Mengapa Salji Putih sedangkan Ais Lutsinar?

Sains cahaya di sebalik selubung putih musim sejuk

Apabila kita melihat kiub ais dalam gelas, ia lutsinar. Cahaya melaluinya hampir tanpa halangan. Tetapi apabila air membeku di atmosfera dan jatuh ke bumi sebagai salji, hasilnya adalah putih menyilaukan yang meliputi segala-galanya. Bagaimana bahan yang terdiri daripada ais lutsinar dan udara boleh bertukar warna? Jawapannya bukan pada sebarang pigmen, tetapi pada cara struktur salji "bermain" dengan sinaran matahari. Salji sebenarnya adalah helah optik alam.

1. Struktur Kristal Salji: Labirin Cermin

Untuk memahami warna putih, kita perlu melihat salji dari sangat dekat. Kepingan salji bukan sekeping ais padu. Ia adalah struktur kompleks ratusan kristal ais mikroskopik yang dikelilingi oleh poket udara.

• Pelbagai Permukaan: Setiap kristal salji mempunyai berpuluh-puluh faset dan sudut mikroskopik.
• Pembiasan dan Pantulan: Apabila sinar cahaya mengenai kepingan salji, ia tidak hanya melaluinya. Ia mengenai permukaan, menukar arah (pembiasan), mengenai yang lain, memantul, dan ini berulang berjuta kali dalam satu lapisan salji.

2. Pantulan Resap: Kelahiran Putih

Cahaya putih matahari terdiri daripada semua warna pelangi (merah, oren, kuning, hijau, biru, nila, ungu). Apabila warna-warna ini bercampur sama rata, mata kita melihat "putih".

Penyebaran Rawak: Kerana salji terdiri daripada begitu banyak kristal yang tersusun tidak teratur, cahaya tersebar ke semua arah. Ini dipanggil pantulan resap. Salji memantulkan semua panjang gelombang (warna) cahaya sama rata kembali kepada kita. Kerana tiada warna diserap lebih daripada yang lain, hasil yang sampai ke mata kita adalah putih tulen.

3. Mengapa Ais Lutsinar dan Salji Tidak?

Perbezaannya terletak pada kehomogenan. Dalam kiub ais padu atau sekeping kaca, permukaan adalah minimum. Cahaya melalui garis lurus tanpa "tersandung".

Jika anda memecahkan kiub ais lutsinar menjadi seribu keping (ais kisar), anda akan melihatnya mula kelihatan putih. Ini berlaku kerana anda mencipta banyak permukaan baru yang menyebarkan cahaya, sama seperti yang dilakukan salji secara semula jadi.

4. Apabila Salji Menjadi Biru

Pernahkah anda perhatikan bahawa di lubang dalam di salji atau di gunung ais, warnanya kelihatan biru? Itu bukan ilusi.

• Penyerapan: Apabila salji sangat termampat (seperti di glasier) dan udara keluar, cahaya perlu bergerak jauh lebih dalam ke dalam ais sebelum memantul.
• Spektrum: Ais menyerap sedikit lebih banyak cahaya merah dan kuning. Jadi, cahaya yang berjaya "keluar" selepas perjalanan panjang melalui ais termampat kebanyakannya biru.

5. Bolehkah Salji Berwarna Lain?

Cuaca dan persekitaran kadang-kadang boleh "mengotorkan" palet salji:

• Salji Kuning/Oren: Sering berlaku apabila terdapat pengangkutan habuk Afrika bersama salji turun. Zarah pasir bercampur dengan kristal, memberikan warna yang pelik.
• Salji Merah (Salji Tembikai): Di sesetengah kawasan, kehadiran alga penyuka sejuk tertentu boleh mewarnakan salji menjadi merah jambu atau merah.

6. Kepentingan Salji Putih untuk Iklim (Albedo)

Warna putih salji bukan sahaja cantik, ia juga penting untuk planet.

Kerana warna putihnya, salji mempunyai albedo (keupayaan pantulan) tinggi. Ini bermakna ia memantulkan sehingga 90% sinaran matahari kembali ke angkasa, membantu planet kekal sejuk. Jika salji lutsinar atau gelap, ia akan menyerap haba, mempercepatkan pemanasan.

Keindahan Resapan

Warna putih salji adalah bukti bahawa keindahan terletak pada butiran – atau lebih tepat, pada ketidaksempurnaan. "Kekacauan" kristal dan kehadiran udara antara ais mencipta kesan menyilaukan ini. Salji mengajar kita bahawa walaupun sesuatu yang lutsinar dan mudah, seperti air, boleh berubah menjadi sesuatu yang ajaib apabila strukturnya berubah.

Lain kali anda memegang kepingan salji di tangan, ingat: anda memegang cermin mikroskopik yang memantulkan seluruh spektrum cahaya kembali ke mata anda.