Ipinapaliwanag namin ang optical phenomenon ng diffuse reflection, na nagpapamukhang puti sa niyebe sa kabila ng katotohanan na ito ay binubuo ng transparent na mga kristal ng yelo. Sinusuri namin kung paano ang maraming ibabaw ng mga kristal ng niyebe ay nagkakalat ng lahat ng wavelengths ng liwanag nang pantay, bakit maaaring mukhang asul ang iceberg at sa ilalim ng anong mga kondisyon ang niyebe ay maaaring magkaroon ng iba pang kulay. Isang paglalakbay sa pisika ng liwanag at kristalino na estruktura ng tubig.
Bakit Puti ang Niyebe kung Transparent ang Yelo?
Ang agham ng liwanag sa likod ng puting belo ng taglamig
Kapag tinitingnan natin ang yelo sa ating baso, transparent ito. Halos walang hadlang na dumadaan ang liwanag. Ngunit kapag ang tubig ay nagyeyelo sa atmospera at bumabagsak sa lupa bilang niyebe, ang resulta ay isang nakasisilaw na puting kulay na tumatakip sa lahat. Paano maaaring magbago ng kulay ang isang substansiya na binubuo ng transparent na yelo at hangin? Ang sagot ay wala sa anumang pigment, kundi sa paraan kung paano "naglalaro" ang estruktura ng niyebe sa mga sinag ng araw. Ang niyebe ay talagang isang optical trick ng kalikasan.
1. Ang Estruktura ng Kristal ng Niyebe: Isang Laberinto ng mga Salamin
Upang maunawaan ang puting kulay, kailangan nating tingnan ang niyebe mula sa napakalapit. Ang snowflake ay hindi isang solidong piraso ng yelo. Ito ay isang komplikadong estruktura ng daan-daang microscopic na mga kristal ng yelo na napapaligiran ng mga bulsa ng hangin.
- Maramihang Ibabaw: Bawat kristal ng niyebe ay may dose-dosenang microscopic na mga facet at anggulo.
- Refraction at Reflection: Kapag ang isang sinag ng liwanag ay tumama sa isang snowflake, hindi ito basta dumadaan. Tumatama ito sa isang ibabaw, nagbabago ng direksyon (refraction), tumatama sa iba, nag-reflect, at ito ay umuulit ng milyun-milyong beses sa loob ng isang layer ng niyebe.
2. Diffuse Reflection: Ang Kapanganakan ng Puti
Ang puting liwanag ng araw ay binubuo ng lahat ng kulay ng bahaghari (pula, kahel, dilaw, berde, asul, indigo, lila). Kapag ang mga kulay na ito ay pinaghalo ng pantay, nakikita ng ating mata ang "puti".
Random na Pagkakalat: Dahil ang niyebe ay binubuo ng napakaraming hindi regular na nakaayos na mga kristal, ang liwanag ay nagkakalat sa lahat ng direksyon. Ito ay tinatawag na diffuse reflection. Ang niyebe ay nagre-reflect ng lahat ng wavelengths (mga kulay) ng liwanag ng pantay pabalik sa atin. Dahil walang kulay na na-absorb ng higit sa iba, ang resultang dumadating sa ating mga mata ay purong puti.
3. Bakit Transparent ang Yelo at Hindi ang Niyebe?
Ang pagkakaiba ay nasa homogeneity. Sa isang solidong yelo o piraso ng salamin, minimal ang mga ibabaw. Ang liwanag ay dumadaan sa tuwid na linya nang hindi "nasasandal".
Kung babasagin mo ang transparent na yelo sa isang libong piraso (crushed ice), makikita mong nagsisimula itong mukhang puti. Nangyayari ito dahil nakagawa ka ng maraming bagong ibabaw na nagkakalat ng liwanag, eksaktong tulad ng ginagawa ng niyebe sa natural.
4. Kapag ang Niyebe ay Nagiging Asul
Napansin mo na ba na sa malalim na butas sa niyebe o sa mga iceberg, ang kulay ay mukhang asul? Hindi iyon ilusyon.
- Absorption: Kapag ang niyebe ay sobrang compressed (tulad ng sa mga glacier) at ang hangin ay lumalabas, ang liwanag ay kailangang maglakbay ng mas malalim sa yelo bago mag-reflect.
- Ang Spectrum: Ang yelo ay nag-aabsorb ng medyo mas maraming pula at dilaw na liwanag. Kaya, ang liwanag na namamagang "lumabas" pagkatapos ng mahabang paglalakbay sa compressed na yelo ay pangunahing asul.
5. Maaari bang Magkaroon ng Ibang Kulay ang Niyebe?
Ang panahon at kapaligiran ay maaaring minsan na "dumumi" ang palette ng niyebe:
- Dilaw/Kahel na Niyebe: Madalas nangyayari kapag may transportasyon ng African dust kasama ng pagbuhos ng niyebe. Ang mga particle ng buhangin ay naghahalo sa mga kristal, na nagbibigay ng kakaibang kulay.
- Pulang Niyebe (Watermelon Snow): Sa ilang mga rehiyon, ang presensiya ng mga partikular na cold-loving algae ay maaaring kulayan ang niyebe ng rosas o pula.
6. Ang Kahalagahan ng Puting Niyebe para sa Klima (Albedo)
Ang puting kulay ng niyebe ay hindi lamang maganda, ito rin ay mahalaga para sa planeta.
Dahil sa puting kulay nito, ang niyebe ay may mataas na albedo (reflectivity). Ibig sabihin nito ay nagre-reflect ito ng hanggang 90% ng solar radiation pabalik sa kalawakan, na tumutulong sa planeta na manatiling malamig. Kung ang niyebe ay transparent o madilim, ito ay mag-aabsorb ng init, na magpapabilis sa pag-init.
Ang Kagandahan ng Diffusion
Ang kaputian ng niyebe ay patunay na ang kagandahan ay nasa mga detalye – o mas tama, sa mga di-perpeksyon. Ang "kaguluhan" ng mga kristal at ang presensiya ng hangin sa pagitan ng yelo ang lumilikha ng nakasisilaw na epektong ito. Ang niyebe ay nagtuturo sa atin na kahit ang isang bagay na transparent at simple, tulad ng tubig, ay maaaring magbago sa isang bagay na mahika kapag nagbago ang estruktura nito.
Sa susunod na beses na hawak mo ang isang snowflake sa iyong kamay, tandaan: hawak mo ang isang microscopic na salamin na nagre-reflect ng buong spectrum ng liwanag pabalik sa iyong mga mata.
