Tudja-e, hogy miért pont fehér a hó?

2019.05.21. 06:55

Minden alkalommal, amikor havazik, és a világ fehérbe borul, felmerül a kérdés: vajon miért fehér a hó? A régi népmesék úgy magyarázták, hogy Holle anyó rázta ki a tollas paplanját, egyes spirituális magyarázatok szerint viszont az angyalok szeretete hullik ilyenkor ránk. A téli ünnepek körül mindenki egységesen szurkol a fehér karácsonynak, és már ez is azt mutatja, hogy milyen mély kulturális összefüggés lehet a havazás és annak a feltűnően tiszta, csillogó fehér színe között.

A hó 0 Celsius-fok alatt képződött csapadék, amely vízpárát tartalmazó levegő további lehűlésével jön létre, amikor a képződött jégrészecskék kristályosan további jégrészecskékké fagynak, és hókristállyá egyesülnek. Laza, könnyű szerkezetű, amíg külső hatás nem éri. Eddig egyszerűnek látszik, de valójában mégsem az.

A havas táj egyértelműen fehérnek látszikForrás: pexels.com

Miután az egyértelmű, hogy sem a víz, sem pedig a jég nem fehér, így jogos a kérdés a hó színét illetően. Ahhoz, hogy világosabb képet kapjunk arról, hogy miért tűnik fehérnek a hó, először meg kell néznünk, hogy mi a szín, illetve a színlátás.

A szemünk olyan szenzor, amely az elektromágneses sugárzás egy adott spektrumát érzékeli, ezt nevezzük a látható fény spektrumának.

Csapok (kúp alakú) és pálcikák elhelyezkedése az emberi szem fényérzékelő sejtjeibenForrás: Science Photo Library/ROGER HARRIS/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Roger Harris/Science Photo Libra

A spektrum különböző hullámhosszait vagy intervallumait különböző színekként érzékeljük:

a hosszabb hullámok vörösnek tűnnek számunkra, míg a rövidebb hullámok kéknek. A fény, amikor elér egy objektumot, áthaladhat rajta, kölcsönhatásba léphet vele, vagy teljesen visszaverődhet róla.

Képesek vagyunk egymillió színt elkülöníteni egymástól

A szemünkbe jutó fényt a szemlencse a szem hátsó felszínét borító ideghártyára, a retinára fókuszálja, ahol apró érzékelők milliói helyezkednek el. Ezek kétféle fotoreceptort tartalmaznak: a csapokat, amelyek a színlátásért, és a pálcikákat, melyek a szürkületi, a fekete-fehér látásunkért felelősek.

Az emberi szem csodálatosan működikForrás: pexels.com

A tárgyak különböző színeket vesznek fel, és ezzel leszünk képesek megkülönböztetni a tárgyakat: a tárgy felületéről visszaverődő fény hullámhossza, tehát a színe alapján. Legalább két receptor interakciója kell ahhoz,

hogy az agy összehasonlíthassa a jeleket, és így meghatározhassa a fény színét és annak intenzitását.

Színlátásunkat alapvetően két képességünk befolyásolja: a színidentifikáció, azaz, hogy képesek vagyunk-e helyesen megnevezni a színeket, illetve a színdiszkrimináció, tehát a különböző színek megkülönböztetésének képessége. Egy egészséges ember legalább egymillió színt képes elkülöníteni egymástól.

A hó különálló jégkristályokból tevődik össze

Ha egy maroknyi jeget leteszünk egy maroknyi hó mellé, akkor elég szembetűnő a különbség: a színeik ugyanis egyáltalán nem egyeznek meg. Az egyik pont úgy néz ki, mint a szilárd halmazállapotú, de átlátszó víz, a másik pedig csillogó fehér színben pompázik, és egyáltalán nem tűnik átlátszónak.

A hó jégkristályokból állForrás: pexels.com

 

A fény minden frekvenciája visszaverődik

Az érzékelt megjelenést a tárgyak alakja és a mérete is meghatározza. A hó sok apró jégkristályból áll, és amikor a fény találkozik vele, akkor áthalad az első kristályrétegen, és közben „kicsit elhajlik”. Innen átjut egy új kristályba, és ez a folyamat újra és újra megismétlődik.

Más színekkel összevetve tűnik csak igazán fehérnekForrás: pexels.com

Miután azonban a tiszta jég áttetsző (alig nyeli el a fényt, és a sugarak többsége csak áthalad rajta), ennek a fénynek a színe nem változik, és ezért még mindig fehérnek látjuk, amikor kilép a jégkristályból, hogy így érjen el a retinánkhoz. A hóban lévő jégkristályok kis mérete miatt lesz a hó „matt, de csillogó” megjelenésű.

Egyértelműnek tűnik a kontrasztForrás: pexels.com

Míg a sima tárgyak tükörként verik vissza a fényt, a durva felületek ezt inkább szétszórják, de az is fontos, hogy honnan nézzük azokat. A hóban található kristályok simák, így mindegyik visszatükrözi a fényt, ám amikor újra összekapcsolódnak, általánosan szétszórnak. Így lehet bizonyos körülmények között a hó kék, lila vagy akár rózsaszín árnyalatú is.

A színek összessége fehéret ad

Miután a hó különálló jégkristályokból áll, ezért amikor a fény be-, majd kilép a hó legfelső rétegében található kristályokba, mindig új irányba indul tovább, ahogy elérte a következő jégkristályt. A fény a kristályok között „vergődik”, és a folyamat végén a havon nem, de a jégen át tud haladni. A hó esetében ugyanott lép ki, ahol beérkezett.

Egy vízcsepp mellett látszik igazán jól a különbségForrás: pexels.com

A másik fontos magyarázat, hogy a fehér fényben a szivárvány minden színe keveredik; a Nap fénye (fehér fény) ugyanis egyesíti az összes színt. Mindig, minden földi tárgyra fehér fény esik (akár a felhőkön át is), de csak azt a színt veri vissza, amelyiket anyagánál vagy a felületén lévő anyagnál fogva visszaverni képes. Mi ilyen színűnek látjuk majd. A fehér anyagok a rájuk eső teljes fényt, tehát a szivárvány minden színét visszaverik.

A jég átlátszónak tűnik, de nem azForrás: pexels.com

Miután a hó apró kristályokból áll, ezért a részecskék a fény „színeit” szabálytalanul keverve, teljesen visszaverik, és pont ezért látjuk őket fehérnek. Tehát úgy is magyarázhatjuk a jelenséget, hogy azért fehér a hó, mert minden színt visszaver. A fehér gyűjtőszín, és a színek összessége pedig nem mást, mint fehéret ad.