لماذا الثلج أبيض وما علاقته بالبصر؟

بالعربي/ تخيل أنك تستيقظ بعد ليلة من تساقط الثلوج بكثافة – تنظر من النافذة وترى عالمًا أبيض اللون. ولكن إذا فتحت صنبورًا أو فتحت المجمد ، فستلاحظ أن الماء السائل والثلج يظهران نقيًا عادةً. إذن ، لماذا بياض الثلج؟

عندما يتعلق الأمر بفهم كيف يمكن أن تتحول مادة H2O ، وهي مادة واضحة بطبيعتها ، إلى شيء أبيض ، استخدم كينيث ليبرخت ، أستاذ الفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، ومؤلف موقع snowcrystals.com ، وهو موقع عن فيزياء رقاقات الثلج ، بعد القياس. “إذا أخذت قطعة من الزجاج ، مثل زجاج النافذة ، وهو واضح بوضوح ، ولكن بعد ذلك تحصل على مطرقة وتحطم اللوح إلى قطع صغيرة من الزجاج … الآن أصبح أبيض.”

قال ليبرخت إن مفتاح هذا الاختلاف هو كيفية تفاعل الضوء مع سطح واحد مثل النافذة مقابل الأسطح متعددة الأوجه مثل الزجاج المكسور ، وأن نفس المفهوم ينطبق على الثلج.  

وفقًا لعلم البصريات ، عندما يصطدم الضوء بجسم ما ، فإنه إما ينتقل (يمر عبر الشيء) ، أو يمتص (“يتشرب” في الجسم) ، أو ينعكس (يرتد عن الجسم). عندما يصطدم الضوء بسطح مستو أملس مثل الزجاج أو الجليد ، فإن أشعته المرئية تمر بشكل عام من خلاله مباشرة دون أن تتأثر ممراتها. ولأن أعيننا لا ترى الأشياء إلا من خلال معالجة موجات الضوء المنعكسة عن الجسم أو الممتصة منه ، وفقًا لـ Popular Science ، فإن هذا هو السبب في أن الزجاج والجليد غالبًا ما يظهران صافين. 

ومع ذلك ، في حالة الزجاج المحطم ، يوجد الآن عدد لا يحصى من الأسطح غير المستوية. عندما يضرب الضوء هذه الأسطح غير المنتظمة ، فإنه ينعكس وينتشر في جميع الاتجاهات. وينطبق هذا أيضًا على رقاقات الثلج ، والتي ، وفقًا لمؤسسة الجامعة لأبحاث الغلاف الجوي ، تتكون من مئات من بلورات الجليد الصغيرة جدًا المتغيرة في الشكل والهيكل. نظرًا لأن الضوء الذي يصطدم بشظايا الزجاج أو رقاقات الثلج ينعكس مرة أخرى بالتساوي ، فإن هذه الأشعة تشمل جميع ألوان الأطوال الموجية المركبة للضوء المرئي (الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي) ، والتي تبدو معًا بيضاء. هذا هو السبب في أن عيوننا “ترى” بيضاء عندما ننظر إلى الثلج. 

“قوس الثلج” من الألوان

على الرغم من أن اللون الطبيعي للثلج قد يكون أبيضًا ، إلا أنه من المعروف أنه يتخذ أشكالًا أكثر جاذبية. 

وفقًا لـ Libbrecht ، يمكن أن تظهر كتل الجليد والجبال الجليدية والأنهار الجليدية أحيانًا باللون الأزرق عندما يدخل الضوء إلى بطونها من خلال الشقوق والشقوق (بدلاً من الانعكاس على أسطحها) ويتم احتجازها. بينما ينتقل هذا الضوء داخل الثلج والجليد ، تشتت بلورات الجليد التي لا تعد ولا تحصى في رحلته. كلما ابتعدت المسافة ، زاد تشتتها. نظرًا لأن الماء والجليد “يمتصان بشكل تفضيلي ضوءًا أحمر أكثر من الضوء الأزرق” ، فعندما تظهر أشعة الضوء أخيرًا من طبقات الثلج ، فإن الأطوال الموجية الزرقاء الأقصر بدلاً من الأطوال الموجية الحمراء هي التي تنعكس باتجاه أعيننا. كلما طالت مدة تكرار التشتت ، كلما كان اللون الأزرق ملحوظًا. في مركز بيانات الجليد والثلوج الوطنية و يقترح أعماق الثلوج ما لا يقل عن بضعة أقدام (1 قدم هو 0.3 متر) وهناك حاجة لرؤية أي لون على الإطلاق. الألغاز ذات الصلة

كما تم توثيق الثلوج ذات اللون الوردي أو الأحمر – الملقب ” بثلج البطيخ “. يأتي لونه من نوع طحالب المياه العذبة المحبة للبرد والتي تعيش داخل كتلة الثلج ، وهي حمراء. وبالمثل ، يمكن للجسيمات والكائنات الحية الأخرى أن تلون الثلج أيضًا. لهذا السبب ، يعترف ليبرخت أنه ، من الناحية الافتراضية ، يمكن للثلج أن يتخذ أي لون من ألوان قوس قزح. 

بالطبع ، ليس لغزا من أين يأتي لون واحد من الثلج ؛ إذا رأيت ثلجًا أصفر اللون ، فمن الآمن رهان مسارات الحيوانات في مكان قريب. 

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com