رنگ برف: از فیزیک نور تا نشانگرهای محیطی تصور برف به عنوان یک رنگ سفید یکی از رایج‌ترین توهمات نوری در طبیعت است. در واقع، برف — رنگ‌ناک (بی‌رنگ) است و رنگ قابل مشاهده آن یک نتیجه پیچیده از تعامل نور خورشید با ساختار میکروسکوپی پوشش برفی است و می‌تواند نشان‌دهنده فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی باشد. 1. مبانی فیزیکی: چرا برف به نظر می‌رسد که سفید است؟ ключ به حل این مسئله در ساختار پوشش برفی و قوانین پراش نور (scattering) نهفته است. برف نه آب است بلکه یک ماتریس هوایی-یخی. او بیشتر از 90-95% از هوا را تشکیل می‌دهد که در یک شبکه پیچیده از کریستال‌های یخ و دانه‌ها محبوس شده است. پراش چندگانه (Multiple Scattering). وقتی نور به برف برخورد می‌کند، نه تنها جذب نمی‌شود بلکه با بی‌شمار مرزهای تقسیم‌بندی «یخ-هوا» در درون برف‌ها و بین آن‌ها برخورد می‌کند. در هر مرز، نور شکسته می‌شود و منعکس می‌شود. چون مرزهای کریستال‌های یخ به صورت تصادفی قرار دارند، نور به همه جهات پراش می‌یابد. حفظ طیف. یخ در محدوده طیف قابل مشاهده تقریباً انتخابی نیست: او تقریباً به یک میزان ضعیف همه طول موج‌ها را (از قرمز تا بنفش) جذب می‌کند. بنابراین، برخلاف آسمان آبی (که بیشتر نور کوتاه‌مدت آبی را که پراش می‌یابد — پراش رلهوی) در برف، تمام طیف قابل مشاهده پراش می‌یابد. ترکیب همه این امواج که به بازدیدکننده بازمی‌گردند، چشم و مغز انسان آن را به عنوان رنگ سفید — رنگ‌ناک، به طور کامل روشن — تفسیر می‌کنند. 2. ناهنجاری‌های رنگی: وقتی برف سفید نیست تغییرات از سفید نشان‌دهنده اختلال در پاکیزگی سیستم «یخ-هوا» و ورود عوامل اضافی است. برف آبی و بنفش. این توهم نیست بلکه یک واقعیت فیزیکی است. این پدیده در شکاف‌های عمیق یخچال‌ها، در لایه‌های تپه برفی یا در سایه دیده می‌شود. وقتی لایه برف بسیار ضخیم است (چند متر)، نور زمانی کافی برای عبور از داخل جسم برفی دارد. در این حالت، یخ شروع به نشان دادن جذب انتخابی ضعیف می‌کند: طول موج‌های بلندمدت (قرمز، زرد) به طور کمی بیشتر از طول موج‌های کوتاه‌مدت (آبی، بنفش) جذب می‌شوند. در نتیجه، نور آبی از لایه برف به بیرون بیرون می‌رود. این پدیده به عنوان پراش زیرسطحی شناخته می‌شود و مشابه آن است که آب اقیانوس را آبی می‌کند. مثال: غارهای یخی معروف در یخچال‌ها (مثلاً واتنایکول در ایسلن ... Читать далее