Почему снег выглядит белым?

Люди привыкли думать о снеге как о чем-то сияющем и белом… Но он не всегда и не обязательно должен быть белым. По факту, он вовсе и не белый: снежинки — крошечные льдинки, а лед, как и вода, прозрачен. Так почему мы видим белый снег, а не прозрачный? Портал popsci.com разобрался в вопросе.

Прежде чем разбираться, почему сугробы выглядят белоснежными, было бы неплохо разобраться, что вообще собой представляет снег. А представляет он, по сути, просто лед. Любой дождь изначально начинает существовать в форме снега, но во время падения он тает, проходя через карманы теплого воздуха. Даже теплые летние дожди в июле начинаются как снег. Для того, чтобы снежинки упали на землю, снег должен оставаться замороженным по мере прохождения через слои различных температур.

Причина, почему снег выглядит белым, связана со структурой снежинок. Дело в том, что во время снегопада «трафик» по пути от облаков до земли довольно нагруженный. В воздухе полно крошечных частиц пыли, сажи и пыльцы. Для того, чтобы появилась снежинка, замерзшая капля воды должна прикрепиться к одной из этих воздушных частиц.

Падая вниз, на маленькую льдинку налипает больше частичек водяного пара. Из-за того, как молекулы воды связываются воедино при заморозке, они постепенно формируют гексагональный узор. И так получается шестиугольная снежинка, которая эффективно отражает свет благодаря своей сложной кристаллической форме.

Чтобы понимать, почему снег выглядит белым, важно взглянуть на свойства самого Солнца. Оно излучает свет всех цветов видимого спектра: красного, оранжевого, желтого, синего, зеленого, индиго и фиолетового. При попадании на снег каждый многогранный кристаллик, или снежинка, рассеивает эти цвета как маленькая призма. Они равномерно отражаются во всех направлениях, из-за чего человеческое зрение интерпретирует столкновение этих цветов как белый.

Но почему тогда лед и снег визуально отличаются друг от друга — почему один прозрачный, а другой белый? Дело во взаимодействии света с их структурой. Иногда свет может пройти прямо через прозрачный куб льда, а вот снег создает своего рода эффект разбитого зеркала, при котором свет отскакивает от зазубренных углов.

К тому же, стоит помнить, что снег далеко не всегда белый. Да, чаще всего это так, но он может принимать и другие оттенки — например, из-за присутствия песка, ржавчины, бактерий или водорослей. Т.н. «кровавый» или «розовый» снег — результат присутствия Chlamydomonas nivalis, холодолюбивой водоросли, которая растет в замерзающей воде. Характерный оттенок снег получает из-за пигмента в водоросли, который защищает зеленый хлорофилл растения от вредоносных ультрафиолетовых лучей. Подобный снег регулярно выпадает в высокогорных, заснеженных регионах, вроде Альп или Гималайских гор.

А в Исландии и на Аляске ледники иногда имеют голубоватый оттенок. Так получается из-за того, что глубокие, плотные льды поглощают длинные волны света, такие как красные и желтые оттенки, параллельно рассеивая более короткие голубые волны.

Облака тоже могут сыграть роль в том, как выглядит снег. К примеру, они могут привести к появлению белой мглы: опасному зимнему феномену, при котором почти невозможно отличить небо от снега. Низколетящие слоистые облака, покрывающие небо, как пелена, и покрытая снегом земля отражают свет одинаково, что очень спутывает человеческое восприятие глубины.

Наконец, нельзя забывать и о фотокератите — или снежной слепоте. По сути, снежинки могут выступать частичками разбитого зеркала, и если посветить на них фонариком, то отраженный свет легко может ослепить человека. Отчасти поэтому некоторые люди предпочитают не выходить в солнечные зимние дни без солнцезащитных очков и крема — снег так хорошо отражает солнечные лучи, что без защиты вполне можно получить ожог.