Pourquoi la neige est-elle blanche ?

Imaginez-vous vous réveiller après une nuit de fortes chutes de neige - vous regardez par la fenêtre et voyez un monde tout blanc. Mais si vous ouvrez un robinet ou le congélateur, vous remarquerez que l'eau liquide et la glace sont généralement transparentes. Alors, pourquoi la neige est-elle blanche ?

Lorsqu'il s'agit de comprendre comment H2O, une substance fondamentalement claire, peut se transformer en quelque chose de blanc, Kenneth Libbrecht, professeur de physique au California Institute of Technology et auteur de snowcrystals.com, un site sur la physique des flocons de neige, a utilisé l'analogie suivante. "Si vous prenez un morceau de verre, comme une vitre, qui est évidemment transparent, puis que vous prenez un marteau et que vous brisez la vitre en petits morceaux de verre... maintenant c'est blanc."

Libbrecht a déclaré que la clé de cette différence réside dans la façon dont la lumière interagit avec une seule surface comme une vitre par rapport à des surfaces multifacettes comme le verre brisé, et que le même concept s'applique à la neige.

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Selon la science de l'optique, lorsque la lumière frappe un objet, elle est soit transmise (elle traverse l'objet), absorbée (elle s'imprègne de l'objet) ou réfléchie (elle rebondit sur l'objet). Lorsque la lumière frappe une surface plane lisse comme le verre ou la glace, ses rayons visibles passent généralement directement à travers sans que leurs trajectoires soient perturbées. Et comme nos yeux ne voient les objets qu'en traitant les ondes lumineuses réfléchies ou absorbées par un objet, selon Popular Science, c'est pourquoi le verre et la glace semblent souvent transparents.

Cependant, dans le cas du verre brisé, d'innombrables surfaces inégales existent maintenant. Lorsque la lumière frappe ces surfaces irrégulières, elle est réfléchie et dispersée dans toutes les directions. Il en va de même pour les flocons de neige, qui, selon l'University Corporation for Atmospheric Research, sont composés de centaines de tout petits cristaux de glace de forme et de structure variables. Parce que la lumière qui frappe les éclats de verre ou les flocons de neige est réfléchie de manière égale, ces rayons comprennent toutes les couleurs de longueurs d'onde composites de la lumière visible (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet), qui ensemble, donnent du blanc. C'est pourquoi notre œil "voit" du blanc lorsque nous regardons de la neige.

L'arc-en-ciel des couleurs de la neige

Bien que la couleur naturelle de la neige soit blanche, elle est connue pour prendre des teintes plus hypnotiques.

Selon Libbrecht, le manteau neigeux, les icebergs et les glaciers peuvent parfois apparaître bleus lorsque la lumière pénètre dans leurs ventres par des fissures et des crevasses (plutôt que de se refléter sur leur surface) et se trouve piégée. Lorsque cette lumière se déplace dans la neige et la glace, d'innombrables cristaux de glace la dispersent sur son parcours. Plus elle parcourt une grande distance, plus elle est dispersée. Comme l'eau et la glace "absorbent préférentiellement plus de lumière rouge que de lumière bleue", lorsque les rayons lumineux émergent finalement des couches de neige, ce sont les longueurs d'onde bleues plus courtes plutôt que les longues longueurs d'onde rouges qui se reflètent vers nos yeux. Plus la diffusion se répète, plus la teinte bleue sera visible. Le Centre national des données sur la neige et la glace suggère qu'une profondeur de neige d'au moins quelques pieds (1 pied équivaut à 0,3 mètre) est nécessaire pour voir une quelconque teinte.

Une neige rose ou rouge - surnommée "neige de pastèque" - a également été documentée. Sa couleur est due à un type d'algues d'eau douce aimant le froid vivant dans le manteau neigeux, qui est rouge. De même, d'autres particules et organismes peuvent également teinter la neige. Pour cette raison, Libbrecht admet que, de manière hypothétique, la neige pourrait prendre n'importe quelle couleur de l'arc-en-ciel.

Bien sûr, il n'y a pas de mystère quant à l'origine d'une couleur de neige ; si vous voyez de la neige jaune, vous pouvez parier en toute sécurité qu'il y a des traces d'animaux à proximité.

Publié à l'origine sur Live Science.

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