خاص – مروة البطة
تخيل أنك تستيقظ بعد ليلة من تساقط الثلوج بكثافة، وتنظر من النافذة وترى عالمًا أبيض اللون، لكن إذا قمت بتشغيل الصنبور أو فتح الفريزر، ستلاحظ أن الماء السائل والثلج عادة ما يظهران بشكل واضح. فلماذا الثلج أبيض؟
عندما يتعلق الأمر بفهم كيف يمكن لـ H2O، وهي مادة صافية بطبيعتها، أن تتحول إلى شيء أبيض، استخدم كينيث ليبرشت، أستاذ الفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، ومؤلف موقع snowcrystals.com، وهو موقع حول فيزياء رقاقات الثلج ، القياس التالي، “إذا أخذت قطعة من الزجاج، مثل زجاج النافذة، والذي كان واضحًا بشكل واضح، ولكن بعد ذلك أخرجت مطرقة وحطمت الزجاج إلى قطع صغيرة من الزجاج … أصبح الآن أبيضًا.”
وقال ليبرشت إن مفتاح هذا الاختلاف هو كيفية تفاعل الضوء مع سطح واحد مثل النافذة مقابل الأسطح متعددة الأوجه مثل الزجاج المكسور، وأن نفس المفهوم ينطبق على الثلج.
وفقا لعلم البصريات، عندما يضرب الضوء جسم ما، فإنه إما ينتقل (يمر عبر الجسم)، أو يمتص (ينغمس) في الجسم، أو ينعكس (يرتد عن الجسم). عندما يضرب الضوء سطحًا أملسًا ومستويًا مثل الزجاج أو الجليد، فإن أشعته المرئية تمر عمومًا بشكل مستقيم دون أن تضطرب مساراتها. ولأن أعيننا لا ترى الأشياء إلا من خلال معالجة موجات الضوء المنعكسة عن الجسم أو الممتصة منه، فإن هذا هو السبب في أن الزجاج والجليد غالبًا ما يبدوان واضحين.
ومع ذلك، في حالة الزجاج المكسور، يوجد الآن عدد لا يحصى من الأسطح غير المستوية. وعندما يضرب الضوء هذه الأسطح غير المنتظمة، فإنه ينعكس وينتشر في جميع الاتجاهات. وينطبق هذا أيضًا على رقاقات الثلج، والتي، وفقًا للمؤسسة الجامعية لأبحاث الغلاف الجوي، تتكون من مئات من بلورات الجليد الصغيرة جدًا والتي تتنوع في الشكل والبنية. نظرًا لأن الضوء الذي يضرب شظايا الزجاج أو رقاقات الثلج ينعكس بشكل متساوٍ، فإن هذه الأشعة تشمل جميع ألوان الأطوال الموجية المركبة للضوء المرئي (الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي)، والتي تبدو معًا بيضاء. ولهذا السبب “ترى” أعيننا اللون الأبيض عندما ننظر إلى الثلج.
“القوس الثلجي” من الألوان
على الرغم من أن اللون الطبيعي للثلج قد يكون أبيض، إلا أنه من المعروف أنه يتخذ ألوانًا أكثر سحرًا.
وفقًا لليبريشت، قد تظهر الكتل الثلجية والجبال الجليدية والأنهار الجليدية أحيانًا باللون الأزرق عندما يدخل الضوء إلى بطونها من خلال الشقوق والشقوق (بدلاً من الانعكاس عن أسطحها) ويُحاصر. أثناء انتقال هذا الضوء داخل الثلج والجليد، تشتته عدد لا يحصى من بلورات الجليد أثناء رحلته. كلما سافرت أبعد، كلما تناثرت مرات أكثر. نظرًا لأن الماء والجليد “يمتصان الضوء الأحمر بشكل تفضيلي أكثر من الضوء الأزرق”، عندما تخرج أشعة الضوء أخيرًا من طبقات الثلج، فإن الأطوال الموجية الزرقاء الأقصر بدلاً من الأطوال الموجية الحمراء الأطول هي التي تنعكس نحو أعيننا. كلما طالت مدة تكرار التشتت، أصبح اللون الأزرق أكثر وضوحًا. يشير المركز الوطني لبيانات الثلج والجليد إلى أن هناك حاجة إلى أعماق ثلجية لا تقل عن بضعة أقدام (قدم واحدة 0.3 متر) لرؤية أي لون على الإطلاق.
كما تم توثيق الثلج الوردي أو الأحمر الملون – الملقب بـ ” ثلج البطيخ “، ويأتي لونه بفضل نوع من طحالب المياه العذبة المحبة للبرودة والتي تعيش داخل كتلة الثلج، وهي ذات لون أحمر. وبالمثل، يمكن للجزيئات والكائنات الحية الأخرى تلوين الثلج أيضًا. ولهذا السبب، يعترف ليبرخت أنه من الناحية النظرية، يمكن للثلج أن يتخذ أي لون من ألوان قوس قزح.
بالطبع، ليس سرًا من أين يأتي لون واحد من الثلج؛ إذا رأيت ثلجًا أصفر اللون، فمن الآمن أن تكون مسارات الحيوانات قريبة.
