Pourquoi la neige est-elle blanche?

Pourquoi la neige est-elle blanche si l'eau est claire? La plupart d'entre nous reconnaissons que l'eau, à l'état pur, est incolore. Les impuretés comme la boue dans une rivière permettent à l'eau de prendre plusieurs autres teintes. La neige peut également prendre d'autres teintes, selon certaines conditions. Par exemple, la couleur de la neige, lorsqu'elle est compactée, peut prendre une teinte bleue. Ceci est courant dans la glace bleue des glaciers. Pourtant, la neige apparaît le plus souvent blanche, et la science nous dit pourquoi.

Couleurs de neige variées

Le bleu et le blanc ne sont pas les seules couleurs de la neige ou de la glace. Les algues peuvent pousser sur la neige, la faisant apparaître plus rouge, orange ou verte. Les impuretés dans la neige la feront apparaître comme une couleur différente, comme le jaune ou le brun. La saleté et les débris près d'une route peuvent faire apparaître la neige grise ou noire.

Anatomie d'un flocon de neige

Comprendre les propriétés physiques de la neige et de la glace nous aide à comprendre la couleur de la neige. La neige est de minuscules cristaux de glace collés ensemble. Si vous regardiez un seul cristal de glace seul, vous verriez qu'il est clair, mais la neige est différente. Lorsque la neige se forme, des centaines de minuscules cristaux de glace s'accumulent pour former les flocons de neige que nous connaissons. Les couches de neige au sol sont principalement de l'espace aérien, car beaucoup d'air se remplit dans les poches entre les flocons de neige moelleux.

Propriétés de la lumière et de la neige

La lumière réfléchie est la raison pour laquelle nous voyons de la neige en premier lieu. La lumière visible du soleil est constituée d'une série de longueurs d'onde de lumière que nos yeux interprètent comme des formes et des couleurs différentes. Lorsque la lumière frappe quelque chose, différentes longueurs d'onde sont absorbées ou réfléchies vers nos yeux. Lorsque la neige tombe dans l'atmosphère pour atterrir sur le sol, la lumière se reflète sur la surface des cristaux de glace, qui ont de multiples facettes ou «faces». Une partie de la lumière qui frappe la neige est diffusée de manière égale dans toutes les couleurs spectrales, et comme la lumière blanche est composée de toutes les couleurs du spectre visible, nos yeux perçoivent des flocons de neige blancs.

Personne ne voit un flocon de neige à la fois. Habituellement, nous voyons d'énormes millions de flocons de neige recouvrant le sol. Lorsque la lumière frappe la neige au sol, il y a tellement d'endroits où la lumière doit être réfléchie qu'aucune longueur d'onde unique n'est systématiquement absorbée ou réfléchie. Par conséquent, la majeure partie de la lumière blanche du soleil frappant la neige se reflétera sous forme de lumière blanche, nous percevons donc également de la neige blanche sur le sol..

La neige est de minuscules cristaux de glace et la glace est translucide, pas transparente comme une vitre. La lumière ne peut pas passer facilement à travers la glace et change de direction ou se reflète sur les angles des surfaces intérieures. Parce que la lumière rebondit d'avant en arrière dans le cristal, une partie de la lumière est réfléchie et une partie est absorbée. Les millions de cristaux de glace qui rebondissent, réfléchissent et absorbent la lumière dans une couche de neige conduisent à un sol neutre. Cela signifie qu'il n'y a aucune préférence pour qu'un côté du spectre visible (rouge) ou l'autre (violet) soit absorbé ou réfléchi, et tout ce rebond s'ajoute au blanc.

La couleur des glaciers

Montagnes de glace formées par l'accumulation et le compactage de la neige, les glaciers semblent souvent bleus plutôt que blancs. Alors que la neige accumulée contient beaucoup d'air séparant les flocons de neige, les glaciers sont différents car la glace glaciaire n'est pas la même chose que la neige. Les flocons de neige s'accumulent et se rassemblent pour former une couche de glace solide et mobile. Une grande partie de l'air est expulsée de la couche de glace.

La lumière se courbe lorsqu'elle pénètre dans les couches profondes de glace, ce qui entraîne l'absorption de plus en plus de l'extrémité rouge du spectre. À mesure que les longueurs d'onde rouges sont absorbées, les longueurs d'onde bleues deviennent plus disponibles pour se refléter dans vos yeux. Ainsi, la couleur de la glace du glacier apparaîtra alors en bleu.

Expériences, projets et leçons

Il n'y a pas de pénurie de projets et d'expériences impressionnants de science de la neige disponibles pour les enseignants et les étudiants. De plus, un merveilleux plan de leçon sur la relation entre la neige et la lumière se trouve dans la bibliothèque de Physics Central. Avec une préparation minimale, tout le monde peut terminer cette expérience sur la neige. L'expérience a été modelée sur celle réalisée par Benjamin Franklin.