لماذا نرى الثلج باللون الأبيض؟
عند تساقط الثلوج، يتحول العالم من حولنا إلى اللون الأبيض. ولفهم سبب كون الثلج أبيض اللون، يجب أن نكون على دراية بما يحدث للضوء عندما يصطدم بأي مادة.
ولفهم كيف يمكن أن تتحول مادة H2O (الصيغة الكيميائية للماء، وكل جزيء من جزيئاتها يحتوي على ذرة أكسجين واحدة واثنين من ذرات الهيدروجين)، إلى اللون الأبيض، أشار كينيث ليبرخت، أستاذ الفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، ومؤسس موقع Snowcrystals.com، وهو موقع عن فيزياء رقاقات الثلج، إلى أنه:”إذا أخذت قطعة من الزجاج، مثل زجاج النافذة، وهو شفاف بوضوح، ولكن بعد ذلك تحطم الزجاج إلى قطع صغيرة بمطرقة … فسيصبح أبيض اللون”.
وقال إن مفتاح هذا الاختلاف يكمن في كيفية تفاعل الضوء مع سطح واحد، مثل النافذة، مقابل الأسطح متعددة الأوجه، مثل الزجاج المكسور، وأن نفس المفهوم ينطبق على الثلج.
ووفقا لعلم البصريات، عندما يصطدم الضوء بجسم ما، فإنه إما أن ينتقل (يمر عبر الشيء)، أو يمتص بواسطة الجسم، أو ينعكس (يرتد عن الجسم). وعندما يضرب الضوء سطحا أملس ومستويا 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 التي يمتصها، وفقا لموقع Popular Science، فإن هذا هو السبب في أن الزجاج والجليد غالبا ما يظهران شفافين.
ومع ذلك، في حالة الزجاج المحطم، يوجد عدد لا يحصى من الأسطح غير المستوية. وعندما يضرب الضوء هذه الأسطح غير المنتظمة، فإنه ينعكس وينتشر في جميع الاتجاهات. وينطبق هذا أيضا على رقاقات الثلج، والتي، وفقا لـ University Corporation for Atmospheric Research، تتكون من مئات بلورات الجليد الصغيرة جدا المتغيرة في الشكل والبنية.
ونظرا 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 معا بيضاء. وهذا هو السبب في أن عيوننا “ترى” الأبيض عندما ننظر إلى الثلج.
وعلى الرغم من أن اللون الطبيعي للثلج قد يكون أبيض، إلا أنه وفقا لليبرخت، يمكن أن تظهر كتل الجليد والجبال الجليدية والأنهار الجليدية أحيانا باللون الأزرق عندما يدخل الضوء من خلال الشقوق (بدلا من الانعكاس على أسطحها) ويتم احتجازها.
وبينما ينتقل هذا الضوء داخل الثلج والجليد، تتشتت بلورات الجليد بشكل لا حصر له في رحلتها. وكلما ابتعدت المسافة، زاد تشتتها.
ونظرا لأن الماء والجليد “يمتصان بشكل تفضيلي ضوءا أحمر أكثر من الضوء الأزرق”، فعندما تظهر أشعة الضوء أخيرا من طبقات الثلج، فإن الأطوال الموجية الزرقاء الأقصر هي التي تنعكس باتجاه أعيننا بدلا من الأطوال الموجية الحمراء الأطول. وكلما طالت مدة تكرار التشتت، كان اللون الأزرق أكثر وضوحا.
ويشير المركز الوطني لبيانات الجليد والثلوج أنه تم توثيق الثلوج ذات اللون الوردي أو الأحمر، الملقبة بـ”ثلج البطيخ”. ويأتي هذا اللون من نوع طحالب المياه العذبة المحبة للبرد والتي تعيش داخل كتلة الثلج، وهي حمراء. وبالمثل، يمكن للجسيمات والكائنات الحية الأخرى أن تلون الثلج أيضا. ولهذا السبب، يعترف ليبرخت أنه، من الناحية الافتراضية، يمكن للثلج أن يتخذ أي لون من ألوان قوس قزح.
