Почему снег белый? Клуб почемучек

Здравствуйте, дорогие читатели и участники “Клуба почемучек“! Как всегда по пятницам у меня в блоге новый выпуск Клуба. К нам в Крым сегодня наконец-то пришла зима, и я рада, что сегодняшний вопрос как раз будет по сезону. Итак, сегодня я отвечаю на вопрос мамы Маргариты и ее трехлетней дочки

Мы уже с вами изучали вопрос, почему снег блестит. Но вот о том, почему у снега белый цвет, мы не говорили. Чтобы ответить на этот вопрос, нам понадобится познакомиться с такими сложными физическими понятиями как цвет и свет, сделать несколько простых опытов и экспериментов, а в самом конце узнать, какого же все-таки цвета снег.

Действительно, почему мы видим снег белым, яблоко – зеленым, а апельсин – оранжевым? Что это такое – цвет предмета? Все ли люди видят его одинаковым? Давайте разбираться.

Если говорить очень упрощенно (а именно так мы и будем объяснять трехлетнему малышу), то цвет предмета – это свет, отраженный от него, который пришел в наш глаз. Без света нет и цвета. 

Вывод: Цвет предмета – свойство субъективное (т.е. в разных условиях он будет разным). А второй вывод – что для того, чтобы увидеть цвет (да и вообще сам предмет) нам нужен свет.

Для ответа на этот вопрос нам надо проследить за солнечным лучиком (или лучом от лампы). Вот он летит от источника света, пока не упрется в какую-нибудь преграду. Например, нашу игрушку. Теперь все зависит от того материала, из которого она сделана. Для луча света все материалы делятся, условно говоря, на три группы: которые этот луч света пропускают через себя, которые луч света поглощают (т.е. он так больше и не выходит из них), и те, которые этот луч света отражают от себя (он отскакивает от них как теннисный мячик от ракетки). Если луч света проходит насквозь материала, нам он кажется прозрачным. Если полностью поглощают, то он нам кажется черным. Если полностью отражает, то он нам кажется белым. А вот если предмет поглощает и отражает луч света не полностью, то мы и видим цвет у предмета.

Задание:

Значит, мы видим предмет цветным, когда он частично отражает падающий на него свет. Но почему цвета получаются разными? Дело в том, что луч обычного света, который мы называем “белый”, на самом деле состоит сразу из нескольких цветов (физики называют это “спектр“). Если бы мы могли расщепить его, мы бы это увидели. Но как его расщепить? Очень просто – нам нужна призма! Оптическая призма – это такой специальный кусок стекла: верхняя и нижняя стороны у него – треугольники, а боковые стороны – прямоугольники. Луч света, попадая в призму отражается в ней и преломляется (отклоняется со своего пути). И когда выходит из нее, то разделяется на составляющие части. И тогда мы видим… радугу! Это явление называется сложным словом “дисперсия” и впервые открыл ее Ньютон, разложив луч света в спектр при помощи такой же оптической призмы.

Призма разлагает луч солнечного света на спектр

Но если у вас дома нет призмы, не беда! Ее можно смоделировать с помощью других средств. Поищите с малышом, где у вас дома живет радуга? Например, у нас она живет в ванной: лучи света от настенных светильников отражаются от края зеркала и “пускают” радугу на стиральную машинку. А еще радуга живет в аквариуме: каждый день в определенное время суток луч света попадает под нужным углом в окошко и отражается от стенок аквариума, пуская на стену очень четкую и длинную радугу.

Луч света, проходя через стенки аквариума, разлагается на спектр

Да что зеркало и аквариум? Даже в миске с водой живет радуга! Давайте ее рассмотрим?

На большом фото Катя делает опыт по разложению солнечного луча на спектр. На маленьком фото вверху видно, какая радуга получится в результате.

Теперь мы знаем, что лучик обычного белого света состоит из нескольких частей разного цвета. И когда он падает на какой-то предмет и частично поглощается, а частично отражается им, то видимый цвет этого предмета будет зависеть от того, какую часть спектра поглотил, а какую отразил материал, из которого сделан предмет. Если материал поглощает все цвета из луча, кроме желтого, то предмет нам будет видится как желтый. Если поглощает все, кроме красного – как красный. Если все, кроме красного и желтого, то как оранжевый. Вот как все просто!

А теперь вернемся к снегу. Каждая отдельная снежинка, из которых состоит сугроб, это замерзшая вода. Т.е. лед. А лед прозрачен. И каждая снежинка по-отдельности прозрачна. Это хорошо видно на макрофотографиях.

Снежинка (фото Андрея Осокина)

Снежинка состоит из шестиугольных кристалликов льда. Лед пропускает через себя солнечный свет. Значит, и сугроб снега должен был бы быть прозрачным? Но это не так. Каждая снежиночка в сугробе состоит из прозрачных кристалликов льда. Свет многократно преломляется и отражается в этих кристалликах, переходя от снежинки к снежинке. И в конце-концов весь свет выходит наружу, попадая и в наш глаз. Поэтому мы видим сугроб снега белым.

Снег состоит из тысяч и тысяч снежинок

Ощущение цвета, как я уже говорила, бывает очень субъективным. Например, тот цвет, который большинство людей видит и называет оранжевым, мой сын-дальтоник видит как зеленый. Он не может найти оранжевый мячик в зеленой траве, хотя для большинства из нас это не составит никакого труда.

Кроме того, есть такое понятие как “адаптивность зрения”. При разном освещении, в разных ситуациях свет, который отражается от предмета и воспринимается нами как “цвет” бывает не таким как мы его видим. Но наш мозг, из опыта зная каким “должен быть” цвет предмета, сам корректирует восприятие цвета. Например, все знают, что лист обычной бумаги для принтера – белого цвета. И мы видим его белым и в тени, и на солнышке, и в разных частях комнаты. Проведите с малышом эксперимент:

Материалы: лист бумаги, фотоаппарат

Вывод: Цвет предмета зависит не только от материала, из которого он сделан, но и от освещающего его и отражающегося на нем света.

1. Таким мы видим белый лист бумаги в идеале 2. Белый лист рядом с красной кофтой               3. Белый лист в комнате при естественном освещении 4. Белый лист в комнате около шкафа               5. Белый лист на подоконнике

И если внимательно и беспристрастно посмотреть на снег, то малыш тоже увидит, что он не совсем белый. В сумерках он голубой. На ярком солнце – желтоватый. А какие еще оттенки снега вы с малышом сможете найти?

Прочитайте стихотворение и потом в течении дня тоже постарайтесь увидеть все эти цвета снега.

Вверху вид из нашего окна на снег в полдень. Внизу  – снег в сумерках

Утром солнечно, морозно,

Мы идем гулять с тобой,

А на веточках березы

Снег небесно-голубой.

Вон синичка полетела,

На окне – смотри! – снегирь!

Снег повсюду белый-белый,

Точно сливочный пломбир.

За спиной портфель тяжелый,

Возвращаемся вдвоем.

Снег кружится желтый-желтый

Высоко под фонарем.

Вот и ночь. На ветках иней.

В окнах гаснет желтый свет.

И сверкает синий-синий,

Словно звезды, синий снег.

(А.Павлова)

А вот какими разноцветными увидел снежные вершины Гималаев художник Николай Рерих. Белые, голубые, зеленоватые, розовые, сиреневые, желтые… Правда красиво? А ведь это все просто белый снег!

Кроме того, снег может и при обычном белом освещении быть разноцветным. Например, тающий снег имеет серый оттенок. А в высоких широтах снег может стать красным! Например, на Северном Урале, в Арктике, на Земле Франца-Иосифа иногда наблюдается такое явление, как покраснение снега. Причем и вкус у него меняется – становится похожим на арбуз! Виноваты в этом крошечные водоросли хламидомонады (Chlamydomonas nivalis), которые живут и размножаются на снегу, несмотря на низкую температуру. 

А в 2010 году в Краснодарском крае выпал желтый снег! Произошло это из-за того, что сюда долетел теплый ветер из Африки. Он принес с собой тучи песка, которые и придали снегу окраску от светло-бежевой до коричневой. 

Вот такие удивительные цвета бывают у снега. 

Надеюсь, Маргарите и ее доченьке понравился мой ответ ?