چرا برف سفید است؟ راز پنهان رنگ برف از دیدگاه علم

شاید برایتان سوال پیش آمده باشد که چرا برف به رنگ سفید دیده می‌شود، در حالی که آب در خالص‌ترین حالت خود بی‌رنگ است. خب، باید گفت که رنگ سفید برف یک پدیده جالب علمی است. همانطور که وجود ناخالصی‌ها مانند گل و لای می‌تواند رنگ آب رودخانه را تغییر دهد، برف نیز تحت شرایط خاص، می‌تواند رنگ‌های متفاوتی به خود بگیرد. برای مثال، برف فشرده شده در یخچال‌های طبیعی، اغلب به رنگ آبی دیده می‌شود. با این حال، در بیشتر مواقع، ما برف را به رنگ سفید می‌بینیم و علم، دلیل قانع‌کننده‌ای برای این موضوع دارد.

آبی و سفید تنها رنگ‌های برف و یخ نیستند. جلبک‌ها می‌توانند روی برف رشد کنند و آن را به رنگ‌های قرمز، نارنجی یا سبز درآورند. وجود ناخالصی‌ها در برف نیز می‌تواند رنگ آن را تغییر دهد، به طوری که گاهی اوقات برف به رنگ زرد یا قهوه‌ای دیده می‌شود. همچنین، آلودگی‌ها و ذرات معلق در هوا، به خصوص در نزدیکی جاده‌ها، می‌توانند باعث شوند که برف به رنگ خاکستری یا سیاه درآید.

آناتومی یک دانه برف

برای درک بهتر رنگ برف، لازم است کمی با ساختار فیزیکی آن آشنا شویم. برف در واقع از بلورهای ریز یخ تشکیل شده است که به یکدیگر متصل شده‌اند. اگر به یک بلور یخ به تنهایی نگاه کنید، متوجه خواهید شد که شفاف است. اما برف با یک بلور یخ تنها تفاوت دارد. هنگام بارش برف، صدها بلور ریز یخ در کنار هم جمع می‌شوند تا دانه‌های برفی را تشکیل دهند که همه ما با آن آشنا هستیم. لایه‌های برف روی زمین بیشتر از فضای خالی پر شده از هوا تشکیل شده‌اند، زیرا مقدار زیادی هوا بین دانه‌های برف پف‌دار وجود دارد.

ویژگی‌های نور و برف

نور بازتابیده شده، دلیل اصلی دیدن برف است. نور مرئی خورشید از مجموعه‌ای از طول موج‌های نوری تشکیل شده که چشمان ما آن‌ها را به شکل‌ها و رنگ‌های مختلف تفسیر می‌کنند. وقتی نور به چیزی برخورد می‌کند، طول موج‌های مختلف جذب یا به سمت چشمان ما بازتاب می‌شوند. هنگامی که برف از جو به سمت زمین می‌بارد، نور از سطح بلورهای یخ که دارای وجوه یا "صورت"‌های متعددی هستند، منعکس می‌شود. بخشی از نوری که به برف برخورد می‌کند، به طور مساوی در تمام رنگ‌های طیفی پراکنده می‌شود و از آنجایی که نور سفید از تمام رنگ‌های موجود در طیف مرئی تشکیل شده است، چشمان ما دانه‌های برف را سفید می‌بینند.

هیچ کس یک دانه برف را به طور جداگانه نمی‌بیند. معمولاً میلیون‌ها دانه برف را می‌بینیم که روی زمین را پوشانده‌اند. وقتی نور به برفی که روی زمین است برخورد می‌کند، مکان‌های بسیار زیادی برای انعکاس نور وجود دارد که هیچ طول موجی به طور مداوم جذب یا منعکس نمی‌شود. بنابراین، بیشتر نور سفید خورشید که به برف برخورد می‌کند، به عنوان نور سفید منعکس می‌شود و در نتیجه ما برف را روی زمین سفید می‌بینیم.

برف از بلورهای ریز یخ تشکیل شده و یخ نیمه شفاف است، نه شفاف مانند شیشه پنجره. نور نمی‌تواند به راحتی از یخ عبور کند و تغییر جهت می‌دهد یا از زوایای سطوح داخلی منعکس می‌شود. از آنجایی که نور در داخل بلور به عقب و جلو می‌رود، بخشی از آن منعکس و بخشی جذب می‌شود. میلیون‌ها بلور یخی که نور را در یک لایه برف منعکس، جذب و بازتاب می‌کنند، منجر به یک وضعیت خنثی می‌شوند. این بدان معناست که هیچ ترجیحی برای جذب یا بازتاب یک سمت از طیف مرئی (قرمز) یا سمت دیگر (بنفش) وجود ندارد و تمام این بازتاب‌ها در نهایت به رنگ سفید منجر می‌شوند.

رنگ یخچال‌های طبیعی

یخچال‌های طبیعی، کوه‌های یخی هستند که از تجمع و فشرده شدن برف تشکیل شده‌اند و اغلب به جای سفید، آبی به نظر می‌رسند. در حالی که برف انباشته شده حاوی مقدار زیادی هوا است که دانه‌های برف را از هم جدا می‌کند، یخچال‌های طبیعی متفاوت هستند زیرا یخ یخچال با برف یکسان نیست. دانه‌های برف جمع می‌شوند و به هم فشرده می‌شوند تا یک لایه جامد و متحرک از یخ را تشکیل دهند. بیشتر هوا از لایه یخ خارج می‌شود.

هنگامی که نور وارد لایه‌های عمیق یخ می‌شود، خم می‌شود و باعث می‌شود که بخش بیشتری از انتهای قرمز طیف جذب شود. با جذب شدن طول موج‌های قرمز، طول موج‌های آبی بیشتر برای بازتاب به چشم شما در دسترس قرار می‌گیرند. بنابراین، رنگ یخ یخچال به رنگ آبی ظاهر می‌شود.