telkens als het sneeuwt, wordt de wereld wit, zelfs voor de kortste momenten. Vandaag bekijken we waarom dat zo is.
u hoort waarschijnlijk het nummer “White Christmas”elke keer als de wintervakantie ronddraait. Het laat zien hoe diep culturele associaties tussen sneeuw en zijn kleur — dat opvallende, pure, sprankelende Wit — lopen. Als je erover nadenkt, echter, iets klopt niet. Sneeuw bestaat in principe uit kleine kristallen van water (ijs) gekamd op de ene op de andere. Water is niet wit, noch ijs, wat dat betreft.
de logica schrijft voor dat er een ander element in de mix moet komen om sneeuw, nou ja, sneeuwwit te maken. Die is er. Om je eetlust op te wekken, is het in principe hetzelfde proces waardoor ijsberen wit lijken. Laten we eens kijken wat het is.
Color me verrast
om een duidelijker beeld te krijgen van waarom sneeuw wit lijkt, moeten we eerst kijken wat kleur genereert.
onze ogen zijn in feite sensoren die ontworpen zijn om een bepaald spectrum van elektromagnetische straling op te vangen — wat we, verrassing, verrassing, het ‘zichtbare licht’ spectrum noemen. We zien verschillende golflengten of intervallen van dit spectrum als verschillende kleuren: ‘bredere’ golven lijken ons rood, terwijl ‘smallere’ golven blauw lijken.
licht lijkt op elk ander type straling. Wanneer het een object raakt, kan het erdoor gaan, ermee interageren, of volledig worden gereflecteerd. Objecten krijgen verschillende kleuren omdat hun individuele bouwstenen (atomen of moleculen) trillen in reactie op verschillende frequenties van energie (zoals die gedragen door licht). Ze absorberen een bepaalde band van energie om deze vibratie in stand te houden — die het transformeert in warmte. De lichtfrequenties die niet geabsorbeerd worden kunnen door dit materiaal blijven gaan (waardoor het transparant of doorschijnend wordt) of gereflecteerd worden (waardoor het materiaal ondoorzichtig wordt).
wat je ziet als ‘kleur’ is het mengsel van alle energie-intervallen of banden uit het zichtbare spectrum dat een materiaal niet absorbeert. Denk aan wit licht als een som van alle kleuren die elkaar opheffen. Om een bepaalde schaduw te krijgen, moet je een van de twee dingen doen. Je kunt het tegenovergestelde, dat we het ‘complementair’ noemen (hier is een handig kleurenwiel), aftrekken van de mix, waardoor die specifieke kleur ‘ongeschreven’blijft. U kunt ook alle andere golflengten absorberen en alleen de gewenste kleur reflecteren.
als voorbeeld, bladeren lijken een fris groen omdat chlorofyl absorbeert de golflengten die overeenkomen met rood en blauw. Hun complementaire kleuren zijn groen en oranje / geel. Bladeren absorberen slechts een fractie van de groene golflengten, en wat gereflecteerd wordt creëert hun kleur. Het is bijzonder interessant om op te merken dat zonlicht zwaar is in de groene golflengten van licht. Planten willen rood en blauw licht omdat zij de minder energetische delen van zonnestraling zijn. Het groene spectrum zou de biochemische tandwielen van de bladeren beschadigen.
beoordeel een sneeuw niet op zijn kleur
als je een stuk ijs naast een handvol sneeuw plaatst, is het vrij gemakkelijk om te zien dat hun kleuren niet overeenkomen. De ene lijkt in principe op vast water, terwijl de andere is allemaal glanzend, wit, en zeker niet transparant. Dus wat geeft?
wel, ten eerste, wees voorzichtig: ijs is niet transparant — het is doorschijnend. Sommige atomen in het ijsmolecuul zijn dicht genoeg om lichtgolven te veranderen als ze in contact komen. Zie het als het licht dat tussen deze atomen moet knijpen als het door ijs gaat. Het stoort het licht niet erg, maar het’ buigt ‘ zijn traject wel een beetje. Doe je vinger in een glas water, en het ondergedompelde deel ziet er scheef uit in vergelijking met de rest van je hand; het is hetzelfde proces aan het werk.
vorm en grootte komen hier ook voor. Sneeuw bestaat uit vele kleine ijskristallen op elkaar gestapeld. Wanneer licht sneeuw tegenkomt, gaat het door de eerste laag kristallen en wordt een beetje gebogen. Vanaf hier gaat het over naar een nieuw kristal, en het proces herhaalt zich. Net als een discobal, blijft de sneeuw licht breken tot hij uit de stapel is gebogen. Omdat ijs doorschijnend is (absorbeert geen golflengte van licht), is de kleur van dit licht niet veranderd, dus het is nog steeds wit wanneer het de stapel sneeuw verlaat om je netvlies te raken.
afbeelding via .
het kleine formaat van ijskristallen in sneeuw geeft het ook een ‘matte maar glinsterende’ uitstraling. Gladde objecten reflecteren licht speculatief, of als een spiegel. Ruwe oppervlakken verspreiden het licht dat ze reflecteren, daarom kunnen we textuur waarnemen door naar een object te kijken. De kristallen in sneeuw zijn glad, zodat elk licht speculatief weerkaatst. Van de rechte hoeken kun je dit zien als kleine, heldere reflecties op het ijs. Wanneer samengeklonterd samen, echter, de kristallen verstrooien licht in het algemeen. Omdat de manier waarop licht op het helpt bij het creëren van de kleur, kan sneeuw tinten blauw, paars, of zelfs roze in bepaalde omstandigheden — als het in de schaduw, bijvoorbeeld.
de ijsberen zijn niet echt wit. Hun vacht is eigenlijk behoorlijk donker van kleur. De vachten van ijsberen bestaan uit twee lagen Haren, de ene kort en dik, de andere iets langer en schaarser. Deze tweede, langere vacht bestaat uit transparante haren met holle interieurs. Net als bij sneeuw verstrooit het licht dat op deze haren valt (dankzij lichtverstrooiende deeltjes in de holle kernen) en wordt het weer naar buiten gereflecteerd, waardoor de beren een wit uiterlijk krijgen. Zoutdeeltjes tussen de haren die overblijven van oceaanwater dat verdampt na een duik versterken dit effect nog verder.