Pourquoi la neige est-elle blanche si l’eau est claire ? La plupart d’entre nous reconnaissent que l’eau, sous sa forme pure, est incolore. Les impuretés, comme la boue d’une rivière, permettent à l’eau de prendre de multiples autres teintes. Elle 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. C’est un phénomène courant dans la glace bleue des glaciers. Pourtant, elle apparaît le plus souvent blanche, et la science nous dit pourquoi.
Anatomie d’un flocon de neige
La compréhension des propriétés physiques de la neige et de la glace nous aide à comprendre la couleur de la neige. Elle est constituée de minuscules cristaux de glace collés ensemble. Si vous regardiez un seul cristal de glace, vous verriez qu’il est clair, mais que la neige est différente. Lorsqu’elle se forme, des centaines de minuscules cristaux de glace s’accumulent pour former les flocons de neige que nous connaissons bien. Les couches de neige sur le sol sont principalement de l’espace aérien, car beaucoup d’air remplit les poches entre les flocons pelucheux.
Propriétés de la lumière et de la neige
La lumière réfléchie est la raison pour laquelle nous la voyons en premier lieu. La lumière visible du soleil est composée 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 est réfléchie par la surface des cristaux de glace, qui ont de multiples facettes ou « visages ». Une partie de la lumière qui frappe la neige est diffusée de manière égale dans toutes les couleurs du spectre, et comme la lumière blanche est composée de toutes les couleurs du spectre visible, nos yeux perçoivent des flocons de neige blancs.
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Personne ne voit un flocon à la fois. Habituellement, nous voyons d’énormes millions de flocons qui recouvrent le sol. Lorsque la lumière frappe la neige au sol, il y a tellement d’endroits où la lumière peut être réfléchie qu’aucune longueur d’onde n’est absorbée ou réfléchie de façon constante. Par conséquent, la majeure partie de la lumière blanche du soleil frappant la neige sera réfléchie sous forme de lumière blanche, de sorte que nous percevons également la neige blanche au sol.
Elle est constituée de minuscules cristaux de glace, et la glace est translucide, et non 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. Comme la lumière rebondit à l’intérieur du cristal, une partie de la lumière est réfléchie et une autre 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 pas de préférence pour qu’un côté du spectre visible (rouge) ou l’autre (violet) soit absorbé ou réfléchi, et tout ce rebondissement s’additionne au blanc.
La couleur des glaciers
Montagnes de glace formées par l’accumulation et le compactage de la neige, les glaciers ont souvent un aspect bleu plutôt que blanc. 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 que la neige. Les flocons s’accumulent et se tassent pour former une couche de glace solide et mobile. Une grande partie de l’air est expulsée de la couche de glace.
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La lumière se courbe lorsqu’elle pénètre dans les couches de glace profondes, ce qui entraîne l’absorption d’une partie de plus en plus importante 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 être réfléchies vers vos yeux. Ainsi, la couleur de la glace de glacier apparaîtra alors bleue.
Expériences, projets et leçons
Les projets et les expériences en sciences ne manquent pas pour les éducateurs et les étudiants. En outre, un merveilleux plan de cours sur la relation entre elle et la lumière se trouve dans la bibliothèque centrale de physique. Avec un minimum de préparation, n’importe qui peut réaliser cette expérience sur la neige. L’expérience a été conçue sur le modèle de celle réalisée par Benjamin Franklin