Ogni volta che nevica, il mondo diventa bianco, anche per i momenti più brevi. Oggi diamo un’occhiata al perché.
Probabilmente sentirai la canzone “White Christmas” suonata ogni volta che le vacanze invernali oscillano intorno. Si va a mostrare quanto profonde associazioni culturali tra la neve e il suo colore — che colpisce, puro, scintillante bianco — run. Se ci pensate, però, qualcosa non torna. La neve è fondamentalmente costituita da minuscoli cristalli di acqua (ghiaccio) incrostati uno sopra l’altro. L’acqua non è bianca; né è ghiaccio, per quella materia.
La logica impone che ci deve essere un altro elemento che entra nel mix per rendere la neve, beh, bianca come la neve. C’e’. Per stuzzicare l’appetito, è fondamentalmente lo stesso processo che fa apparire gli orsi polari bianchi. Quindi vediamo di cosa si tratta.
Color me surprised
Per avere un’immagine più chiara del perché la neve appare bianca, dobbiamo dare un’occhiata a ciò che genera il colore in primo luogo.
I nostri occhi sono fondamentalmente sensori progettati per captare un particolare spettro di radiazioni elettromagnetiche — che, sorpresa, sorpresa, chiamiamo lo spettro della “luce visibile”. Percepiamo diverse lunghezze d’onda o intervalli di questo spettro come colori diversi: le onde “più larghe” ci sembrano rosse, mentre le onde “più strette” sembrano blu.
La luce è praticamente come qualsiasi altro tipo di radiazione. Quando colpisce un oggetto, può passare attraverso, interagire con esso o essere riflesso completamente. Gli oggetti assumono colori diversi perché i loro singoli elementi costitutivi (atomi o molecole) vibrano in risposta a diverse frequenze di energia (come quella trasportata dalla luce). Assorbono una particolare banda di energia per sostenere questa vibrazione-che la trasforma in calore. Le frequenze luminose che non vengono assorbite possono continuare a passare attraverso questo materiale (che lo rende trasparente o traslucido) o riflettersi (rendendo il materiale opaco).
Quello che vedi come “colore” è la miscela di tutti gli intervalli di energia o bande dello spettro visibile che un materiale non assorbe. Pensa alla luce bianca come alla somma di tutti i colori che si annullano a vicenda. Per ottenere una tonalità particolare, quindi, è necessario fare una delle due cose. Puoi sottrarre il suo opposto, che chiamiamo ‘complementare’ (ecco una comoda ruota dei colori), dal mix, lasciando quel particolare colore ‘uncanceled’. In alternativa, è possibile assorbire tutte le altre lunghezze d’onda e riflettere solo il colore desiderato.
Ad esempio, le foglie sembrano essere un verde fresco perché la clorofilla assorbe le lunghezze d’onda corrispondenti al rosso e al blu. I loro colori complementari sono verde e arancione / giallo. Le foglie assorbono solo una frazione delle lunghezze d’onda verdi e ciò che viene riflesso crea il loro colore. È particolarmente interessante notare che la luce solare è pesante nelle lunghezze d’onda verdi della luce. Le piante vogliono luce rossa e blu perché sono le parti meno energetiche della radiazione solare. Andare per lo spettro verde sarebbe in realtà radiazioni-friggere ingranaggi biochimici delle foglie.
Non giudicare una neve dal suo colore
Se metti un pezzo di ghiaccio accanto a una manciata di neve, è abbastanza facile dire che i loro colori non corrispondono. Uno sembra fondamentalmente come acqua solida, mentre l’altro è tutto luccicante, bianco, e sicuramente non trasparente. Così che cosa dà?
Bene, prima di tutto, attenzione al saggio: il ghiaccio non è trasparente — è traslucido. Alcuni degli atomi nella molecola di ghiaccio sono abbastanza vicini da alterare le onde luminose man mano che entrano in contatto. Pensate a come la luce dover spremere tra questi atomi mentre passa attraverso il ghiaccio. Non infastidisce molto la luce, ma “piega” un po ‘la sua traiettoria. Metti il dito in un bicchiere d’acqua e la parte sommersa sembrerà distorta rispetto al resto della tua mano; è lo stesso processo al lavoro.
Anche la forma e le dimensioni fanno la loro comparsa qui. La neve è composta da molti piccoli cristalli di ghiaccio impilati insieme. Quando la luce incontra la neve, passa attraverso il primo strato di cristalli e si piega un po’. Da qui, passa a un nuovo cristallo e il processo si ripete. Un po ‘ come una palla da discoteca, la neve continua a rifrangere la luce fino a quando non viene piegata fuori dal mucchio. Poiché il ghiaccio è traslucido (non assorbe alcuna lunghezza d’onda della luce), il colore di questa luce non è alterato, quindi è ancora bianco quando esce dal mucchio di neve per colpire la retina.
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Le piccole dimensioni dei cristalli di ghiaccio nella neve gli conferiscono anche un aspetto “opaco ma scintillante”. Oggetti lisci riflettono la luce specularmente, o come uno specchio. Le superfici ruvide disperdono invece la luce che riflettono, motivo per cui possiamo percepire la texture guardando un oggetto. I cristalli nella neve sono lisci, quindi ognuno riflette la luce specularmente. Dagli angoli retti, puoi vedere questo come piccoli riflessi luminosi sul ghiaccio. Quando raggruppati insieme, tuttavia, i cristalli disperdono la luce nel complesso. Poiché il modo in cui la luce cade su di esso aiuta a creare il colore, la neve può assumere sfumature di blu, viola o persino rosa in determinate circostanze, ad esempio quando è in ombra.
Per quanto riguarda gli orsi polari, non sono veramente bianchi. La loro pelliccia è in realtà piuttosto scura. I cappotti degli orsi polari sono fatti di due strati di peli, uno corto e spesso, l’altro un po ‘ più lungo e più radi. Questo secondo cappotto più lungo è costituito da peli trasparenti con interni cavi. Proprio come nel caso della neve, la luce che cade su questi peli si disperde (grazie alle particelle di dispersione della luce all’interno dei nuclei cavi) e viene riflessa indietro, dando agli orsi un aspetto bianco. Le particelle di sale tra i peli rimasti dall’acqua dell’oceano che evapora dopo una nuotata migliorano ulteriormente questo effetto.