علوم الغلاف الجوي

لماذا بياض الثلج؟

أحد الأسباب التي تجعلنا جميعًا نحب الثلج هو أنه يغطي كل شيء ببطانية بيضاء "نقية". حتى أننا نتحدث عن الثلج في هذه المصطلحات: يقول المتنبئون بالطقس أننا سنحصل على "بعض الأشياء البيضاء" ، ومن المحتمل أن تسمع أغنية " White Christmas " كل شهر ديسمبر مرارًا وتكرارًا. لن يكون الثلج ثلجًا إذا لم يكن أبيض. لكن يبدو من الغريب أن يكون الثلج أبيضًا على الإطلاق ، لأنه مجرد مجموعة من بلورات الجليد عالقة معًا. إذن من أين تحصل على لونها المميز؟

لفهم مصدر البياض ، نحتاج إلى إجراء نسخ احتياطي والنظر في سبب اختلاف ألوان الأشياء في المقام الأول. يتكون الضوء المرئي من العديد من ترددات الضوء المختلفة. تكتشف أعيننا تلك الترددات بألوان مختلفة. الكائنات المختلفة لها ألوان مختلفة لأن الجسيمات التي يتكون منها الجسم لها ترددات اهتزاز مميزة . بشكل أساسي ، تهتز إلكترونات الجسيم بمقدار معين استجابةً للطاقة ، اعتمادًا على تردد الطاقة. في حالة الطاقة الضوئية ، الجزيئات والذراتتمتص كمية معينة من الطاقة الضوئية اعتمادًا على تردد الضوء ثم تنبعث منها هذه الطاقة الممتصة كحرارة. هذا يعني أن الأجسام تمتص ترددات معينة من الضوء أكثر من غيرها.

الإعلانات

الإعلانات

يمكن أن تحدث بعض الأشياء لترددات الضوء التي لا يتم امتصاصها. في بعض المواد ، عندما يعيد جسيم الفوتونات إلى الظهور ، تستمر في المرور إلى الجسيم التالي. في هذه الحالة ، ينتقل الضوء على طول المادة ، بحيث تكون المادة صافية. في معظم المواد الصلبة ، تعيد الجسيمات إصدار معظم الفوتونات غير الممتصة خارج المادة ، لذلك لا يمر عبرها ضوء ، أو القليل جدًا من الضوء ويكون الجسم معتمًا . لون الجسم المعتم هو مجرد مزيج من الطاقة الضوئية التي لم تمتصها جسيمات الجسم.

نحن الآن جاهزون للرجوع إلى سؤالنا. بما أن الثلج هو ماء متجمد ، وكلنا نعلم أن الماء المتجمد الخالي من الشوائب نقي ، فلماذا يكون للثلج لون مميز؟ لفهم هذا ، علينا أن ننظر إلى قطعة من الجليد. الجليد غير شفاف . إنها في الواقع شفافة . هذا يعني أن فوتونات الضوء لا تمر عبر المادة في مسار مباشر ؛ بل إن جسيمات المادة تغير اتجاه الضوء. يحدث هذا لأن المسافات بين بعض الذرات في التركيب الجزيئي للجليد قريبة من ارتفاع أطوال موجات الضوء ، مما يعني أن فوتونات الضوء ستتفاعل مع الهياكل. والنتيجة هي أن مسار الفوتون الضوئي قد تغير ، ويخرج من الجليد في اتجاه مختلف عما دخل إليه في الجليد.

الثلج عبارة عن مجموعة كاملة من بلورات الجليد الفردية مرتبة معًا. عندما يدخل فوتون ضوئي إلى طبقة من الثلج ، فإنه يمر عبر جليدالكريستال في الأعلى ، والذي يغير اتجاهه قليلاً ويرسله إلى بلورة جليدية جديدة ، والتي تفعل نفس الشيء. في الأساس ، ترتد جميع البلورات الضوء في كل مكان بحيث يعود مباشرة من كومة الثلج. إنه يفعل نفس الشيء مع جميع ترددات الضوء المختلفة ، لذلك ترتد كل ألوان الضوء مرة أخرى. إن "اللون" لجميع الترددات في الطيف المرئي مجتمعة بمقياس متساوٍ هو اللون الأبيض ، لذلك هذا هو اللون الذي نراه في الثلج ، في حين أنه ليس اللون الذي نراه في بلورات الجليد الفردية التي تشكل الثلج. ونعم ، يمكن أن يبدو الثلج أقل بياضًا إذا كان في الظل أو إذا كان ضوء الشمس يضربه بطريقة معينة أو إذا حدث ذلك كلب الحي ، كما يذكرنا المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي .

لمزيد من المعلومات حول الثلج والجليد وكل الأشياء الباردة ، راجع الروابط التالية.

تاريخ النشر الأصلي: 30 نوفمبر 2000

الإعلانات