Tại sao tuyết có màu trắng?

Nhưng nếu bạn bật vòi nước hoặc mở ngăn đá, bạn sẽ nhận thấy nước và đá lỏng thường có màu trong. Vậy, tại sao tuyết lại có màu trắng?

Khi muốn hiểu cách H₂O, một chất vốn dĩ trong suốt, có thể biến đổi thành một thứ gì đó màu trắng, Kenneth Libbrecht, giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ California, và là tác giả của snowcrystals.com, một trang web về vật lý của bông tuyết, đã mô tả với một ví dụ: "Nếu bạn lấy một mảnh kính, như khung cửa sổ, rõ ràng là trong, nhưng sau đó bạn lấy một cái búa ra và bạn đập tấm kính đó thành những mảnh kính nhỏ ... bây giờ nó lại thành màu trắng."

Libbrecht cho biết chìa khóa của sự khác biệt này là cách ánh sáng tương tác với một bề mặt đơn lẻ như cửa sổ so với các bề mặt nhiều mặt như kính vỡ và khái niệm tương tự cũng áp dụng cho tuyết.

Theo góc độ khoa học của quang học, khi ánh sáng chiếu vào một vật thể, nó sẽ được truyền đi (đi qua vật thể), bị hấp thụ hoặc phản xạ (bật ra khỏi vật thể).

Khi ánh sáng chiếu vào một bề mặt phẳng mịn như thủy tinh hoặc băng, các tia nhìn thấy của nó thường truyền thẳng qua mà đường đi của chúng không bị nhiễu. Và bởi vì mắt của chúng ta chỉ nhìn thấy các vật thể bằng cách xử lý các sóng ánh sáng bị phản xạ từ hoặc bị hấp thụ bởi một vật thể, đây là lý do tại sao thủy tinh và nước đá thường có vẻ trong.

Tuy nhiên, trong trường hợp kính vỡ, vô số bề mặt không bằng phẳng hiện đang tồn tại. Khi ánh sáng chiếu vào các bề mặt không đều này, nó sẽ phản xạ và tán xạ theo mọi hướng. Điều này cũng đúng với những bông tuyết, được tạo thành từ hàng trăm tinh thể băng cực nhỏ khác nhau về hình dạng và cấu trúc.

Vì ánh sáng chiếu vào các mảnh thủy tinh hoặc bông tuyết bị phản xạ trở lại như nhau nên những tia sáng này bao gồm tất cả các màu có bước sóng tổng hợp của ánh sáng nhìn thấy (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm và tím), cùng với nhau, chúng trông có màu trắng. Đây là lý do tại sao mắt chúng ta "nhìn thấy" màu trắng khi chúng ta nhìn vào tuyết.

Theo Libbrecht, các lớp băng tuyết, núi băng và sông băng đôi khi có thể có màu xanh lam khi ánh sáng đi vào bụng chúng qua các vết nứt và kẽ hở (chứ không phải phản xạ khỏi bề mặt của chúng) và bị mắc kẹt.

Khi ánh sáng này di chuyển trong băng tuyết, vô số tinh thể băng phân tán nó trên hành trình. Nó di chuyển càng xa, số lần phân tán càng nhiều. Vì nước và băng ưu tiên hấp thụ nhiều ánh sáng đỏ hơn ánh sáng xanh lam, khi các tia sáng cuối cùng thoát ra khỏi các lớp tuyết, các bước sóng màu xanh lam ngắn hơn là các bước sóng màu đỏ dài hơn phản xạ về phía mắt chúng ta. Sự phân tán lặp lại càng lâu, màu xanh lam sẽ càng đáng chú ý.

Tuyết có màu hồng hoặc đỏ - biệt danh "tuyết dưa hấu" - cũng đã được ghi nhận. Màu sắc của nó giống một loại tảo nước ngọt ưa lạnh sống trong lớp băng tuyết, có màu đỏ. Tương tự, các hạt và sinh vật khác cũng có thể nhuộm màu tuyết. Vì điều này, Libbrecht thừa nhận rằng, theo giả thuyết, tuyết có thể giả định bất kỳ màu nào của cầu vồng.