Ответ на этот вопрос имеет самое непосредственное отношение к оптике.
Представьте, что вы проснулись после сильного ночного снегопада — вы выглядываете в окно и видите, что всё вокруг белым-бело. Но ведь снег — это же вода! Если открыть водопроводный кран или взять кусочек льда из морозилки, то вода и лед обычно прозрачные. Итак, почему же тогда снег белый?
Если дело касается вопроса понимания того, как H2O, изначально прозрачное вещество, может превращаться во что-то белое, Кеннет Либбрехт, профессор физики Калифорнийского технологического института и автор сайта snowcrystals.com о физике снежинок, использует следующую аналогию. «Если взять кусок прозрачного стекла, например, оконного, а затем разбить его молотком на мелкие осколки... оно станет белым».
По словам Либбрехта, ключом к такому различию является взаимодействие света с одной плоской поверхностью (окно) по сравнению с многогранными поверхностями (битое стекло), и что эта же концепция применима к снегу.
По законам оптики, когда свет попадает на объект, он либо проходит через него, либо поглощается объектом, либо отражается от него. Когда свет падает на гладкую плоскую поверхность, такую как стекло или лед, его видимые лучи обычно проходят прямо насквозь без изменения своей траектории. И поскольку, согласно «Популярной науке», наши глаза видят объекты только за счет обработки световых волн, отраженных от объекта или поглощенных им, именно поэтому стекло и лед часто кажутся прозрачными.
Однако в случае с разбитым стеклом существует бесчисленное множество неровных поверхностей. Когда свет попадает на эти неровные поверхности, он отражается и рассеивается во всех направлениях. Это также относится к снежинкам, которые, по данным Университетской корпорации атмосферных исследований, состоят из сотен крошечных ледяных кристаллов, различных по форме и структуре. Поскольку свет, падающий на осколки стекла или снежинки, отражается одинаково, лучи включают в себя все составные цвета длины волны видимого света (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый), которые вместе выглядят белыми. Вот почему наш глаз «видит» белый цвет, когда мы смотрим на снег.
«Снежная радуга»
Хотя естественный цвет снега – белый, известно, что он может приобретать более гипнотизирующие оттенки.
По словам Либбрехта, снежный покров, айсберги и ледники иногда могут казаться голубыми, когда свет проникает внутрь них через трещины и расселины (вместо того, чтобы отражаться от их поверхности) и как бы «попадает в ловушку». При этом бесчисленные ледяные кристаллы рассеивают его на своем пути. Чем дальше проходит луч света, тем большее число раз он рассеивается. Поскольку вода и лед поглощают больше красного света, чем синего, когда световые лучи, наконец, выходят из толщи снега, мы видим отражающиеся более короткие синие волны, а не более длинные красные. Чем дольше повторяется рассеяние, тем заметнее будет синий оттенок. По предположению Национального центра данных по снегу и льду, для того, чтобы вообще увидеть какой-либо оттенок, необходима глубина снега не менее одного метра.
Также был задокументирован розовый или красноватый цвет снега, названный «арбузный» снег. Его цвет обусловлен разновидностью холодолюбивых красных пресноводных водорослей, обитающих в снежном покрове. Аналогичным образом, другие частицы и организмы тоже могут окрашивать снег. Из-за этого Либбрехт признает, что гипотетически снег мог бы иметь любой цвет радуги.
Таким образом, мы разобрались, откуда берется тот или иной оттенок снега; но, например, если вы увидите желтый снег, можно с уверенностью сказать, что в этом месте гуляли животные :)