水が澄んでいるのになぜ白雪姫なのですか？私たちのほとんどは、純粋な形の水が無色であることを認識しています。川の泥のような不純物によって、水はさまざまな色を帯びることができます。雪は、特定の条件に応じて、他の色合いになることもあります。たとえば、雪が圧縮されると、雪の色が青みを帯びることがあります。これは、氷河の青い氷で一般的です。それでも、雪はほとんどの場合白く見えますが、科学はその理由を教えてくれます。
さまざまな色の雪
雪や氷の色は青と白だけではありません。藻は雪の上で成長し、赤、オレンジ、または緑に見えます。雪に不純物が含まれていると、黄色や茶色など、別の色に見えます。道路近くの土やがれきにより、雪が灰色または黒色に見えることがあります。
スノーフレークの構造
雪や氷の物理的性質を理解することは、雪の色を理解するのに役立ちます。雪は小さな氷の結晶がくっついたものです。ひとつの氷の結晶だけを見れば透明ですが、雪は違います。雪が形成されると、何百もの小さな氷の結晶が集まって、私たちがよく知っている雪片を形成します。ふわふわした雪片の間のポケットに多くの空気が満たされるため、地面の雪の層はほとんどが空気層です。
光と雪の性質
そもそも雪が見えるのは光の反射です。太陽からの可視光は、私たちの目がさまざまな形や色として解釈する一連の光の波長で構成されています。光が何かに当たると、さまざまな波長が吸収または反射されて目に戻ります。雪が大気を通って地面に落ちると、光が氷の結晶の表面で反射します。氷の結晶には複数の面または「面」があります。雪に当たる光の一部は、すべてのスペクトル色に等しく散乱されます。白色光は可視スペクトルのすべての色で構成されているため、私たちの目は白い雪片を認識します。
一度に 1 つの雪片を見る人はいません。通常、何百万もの雪片が地面を覆っています。光が地面の雪に当たると、光が反射される場所が非常に多いため、単一の波長が一貫して吸収または反射されることはありません。したがって、雪に当たる太陽からの白い光のほとんどは白い光として反射されるため、地面の白い雪も認識されます。
雪は小さな氷の結晶で、氷は半透明で、窓ガラスのように透明ではありません。光は氷を簡単に通過できず、方向を変えたり、内面の角度で反射したりします。光は結晶内で前後に跳ね返るため、一部の光は反射され、一部は吸収されます。何百万もの氷の結晶が雪の層で跳ね返り、反射し、光を吸収し、ニュートラル グラウンドにつながります。つまり、可視スペクトルの一方 (赤) または他方 (紫) が吸収または反射されるという優先順位はなく、跳ね返るすべてが白になります。
氷河の色
雪が積もって圧縮されることによって形成された氷の山である氷河は、白ではなく青く見えることがよくあります。積もった雪には雪片を隔てる空気がたくさん含まれていますが、氷河の氷は雪と同じではないため、氷河は異なります。雪片が集まって固まり、固く移動する氷の層を形成します。空気の多くが氷の層から絞り出されます。
氷の深い層に光が入ると光が曲がり、スペクトルの赤色の端がますます吸収されます。赤の波長が吸収されると、青の波長が反射して目に届きやすくなります。したがって、氷河の氷の色は青色に見えます。
実験、プロジェクト、レッスン
教育者や学生が利用できる素晴らしい雪科学プロジェクトや実験に事欠きません。さらに、雪と光の関係に関する素晴らしいレッスン プランが Physics Central ライブラリにあります。最小限の準備だけで、誰でも雪上でこの実験を完了できます。この実験は、ベンジャミン・フランクリンによって完成されたものをモデルにしています。
