Dôležitosť vody v jej rôznych formách (tuhá, kvapalná a plynná) v atmosfére nemožno podceňovať, pretože hrá zásadnú úlohu vo vzájomnej závislosti medzi kolobehom vody a životom na Zemi. Keď prší alebo sneží, náš bezprostredný predpoklad je, že voda je bezfarebná a že sneh, neporušený a nedotknutý, má biely odtieň. V dôsledku toho máme tendenciu veriť, že ľad, ktorý je odlišným prejavom tekutého prvku, tiež nebude mať farbu alebo bude vyzerať biely, bez toho, aby sme uvažovali o alternatívnych možnostiach. však Existuje farba ľadu? Aká je to naozaj farba?
V tomto článku vám povieme všetko, čo potrebujete vedieť o ľadovej farby a ich vlastnosti.
Tvorba ľadu
Pri tlaku jednej atmosféry má čistá voda schopnosť zamrznúť pri 0ºC. Na rozdiel od väčšiny látok však voda pri zamrznutí v skutočnosti zväčšuje svoj objem, čo má za následok zníženie hustoty. Táto jedinečná vlastnosť zohráva kľúčovú úlohu pri zabránení úplného zamrznutia polárnych oceánov Zeme. Ľad sa vytvoril zo zamrznutej vody namiesto toho, aby sa potopil, čo spôsobuje jeho hromadenie v čase a jeho šírenie do ďalších vodných plôch. Tento jav má dôležité dôsledky pre život, ako ho v súčasnosti chápeme, a preto je za takýchto podmienok neudržateľný.
Je všeobecne známe, že Slnko vyžaruje biele svetlo, ktoré je vlastne kombináciou viacerých farieb. Dá sa to pozorovať prechodom lúča svetla cez sklenený hranol alebo svedkom dúhy, ktoré sú výsledkom javov lomu, odrazu a rozptylu. Keď slnečné svetlo prechádza dažďovými kvapkami, prechádza ohýbaním a oddelením, čím sa vytvára zreteľný sled farieb. Táto sekvencia začína červenou na vonkajšej strane a pokračuje cez oranžová, žltá, zelená, modrá, indigová a nakoniec fialová smerom k stredu, tvoriace súvislý gradient farieb.
Rozdiely medzi farbou snehu a farbou ľadu
Niekedy zasnežené vrcholy získajú červenkastý alebo intenzívny hnedý odtieň, ktorý je výsledkom interakcie snehu s hlinitými kondenzačnými jadrami alebo pieskovcami podobného odtieňa. Pre tento poveternostný jav je však typický biely vzhľad vďaka svojej výnimočnej schopnosti odrážať slnečné svetlo (približne 70 % až 90 % prichádzajúceho slnečného žiarenia). Táto vysoká odrazivosť je výsledkom mnohých odrazov, ktoré sa vyskytujú vo vzduchových bublinách zachytených v snehu, sústredené v tenkej vrstve blízko povrchu snehovej pokrývky.
Ak by voda zamrzla úplne bez nečistôt, získal by sa priehľadný ľad, v prírode niečo vzácne. Počas procesu zmrazovania sa však vzduchové bubliny zachytia v ľade a fungujú ako hranoly, ktoré vytvárajú početné odrazy a rozptyľujú farby viditeľného spektra, čo v konečnom dôsledku dodáva ľadu biely vzhľad. Intenzita belosti je priamo úmerná množstvu odrazu, ku ktorému dochádza koreluje s množstvom prítomných vzduchových bublín. Tento biely odtieň zohráva kľúčovú úlohu pri regulácii teploty Zeme tým, že účinne odráža slnečné svetlo, čím výrazne prispieva k albedo planéty.
Odrazová schopnosť tohto sfarbenia je dôležitá pri regulácii teploty Zeme tým, že výrazne prispieva k albedu, ktoré meria množstvo slnečného žiarenia odrazeného späť do vesmíru. Albedo je kľúčovým faktorom pri ovplyvňovaní globálnej klímy a jej vývoja. Zníženie albeda počas určitých ročných období na póloch je jedným z faktorov, ktoré prispievajú k fenoménu globálneho otepľovania spôsobeného ľudskou činnosťou.
Miesta, kde ľad nie je biely
Doteraz boli prvky celkom predvídateľné: bezfarebná voda, čistý ľad a prevažne biely sneh. Čo sa však stane, keď narazíme na výraznú námrazu?
V situáciách, ako sú tie, ktoré sa vyskytujú v ľadových balíčkoch, oblastiach večného ľadu alebo ľadovcoch, vedie hromadenie padnutého snehu k zhutnenému ľadu, čo vedie k stlačenie vzduchu zachyteného vo vnútri a umožní väčšiu absorpciu slnečného žiarenia zamrznutou hmotou.
Keď nie sú žiadne bubliny, svetlo má schopnosť cestovať hlbšie do ľadu a postupne sa absorbuje, keď sa pohybuje hlbšie. Slnečné svetlo sa skladá z rôznych farieb s rôznymi vlnovými dĺžkami, pričom červená má najdlhšiu vlnovú dĺžku a modrá najkratšiu. Rôzne farby majú rôzne úrovne prieniku: červená je ľahko absorbovaná ľadom a modrá môže dosiahnuť väčšie hĺbky. V dôsledku toho, keď lúč bieleho svetla preniká hlbšie do ľadu, postupne stráca farby a nakoniec zanecháva v zamrznutej hmote iba modrý odtieň.
zelený ľad
Už sme videli, že farba ľadu vo všeobecnosti závisí od toho, ako s ním svetlo interaguje. Čistý ľad bez nečistôt a vzduchových bublín je v skutočnosti modrý. Voda totiž absorbuje farby s dlhšími vlnovými dĺžkami (červené a žlté) viac a farby s kratšími vlnovými dĺžkami (modré a zelené) menej. Zelený ľad má však jedinečné vlastnosti, ktoré mu dodávajú jeho charakteristickú farbu.
Existuje niekoľko dôvodov, prečo sa ľad môže javiť ako zelený:
- Prítomnosť rias a iných organizmov: V niektorých polárnych oblastiach, najmä v Antarktíde, môže ľad obsahovať malé riasy, ktoré majú zelené pigmenty. Tieto riasy sa zachytia v ľade počas jeho tvorby a dodajú ľadu zelenkastý odtieň.
- Minerálne nečistoty: Ďalším vysvetlením je prítomnosť minerálnych nečistôt v ľade. Keď morská voda zamrzne, môže zachytiť častice oxidov železa a iných minerálov, ktoré môžu mať zelenkastý odtieň. Tieto nečistoty sú rozmiestnené v ľade a keď cez ne prechádza svetlo, tieto častice môžu odrážať a rozptyľovať svetlo takým spôsobom, že ľad vyzerá zelený.
- Štruktúra a hustota ľadu: Spôsob tvorby a štruktúry ľadu môže tiež ovplyvniť jeho farbu. Ľad, ktorý je stlačený a zahustený, odstraňuje vzduchové bubliny, umožňuje rôznu priepustnosť svetla, ktorá v kombinácii s inými nečistotami môže viesť k zelenej farbe.
