बर्फ सफेद क्यों होती है जबकि बर्फ पारदर्शी है?

सर्दियों के सफेद आवरण के पीछे प्रकाश का विज्ञान

जब हम अपने गिलास में बर्फ के टुकड़े को देखते हैं, वह पारदर्शी होता है। प्रकाश लगभग बिना रुकावट के उसमें से गुजरता है। लेकिन जब पानी वायुमंडल में जमता है और बर्फ के रूप में पृथ्वी पर गिरता है, तो परिणाम एक चकाचौंध सफेद रंग होता है जो सब कुछ ढक देता है। पारदर्शी बर्फ और हवा से बना पदार्थ कैसे रंग बदल सकता है? उत्तर किसी रंगद्रव्य में नहीं, बल्कि इस तरीके में है जिससे बर्फ की संरचना सूर्य की किरणों के साथ "खेलती" है। बर्फ वास्तव में प्रकृति की एक प्रकाशिक चाल है।

1. हिमकण की संरचना: दर्पणों की भूलभुलैया

सफेद रंग को समझने के लिए, हमें बर्फ को बहुत करीब से देखना होगा। एक हिमकण ठोस बर्फ का टुकड़ा नहीं है। यह सैकड़ों सूक्ष्म बर्फ के क्रिस्टलों की एक जटिल संरचना है जो हवा की जेबों से घिरे होते हैं।

• एकाधिक सतहें: प्रत्येक बर्फ के क्रिस्टल में दर्जनों सूक्ष्म पहलू और कोण होते हैं।
• अपवर्तन और परावर्तन: जब प्रकाश की किरण हिमकण से टकराती है, तो यह बस उसमें से नहीं गुजरती। यह एक सतह से टकराती है, दिशा बदलती है (अपवर्तन), दूसरी से टकराती है, परावर्तित होती है, और यह बर्फ की एक परत के भीतर लाखों बार दोहराता है।

2. विसरित परावर्तन: सफेद का जन्म

सूर्य का सफेद प्रकाश इंद्रधनुष के सभी रंगों से बना है (लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, जामुनी, बैंगनी)। जब ये रंग समान रूप से मिश्रित होते हैं, तो हमारी आंख "सफेद" देखती है।

यादृच्छिक प्रकीर्णन: चूंकि बर्फ इतने सारे अनियमित रूप से रखे गए क्रिस्टलों से बनी है, प्रकाश सभी दिशाओं में बिखर जाता है। इसे विसरित परावर्तन कहा जाता है। बर्फ प्रकाश की सभी तरंग दैर्ध्य (रंगों) को समान रूप से वापस हमारी ओर परावर्तित करती है। चूंकि कोई भी रंग दूसरे से अधिक अवशोषित नहीं होता, हमारी आंखों तक पहुंचने वाला परिणाम शुद्ध सफेद है।

3. बर्फ पारदर्शी क्यों है और बर्फ क्यों नहीं?

अंतर एकरूपता में है। एक ठोस बर्फ के टुकड़े या कांच के टुकड़े में, सतहें न्यूनतम होती हैं। प्रकाश बिना "रुके" सीधी रेखा में गुजरता है।

यदि आप पारदर्शी बर्फ के टुकड़े को हजार टुकड़ों में तोड़ दें (कुचली हुई बर्फ), आप देखेंगे कि यह सफेद दिखने लगती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि आपने कई नई सतहें बनाई हैं जो प्रकाश को बिखेरती हैं, ठीक उसी तरह जैसे बर्फ स्वाभाविक रूप से करती है।

4. जब बर्फ नीली हो जाती है

क्या आपने कभी देखा है कि बर्फ में गहरे गड्ढों में या हिमखंडों में, रंग नीला दिखता है? यह भ्रम नहीं है।

• अवशोषण: जब बर्फ बहुत संकुचित होती है (जैसे ग्लेशियरों में) और हवा बाहर निकल जाती है, प्रकाश को परावर्तित होने से पहले बर्फ में बहुत गहरे जाना पड़ता है।
• वर्णक्रम: बर्फ थोड़ा अधिक लाल और पीला प्रकाश अवशोषित करती है। इसलिए, संकुचित बर्फ के माध्यम से लंबी यात्रा के बाद जो प्रकाश "बाहर निकलने" में सफल होता है वह मुख्य रूप से नीला है।

5. क्या बर्फ दूसरे रंग की हो सकती है?

मौसम और पर्यावरण कभी-कभी बर्फ के रंग पैलेट को "गंदा" कर सकते हैं:

• पीली/नारंगी बर्फ: अक्सर तब होती है जब हिमपात के साथ अफ्रीकी धूल का परिवहन होता है। रेत के कण क्रिस्टलों के साथ मिल जाते हैं, जिससे एक अजीब रंग मिलता है।
• लाल बर्फ (तरबूज बर्फ): कुछ क्षेत्रों में, ठंड-प्रेमी विशिष्ट शैवाल की उपस्थिति बर्फ को गुलाबी या लाल रंग दे सकती है।

6. जलवायु के लिए सफेद बर्फ का महत्व (एल्बीडो)

बर्फ का सफेद रंग न केवल सुंदर है, यह ग्रह के लिए महत्वपूर्ण भी है।

अपने सफेद रंग के कारण, बर्फ में उच्च एल्बीडो (परावर्तनशीलता) है। इसका मतलब है कि यह सौर विकिरण का 90% तक वापस अंतरिक्ष में परावर्तित करती है, जिससे ग्रह को ठंडा रहने में मदद मिलती है। यदि बर्फ पारदर्शी या गहरे रंग की होती, तो यह गर्मी को अवशोषित करती, जिससे तापमान वृद्धि तेज होती।

विसरण की सुंदरता

बर्फ का सफेद रंग इस बात का प्रमाण है कि सुंदरता विवरणों में है – या बल्कि, अपूर्णताओं में। यह क्रिस्टलों की "अव्यवस्था" और बर्फ के बीच हवा की उपस्थिति है जो इस चकाचौंध प्रभाव को बनाती है। बर्फ हमें सिखाती है कि पानी जैसी पारदर्शी और सरल चीज़ भी जादुई में बदल सकती है जब इसकी संरचना बदलती है।

अगली बार जब आप अपने हाथ में हिमकण पकड़ें, याद रखें: आप एक सूक्ष्म दर्पण पकड़े हैं जो प्रकाश के पूरे स्पेक्ट्रम को आपकी आंखों में वापस परावर्तित करता है।