Waarom is sneeuwwitje?

Waarom is sneeuwwit als het water helder is? De meesten van ons erkennen dat water, in pure vorm, kleurloos is. Onzuiverheden zoals modder in een rivier laten water meerdere andere tinten aannemen. Sneeuw kan ook andere tinten aannemen, afhankelijk van bepaalde omstandigheden. De sneeuwkleur kan bijvoorbeeld, wanneer deze is verdicht, een blauwe tint aannemen. Dit is gebruikelijk in het blauwe ijs van gletsjers. Toch lijkt sneeuw meestal wit, en de wetenschap vertelt ons waarom.

Gevarieerde kleuren van sneeuw

Blauw en wit zijn niet de enige kleuren sneeuw of ijs. Algen kunnen groeien op sneeuw, waardoor het meer rood, oranje of groen lijkt. Onzuiverheden in de sneeuw laten het er als een andere kleur uitzien, zoals geel of bruin. Vuil en puin in de buurt van een weg kunnen sneeuw grijs of zwart doen lijken.

Anatomie van een sneeuwvlok

Inzicht in de fysieke eigenschappen van sneeuw en ijs helpt ons de kleur van sneeuw te begrijpen. Sneeuw zijn kleine ijskristallen die aan elkaar zijn geplakt. Als je alleen naar één ijskristal zou kijken, zou je zien dat het helder is, maar sneeuw is anders. Wanneer zich sneeuw vormt, hopen honderden kleine ijskristallen zich op om de sneeuwvlokken te vormen die we kennen. Lagen sneeuw op de grond zijn meestal luchtruimte, omdat er veel lucht vult in de zakken tussen pluizige sneeuwvlokken.

Eigenschappen van licht en sneeuw

Gereflecteerd licht is waarom we sneeuw in de eerste plaats zien. Zichtbaar licht van de zon bestaat uit een reeks golflengten van licht die onze ogen interpreteren als verschillende vormen en kleuren. Wanneer licht iets raakt, worden verschillende golflengtes geabsorbeerd of gereflecteerd naar onze ogen. Terwijl sneeuw door de atmosfeer valt en op de grond landt, weerkaatst licht van het oppervlak van de ijskristallen, die meerdere facetten of "gezichten" hebben. Een deel van het licht dat sneeuw raakt, wordt gelijkmatig verspreid in alle spectrale kleuren, en aangezien wit licht bestaat uit alle kleuren in het zichtbare spectrum, nemen onze ogen witte sneeuwvlokken waar.

Niemand ziet één sneeuwvlok tegelijk. Meestal zien we enorme miljoenen sneeuwvlokken over de grond liggen. Terwijl licht de sneeuw op de grond raakt, zijn er zoveel locaties voor licht om te reflecteren dat geen enkele golflengte consistent wordt geabsorbeerd of gereflecteerd. Daarom zal het meeste van het witte licht van de zon die de sneeuw raakt, terug reflecteren als wit licht, dus we nemen ook witte sneeuw op de grond waar.

Sneeuw is kleine ijskristallen en ijs is doorschijnend, niet transparant als een ruit. Licht kan niet gemakkelijk door ijs passeren en verandert van richting of reflecteert vanuit de hoeken van binnenoppervlakken. Omdat licht heen en weer stuitert in het kristal, wordt wat licht gereflecteerd en wordt een deel geabsorbeerd. De miljoenen ijskristallen die stuiteren, reflecteren en licht absorberen in een laag sneeuw, leiden naar een neutrale grond. Dat betekent dat er geen voorkeur is voor de ene kant van het zichtbare spectrum (rood) of de andere (violet) om te worden geabsorbeerd of gereflecteerd, en al dat stuiteren komt overeen met wit.

De kleur van gletsjers

Bergen van ijs gevormd door ophopende en verdichtende sneeuw, gletsjers zien er vaak blauw uit in plaats van wit. Terwijl opgehoopte sneeuw veel lucht bevat die de sneeuwvlokken scheidt, zijn gletsjers anders omdat gletsjerijs niet hetzelfde is als sneeuw. Sneeuwvlokken hopen zich op en worden samen verpakt om een ​​solide en mobiele ijslaag te vormen. Veel van de lucht wordt uit de ijslaag geperst.

Licht buigt wanneer het diepe lagen ijs binnengaat, waardoor steeds meer van het rode uiteinde van het spectrum wordt geabsorbeerd. Naarmate rode golflengtes worden geabsorbeerd, worden blauwe golflengtes meer beschikbaar om terug te reflecteren naar je ogen. Aldus zal de kleur van gletsjerijs dan blauw lijken.

Experimenten, projecten en lessen

Er is geen tekort aan geweldige sneeuwwetenschappelijke projecten en experimenten beschikbaar voor docenten en studenten. Bovendien is er een prachtig lesplan over de relatie tussen sneeuw en licht te vinden in de centrale bibliotheek van Physics. Met slechts minimale voorbereiding kan iedereen dit experiment op sneeuw voltooien. Het experiment werd gemodelleerd naar een voltooid door Benjamin Franklin.