweite, längere Fell besteht aus transparenten Haaren mit hohlen Innenräumen. Ähnlich wie bei Schnee streut Licht, das auf diese Haare fällt (dank lichtstreuender Partikel in den hohlen Kernen) und wird zurückreflektiert, was den Bären ein weißes Aussehen verleiht. Salzpartikel zwischen den Haaren, die vom nach dem Schwimmen verdunstenden Meerwasser übrig geblieben sind, verstärken diesen Effekt weiter.