Вода прозрачная, чистый лед — тоже. Почему тогда снежинки, также состоящие из кристаллизованной воды, имеют белый цвет?
Жидкая вода, снег и лед состоят из одних и тех же молекул. Но почему жидкая вода и лед прозрачны, а снег имеет белый цвет? Все дело в их внутренней структуре
Вода может находиться в трех агрегатных состояниях — газообразном, жидком и твердом. В жидком состоянии вода прозрачна — свет видимой части спектра проходит через нее, не поглощаясь. Часть света отражается, часть рассеивается на молекулах воды, но большая часть проходит через ее толщу. При этом молекулы воды в жидком состоянии поглощают длины волн видимой части спектра очень слабо, поэтому это вещество нам кажется прозрачным.
Но на поглощение света влияют не только физические свойства самих молекул, но структура, в которой они расположены. Когда лед кристаллизуется, он образует монокристалл. В таком объекте все молекулы воды находятся в своих узлах кристаллической решетки, которая повторяется по всей внутренней структуре материала. В монокристалле нет внутренних границ, разделяющих его части, поэтому его можно рассматривать как «монолитный» объект.
Благодаря этому свет проходит через лед, претерпевая не так много эпизодов отражения и преломления, в отличие от снега. Снег тоже образован водой в твердой фазе, но он состоит из множества маленьких кристалликов. Попадая на такие кристаллы, свет рассеивается и преломляется на гранях кристаллов так, что разделяется на различные длины волн, как при попадании на призму. Такой процесс происходит на множестве снежинок сразу, и часть рассеянного излучения от каждой из них попадет в глаз наблюдателя. Так как белый цвет представляет собой совокупность всех длин волн видимого спектра, наш глаз воспринимает множество отраженных лучшей разных длин волн как один белый цвет.
И все же снег не всегда белый. Вода поглощает чуть больше излучения в красной части электромагнитного спектра, чем в фиолетовой. Поэтому в наш глаз при отражении от снега попадает чуть больше синего света. При этом, чем больше эпизодов отражения и рассеяния происходит, тем более интенсивными становятся синие лучи. Согласно Национальному центру по сбору данных о снеге и льде, чтобы заметить синий цвет в снегу, надо заглянуть в его толщу примерно на метр.
