En hiver, la neige tombe du ciel. Elle recouvre le sol et le rend entièrement blanc. Pourtant, si on y réfléchit, la neige est en réalité de l'eau gelée. L'eau et la glace étant transparentes, pourquoi la neige paraît-elle blanche ?
Pour comprendre cette question, il est nécessaire de comprendre les propriétés de la lumière, la structure de la glace et la forme des cristaux de neige. Nous allons ici expliquer en détail, d'un point de vue scientifique, pourquoi la neige apparaît blanche
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Qu'est-ce que la neige, au juste ?
La neige est un ensemble de cristaux de glace qui se forment lorsque la vapeur d'eau contenue dans l'air gèle
La neige se forme dans les nuages selon le processus suivant :
1. La vapeur d’eau se refroidit et se transforme en cristaux de glace.
2. Les cristaux prennent une forme hexagonale.
3. Les cristaux s’agglomèrent pour former des flocons de neige.
4. Ils deviennent lourds et tombent au sol.
Les cristaux de neige qui se forment à ce stade présentent essentiellement une structure hexagonale symétrique, due à la structure de liaison des molécules d'eau
Chaque flocon de neige est composé de glace transparente, ce qui signifie qu'il s'agit essentiellement d'une substance transparente
Alors pourquoi la neige paraît-elle blanche lorsqu'elle s'accumule ?
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Les bases de la lumière - Comment voyons-nous les couleurs ?
Tout d'abord, comprenons comment nous percevons les couleurs
La lumière du soleil apparaît blanche au premier abord, mais il s'agit en réalité d'un mélange de lumières de différentes couleurs
Ce
le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet
sont des lumières de différentes longueurs d'onde, telles que
Ce phénomène est appelé dispersion de la lumière, et lorsque la lumière traverse un prisme, elle se décompose en les couleurs de l'arc-en-ciel
La couleur d'un objet est déterminée par les trois facteurs suivants :
1. Absorption de la lumière ;
2. Réflexion de la lumière ;
3. Diffusion de la lumière.
Par exemple :
• Feuilles → Réfléchissent la lumière verte
• Charbon de bois → Absorbe presque complètement la lumière (noir)
• Papier → Réfléchit beaucoup de lumière (blanc)
Autrement dit, un objet qui apparaît blanc
est un objet qui réfléchit toutes les couleurs de la lumière de manière égale.
Snow correspond également à ces critères
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La principale raison pour laquelle la neige paraît blanche est la diffusion de la lumière
La neige apparaît blanche
en raison de la diffusion de la lumière.
Lorsque la lumière frappe la neige, elle rebondit sur les cristaux de glace qui la composent dans toutes les directions
Ce phénomène
diffusion de la lumière
est appelé
Voici ce qui se passe à l'intérieur de la neige :
Lumière du soleil
↓
Frappe un flocon de neige
↓
Se réfléchit
↓
Frappe un flocon de neige voisin
↓
Se réfléchit à nouveau
↓
Frappe un autre flocon de neige
dans la neige
, la lumière se reflète des dizaines de fois
En conséquence
, • toutes les couleurs de la lumière sont réfléchies de manière égale,
• et elle apparaît blanche à nos yeux.
Voici comment ça fonctionne
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Pourquoi la neige est-elle blanche alors que la glace est transparente ?
C'est le point le plus mystérieux
La glace est transparente.
L'eau est transparente.
Mais la neige est blanche
La raison est
La présence d'air
La neige n'est pas que de la glace
Glace + Air
est
La structure de la neige est en réalité assez meuble
de son volume
plus de 90 %
On dit que
La présence d'air entre les cristaux de glace entraîne :
• Glace → Réfraction
• Air → Réfraction
• Interface → Réflexion
est répété
À ce stade, il est important
Réfraction
et
réflexion
.
La lumière change de direction à la frontière entre différents matériaux
Dans la neige
Glace ↔ Air
Glace ↔ Air
Glace ↔ Air
Il existe des milliers de frontières de ce type
Cela provoque une diffusion complexe de la lumière
Voilà pourquoi la neige apparaît blanche
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Pourquoi la neige fraîche paraît particulièrement blanche
La neige fraîchement tombée paraît particulièrement blanche
Ceci s'explique par la forme magnifique des cristaux
Caractéristiques de la neige fraîche
: • Cristaux intacts
• Riche en air
• Surface fine
Cela entraîne une forte diffusion de la lumière
Autrement dit
Plus la dispersion est importante, plus elle paraît blanche
Voilà ce que cela signifie
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Quand la neige perd sa blancheur
En réalité, la neige n'est pas toujours d'un blanc pur
La couleur change en fonction des conditions
① Neige fondue
Lorsque la neige fond, elle se transforme en eau
Comme l'eau est transparente,
la blancheur disparaît.
C'est parce qu'il y a moins d'air dans la neige
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② Neige compressée
La neige dans les stations de ski est compactée
Comme il y a moins d'air
, la diffusion de la lumière est réduite
et la lumière apparaît légèrement grisâtre.
Il arrive parfois que cela se produise
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③ Neige sale
La neige sur les routes devient noire
Il s'agit de
• terre
• gaz d'échappement
• déchets
C'est parce qu'elles absorbent la lumière
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Pourquoi la neige paraît parfois bleue
Lorsque la neige s'accumule en grande quantité, elle peut paraître bleue
Par exemple :
• Glaciers
• Grottes de neige
• Neige profonde
Et ainsi de suite
c'est
La diffusion de Rayleigh
est impliquée.
À l'intérieur de la glace :
• Lumière rouge → facilement absorbée
• Lumière bleue → facilement diffusée
Elle peut donc paraître bleuâtre
C’est le même principe qui explique pourquoi les glaciers apparaissent bleus
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- Forme de flocon de neige
Les flocons de neige se présentent en réalité sous d'innombrables formes
Cela varie en fonction de la température et de l'humidité
célèbre pour ses recherches sur la neige
Ukichiro Nakaya
un physicien japonais
Il est célèbre pour ses travaux sur la neige artificielle
« La neige est une lettre envoyée du ciel »
Il a laissé les mots suivants
Les recherches ont révélé
: • Des cristaux en forme de plaquettes
• Des cristaux en forme d’aiguilles
• Des cristaux dendritiques
J'ai constaté qu'il existe de nombreuses formes différentes
Mais en tout cas, fondamentalement
Structure de diffusion de la lumière
Il paraît blanc parce qu'il a
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Pourquoi la neige est-elle si éblouissante ?
Se trouver dehors par une journée de neige peut être éblouissant
C'est de la neige
réflectivité très élevée
Avoir
La réflectivité de la neige est
80〜90％
On dit que..
Cela signifie qu'il réfléchit la majeure partie de la lumière du soleil
Par conséquent, dans les montagnes enneigées
Cécité des neiges
(kératite causée par les rayons ultraviolets)
Cela peut parfois arriver
Voilà pourquoi il vous faut des lunettes de soleil pour skier ou faire de l'alpinisme
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résumé
Voici un résumé des raisons pour lesquelles la neige apparaît blanche :
1. La neige est composée de cristaux de glace.
2. Une grande quantité d'air se trouve entre les cristaux.
3. La lumière se réfléchit plusieurs fois à l'interface entre la glace et l'air.
4. La lumière est diffusée dans toutes les directions.
5. Toutes les couleurs de la lumière sont réfléchies de manière égale.
Par conséquent, à nos yeux
La neige paraît blanche
Voilà pourquoi
Autrement dit, la blancheur de la neige
Un phénomène naturel causé par la diffusion de la lumière
On peut dire ça
La glace transparente s'agglomère, se mélange à l'air et diffuse la lumière du soleil, créant ainsi de magnifiques paysages enneigés
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