Waarom is sneeuwwit als het water helder is? De meesten van ons erkennen dat water, in pure vorm, kleurloos is. Onzuiverheden zoals modder in een rivier zorgen ervoor dat water meerdere andere tinten kan aannemen. Sneeuw kan neem andere tinten aan ook, afhankelijk van bepaalde voorwaarden. Zo kan de kleur van sneeuw, wanneer verdicht, een blauwe tint krijgen. Dit komt vaak voor in het blauwe ijs van gletsjers. Toch lijkt sneeuw meestal wit en de wetenschap vertelt ons waarom.
Gevarieerde kleuren van sneeuw
Blauw en wit zijn niet de enige kleuren van sneeuw of ijs. Algen kunnen op sneeuw groeien, waardoor ze meer rood, oranje of groen lijken. Onzuiverheden in de sneeuw zal het verschijnen als een andere kleur, zoals geel of bruin. Door vuil en puin in de buurt van een weg kan sneeuw grijs of zwart lijken.
Anatomie van een sneeuwvlok
Het begrijpen van de fysieke eigenschappen van sneeuw en ijs helpt ons de kleur van sneeuw te begrijpen. Sneeuw zijn kleine ijskristallen aan elkaar vast zitten. Als je alleen naar een enkel ijskristal zou kijken, zou je zien dat het helder is, maar sneeuw is anders. Wanneer sneeuw zich vormt, hopen zich honderden kleine ijskristallen op om de sneeuwvlokken te vormen die we kennen. Sneeuwlagen op de grond zijn meestal luchtruimte, omdat er veel lucht vult in de zakken tussen donzige sneeuwvlokken.
Eigenschappen van licht en sneeuw
Gereflecteerd licht is waarom we in de eerste plaats sneeuw zien. Zichtbaar licht van de zon bestaat uit een reeks golflengten van licht die onze ogen interpreteren als verschillende vormen en kleuren. Wanneer licht iets raakt, worden verschillende golflengten geabsorbeerd of teruggekaatst naar onze ogen. Terwijl sneeuw door de atmosfeer valt en op de grond landt, weerkaatst licht op het oppervlak van de ijskristallen, die meerdere facetten of "gezichten" hebben. Een deel van het licht die sneeuw raakt, wordt gelijkmatig terug verspreid in alle spectrale kleuren, en aangezien wit licht bestaat uit alle kleuren in het zichtbare spectrum, nemen onze ogen wit waar sneeuwvlokken.
Niemand ziet één sneeuwvlok tegelijk. Meestal zien we enorme miljoenen sneeuwvlokken op de grond liggen. Als licht de sneeuw op de grond raakt, zijn er zoveel locaties waar licht kan worden gereflecteerd dat geen enkele golflengte consistent wordt geabsorbeerd of gereflecteerd. Daarom zal het grootste deel van het witte licht van de zon die op de sneeuw valt, worden gereflecteerd als wit licht, dus we nemen ook witte sneeuw op de grond waar.
Sneeuw is kleine ijskristallen en ijs is doorschijnend, niet transparant zoals een ruit. Licht kan niet gemakkelijk door ijs gaan en verandert van richting of weerkaatst vanuit de hoeken van binnenoppervlakken. Omdat licht heen en weer stuitert in het kristal, wordt er wat licht gereflecteerd en wordt er weer wat geabsorbeerd. De miljoenen ijskristallen die stuiteren, reflecteren en licht absorberen in een laag sneeuw, leiden naar een neutrale grond. Dat betekent dat er geen voorkeur is dat de ene kant van het zichtbare spectrum (rood) of de andere (violet) wordt geabsorbeerd of gereflecteerd, en al dat stuiteren komt neer op wit.
De kleur van gletsjers
IJsbergen gevormd door opeenhoping en verdichting van sneeuw, gletsjers zien er vaak uit blauw in plaats van wit. Hoewel opgehoopte sneeuw veel lucht bevat die de sneeuwvlokken scheidt, zijn gletsjers anders omdat gletsjerijs niet hetzelfde is als sneeuw. Sneeuwvlokken hopen zich op en worden samen gepakt om een stevige en mobiele ijslaag te vormen. Veel van de lucht wordt uit de ijslaag geperst.
Licht buigt als het in diepe ijslagen komt, waardoor steeds meer van het rode uiteinde van het spectrum wordt geabsorbeerd. Naarmate rode golflengten worden geabsorbeerd, komen blauwe golflengten meer beschikbaar om terug te reflecteren naar je ogen. Zo wordt de kleur van het gletsjerijs dan blauw.
Experimenten, projecten en lessen
Er is geen tekort aan geweldig sneeuwwetenschappelijke projecten en experimenten beschikbaar voor docenten en studenten. Daarnaast is er een prachtig lesplan over de relatie tussen sneeuw en licht te vinden in de Fysica Centrale bibliotheek. Met slechts minimale voorbereiding kan iedereen dit experiment op sneeuw voltooien. Het experiment is gemodelleerd naar een experiment dat is uitgevoerd door Benjamin Franklin.