雪其实并不是白色的
很少有语言像日语那样有如此多独特的雪语词汇,日语中有“miyuki”或“美丽的雪”。 图片来源:uux.cn/DepositPhotos
(神秘的地球uux.cn)据《大众科学》(劳拉·基尼里):当有人说“白得像雪”时,很容易想象他们在说什么。我们常常把雪想象成耀眼的白色,就像当有人说“血红”或“海洋蓝”时,我们立刻联想到某种颜色一样。
但问题是:雪其实并不是白色的。毕竟只是微小的冰晶,冰和水一样,肉眼看是透明的。那么,为什么雪看起来是白色的呢?我们采访了几位专家,想了解他们的答案可能会让你感到惊讶。
什么是雪?
在判断为什么一层新雪看起来是白色之前,了解什么是雪很有帮助。
天气频道应用和 Weather.com 高级数字气象学家乔纳森·贝尔斯告诉《大众科学》:“雪其实就是冰。”他说,所有雨水最初都是雪,但通常在通过温暖的空气层下降后融化,最终落地。即使是七月的温暖夏季阵雨,也从雪开始。
为了让雪真正落到地球上,它必须在穿越地面上不同温度层时保持冻结状态。换句话说,从云层到地面都需要保持寒冷。
雪花是如何形成的?
雪看起来是白色的,与我们称之为雪花的那些美丽的自然艺术品有关。下雪时,“下山路上交通很多”,贝尔斯说。他解释说,空气中充满了尘埃、烟灰和花粉等微小颗粒。要形成雪花,冰冷的水滴会附着在那些漂浮的尘埃、烟尘或花粉颗粒上。
随着冰粒落下,越来越多的微小水蒸气结结在冰上。由于水分子在冻结时的结合方式,开始出现一个微小的六边形。最终,你会得到一个美丽的六边形,我们称之为雪花。
虽然每片雪花都独一无二,但由于水分子结冰的方式,它们都有恰好六个点。图片来源:uux.cn/DepositPhotos
由于其复杂的晶体结构,雪花几乎像镜子一样反射光线,这使雪看起来是白色的。但这到底是怎么运作的呢?
为什么雪看起来是白色的?
科罗拉多州博尔德国家雪与冰数据中心主任马克·塞雷兹告诉《大众科学》,要理解雪为何呈现白色,我们必须关注太阳。
阳光“发出可见光谱的所有颜色:红色、橙色、黄色、蓝色、绿色、靛蓝色和紫色。”当这些颜色落在雪地上时,每一个多面的冰晶或雪花都会像微小棱镜一样散布颜色。所有这些颜色在各个方向都同样闪耀,而我们的眼睛反过来又将这些颜色碰撞感知为白色。
但为什么冰雪看起来是分明的,一面清白?贝尔斯说:“冰块和雪花的区别在于光与它们的反应。”
“有时候用冰块,光线能直接穿透它。但雪则有一种破碎的镜面效果,光线从那些锯齿状的边缘反射。”
雪也可以是其他颜色
尽管雪有着无可挑剔的声誉,但它并不总是白色的。
“大多数时候,雪看起来确实是白色的,”贝尔斯说。“但像沙粒这样的东西可能会让雪变得更金黄一些,或者当空气或地面上有锈迹,甚至细菌或藻类时,雪可能会呈现红色。”
以所谓的“西瓜雪”为例(又称粉红雪、血雪或红雪)。这些红色的积雪斑块是由Chlamydomonas nivalis(一种喜冷的绿藻,能在冰冷的水中生存)形成的。红色来自一种鲜红色的类胡萝卜素色素,它起到防晒霜的作用,保护藻类的绿色叶绿素免受有害紫外线的伤害,并使雪看起来粉红色至红色。这种现象在高海拔、积雪地区很常见,比如加利福尼亚的内华达山脉、法国和意大利阿尔卑斯山,以及亚洲的喜马拉雅山。
西瓜雪,也称为粉红雪、血雪或红雪,常见于高海拔地区。这张粉色雪的照片拍摄于蒙大拿州的Beartooth公路(US-212)。图片来源:uux.cn/DepositPhotos
在南极洲,企鹅粪便(鸟粪)常因食用的食物色素(尤以磷虾)而将雪染成粉红色。
还有冰川的蓝色调,常见于冰岛和阿拉斯加等地。这种颜色是因为深而紧凑的冰吸收了较长波长的光线——如红色和黄色——并将较短的蓝色波长散射回我们的眼睛。
什么是反照率?
反照率是衡量表面反射阳光量的指标。反照率为零意味着表面完全没有反射(新铺的沥青几乎没有反照率),而反照率(100%反射)表示表面完全洁白。
Serreze说:“草坪的反照率可能只有0.20,”叶绿素吸收草地光合作用所需的红光和蓝光,但由于草不利用绿光,绿光则反射。
“非常新鲜的雪可以是0.85(反照率),甚至更高一些,这意味着它非常反光。但是,如果你开始在雪上撒一些颗粒物,比如烟灰或烟雾,它的反射率就会下降。”
当雪中充满了额外的颗粒物时,它也会吸收更多的能量。这导致雪融化得更快,因为深色的颜色吸收了阳光,而不是像白色那样反射阳光。迅速融化的雪对全球水源产生负面影响,导致水资源短缺,进而加剧全球变暖的负面趋势。
还有哪些其他因素会影响我们看到雪的方式?
云也常常会影响雪的外观。“例如,”塞雷兹说,“这些现象可能导致我们所说的'白茫茫',这是一种严重且危险的冬季天气状况,几乎无法区分雪和天空。
低洼的层云,覆盖天空如同一片薄纱,和覆盖着雪的表面会均匀反射光线,完全干扰你的深度感知。它通常被称为“平面光”,意思是它是一种漫射光,消除阴影,使一切看起来均匀。
还有一种叫做光角膜炎,也就是雪盲症。“把雪花想象成一面破碎镜子的微小碎片拼在一起。用手电筒照那些地方,你会被弄瞎。当阳光照射到这些雪花上时,光线会直接散射回你身上,“贝尔斯说。
雪反射太阳紫外线的能力,也是为什么滑雪或户外雪地时也可能严重晒伤。下雪时可以考虑戴太阳镜或环绕式护目镜保护眼睛,并大量涂抹防晒霜以防护紫外线。
下次你看到一层新落的白雪时,请记住你真正看到的是彩虹的所有色彩。那些颜色看起来就是纯白色。














