Ao examinar um único floco de neve de perto, você pode ver que ele é transparente. Mas a neve, que consiste em milhares e milhares de flocos de neve transparentes, é branca. Como funciona?
Isso ocorre porque a luz tem comprimentos de onda diferentes. Cada comprimento de onda tem sua própria cor. A distribuição das cores por comprimento de onda pode ser vista na figura abaixo.
Alguns materiais podem absorver ondas de uma certa onda, enquanto outros as refletem. É por isso que os objetos têm cores diferentes. Por exemplo, alguns materiais refletem comprimentos de onda curtos de azul, mas comprimentos de onda mais longos são absorvidos, então vemos um objeto azul. Outros materiais são vermelhos porque refletem apenas o comprimento de onda característico do vermelho. Um material que reflete todas as ondas incidentes sobre ele aparecerá em branco, enquanto um material que absorve todas as ondas aparecerá em preto.
A neve, como você sabe, é água congelada. Se você olhar para a água, verá que ela é transparente, o que significa que as ondas de luz passam por ela. Portanto, não é de surpreender que o floco de neve também seja transparente. Se você passar um feixe de luz através de um floco de neve, ele não será refletido, mas, tendo passado pelos menores cristais de gelo, será refratado em um ângulo. Não é à toa que dizem: “não há dois flocos de neve iguais”, porque todos têm uma forma diversa e única. Quando um feixe atinge outro floco de neve, ele será novamente refratado em algum ângulo, depois outro e outro e assim por diante até atingir nossa retina, e nosso cérebro interpretar a informação recebida como branca.
A neve recém-caída que não contém impurezas refrata as ondas de luz até que sejam refletidas de volta, e é por isso que parece completamente branca. Mas às vezes, mesmo na neve pura, você pode notar um tom azulado. Neste caso, tudo depende da densidade da neve caída (se excluirmos a presença de impurezas). Se estiver solto o suficiente, então ondas de luz longas penetram um pouco mais fundo, enquanto curtas, predominantemente azuis, permanecem na superfície. Apenas os observamos.
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Ao pensar no inverno, uma capa branca de neve sempre aparece na imaginação, envolvendo tudo ao redor, enquanto raramente alguém pensa no porquê cor branca.
Gotas de água na atmosfera, em temperaturas abaixo de zero, congelam e se transformam em gelo, caindo no chão em forma de neve. O gelo é água em estado sólido, é transparente em si mesmo. Então por que a neve é branca?
Os flocos de neve também não têm cor, mas se você os olhar através de uma lupa, verá que parecem cristais, lembrando um hexágono regular com bordas em sua forma. Durante uma queda de neve, são as bordas dos flocos de neve que refletem os raios de luz que dão à neve sua cor branca usual.
No chão, a cobertura de neve é um aglomerado de flocos de neve localizados muito próximos uns dos outros de maneira caótica. Juntos, eles refletem a luz de maior força, então mesmo à noite, quando a superfície não é iluminada pelo sol, vemos a neve branca. A fonte de raios de luz à noite são a lua, estrelas, lanternas.
No entanto, a razão para a "brancura" da cobertura de neve reside não apenas na capacidade das faces dos cristais de gelo de refletir a luz que incide sobre eles, mas também na pureza de sua superfície. A linha inferior é que nenhum floco de neve pode ser perfeitamente transparente. Na atmosfera, as gotículas de água misturam-se com várias partículas (poeira, emissões industriais e outros poluentes) capazes de absorver os raios de luz não refletidos.
Neste caso, aplica-se a conhecida lei: o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Bilhões de microcristais, com a forma de um hexágono regular, absorvem os raios do sol, os refratam e depois refletem em direções diferentes e em ângulos diferentes, como "raios de sol". Portanto, vemos como os flocos de neve brilham e brilham ao sol.
Andando pela neve, muitas vezes você pode ouvir um estalo ou rangido sob seus pés. Tal som é obtido porque os cristais dos flocos de neve esfregam uns contra os outros sob pressão mecânica e quebram. No entanto, esse fenômeno nem sempre pode ser observado, mas apenas a uma certa temperatura do ar.
O fato é que a neve range apenas em temperaturas de 2 a 20 graus abaixo de zero, e em diferentes faixas de temperatura, ranger e ranger são acompanhados por um som especial. Isso é explicado pelo fato de que, em geadas severas, os cristais dos flocos de neve se tornam mais densos e mais fortes e, a uma temperatura de 0 ° C e acima, a cobertura de neve perde sua força e começa a derreter.
De fato, até mesmo a quebra de um pequeno floco de neve é acompanhada por som. Mas esse som é tão fraco que os órgãos auditivos humanos simplesmente não o percebem. Enquanto trilhões de flocos de neve estão quebrando, o som se torna muito mais forte e uma pessoa pode ouvir claramente o estalo característico da neve.
A questão de por que a neve é branca é familiar para todas as pessoas desde a infância. Mas nem todas as crianças, e até mesmo os adultos, sabem a resposta correta, por que os pequenos flocos de neve são precisamente e não azuis ou verdes. Todo mundo sabe que a neve é água congelada, ou melhor, gelo. Mas como o gelo é transparente e capaz de transmitir luz por si mesmo, por que os montes de neve que cobrem o solo estão longe de serem transparentes, mas têm uma cor bem distinta?
Nos séculos passados, quando não havia tecnologias tão avançadas para estudar todos os processos naturais, os cientistas lutavam com a questão de por que a neve é branca. No entanto, nenhuma resposta foi encontrada. Somente quando todo o processo de criação de neve do início ao fim ficou claro, surgiram algumas suposições sobre a “cobertura branca de neve”.
Tudo começa com o fato de que, sob a influência da luz solar quente, a água dos rios, lagos e mares se transforma em vapor e sobe até as camadas atmosféricas, onde permafrost. O vapor, por sua vez, possuindo as propriedades da água líquida, devido à alta temperatura abaixo de zero, começa a se solidificar e se transforma em cristais de gelo. Estes são os flocos de neve que estão prontos para cair no chão ao longo do tempo. Na maioria das vezes, nos lugares onde está quente, os blocos de gelo caem na forma de precipitação úmida, derretendo no ar.
Como a neve é formada agora está claro, mas por que, quando cai no chão, de repente fica branca?
A pergunta é apropriada, porque os flocos de neve realmente ainda no ar têm as mesmas propriedades de transmissão da luz que o gelo. Mas uma coisa não deve ser esquecida: as bordas das lentes estão localizadas em ângulos caóticos, que refratam aleatoriamente a luz do sol, e não a absorvem, mas a transmitem. E quando os flocos de neve se reúnem em uma “cobertura branca como a neve”, os raios do sol, refratando de um floco de neve para outro, passam por toda a cobertura. Muitos raios são refletidos em nossos olhos, e é por isso que muitas vezes, quando você olha para a neve, você tem que apertar os olhos. luz solar muito brilhante para ser percebido por olhos desprotegidos.
Mas não é totalmente correto perguntar por que a neve é branca, porque nem sempre é “limpa”. É assim que as pessoas o veem apenas quando os raios de sol incidem sobre ele. Por exemplo, ao pôr do sol, pode ficar com um tom rosado e, à luz de uma lanterna amarela, pode ficar um pouco acinzentado, assim como no tempo nublado.
Mudanças na cor da neve também são possíveis nas camadas de ar, quando os flocos de neve estão apenas começando a “cair no chão”. Por exemplo, vários pólens de árvores e flores, poeira de Terra seca sobe e se encontra com grãos de neve em correntes de ar. Se essa neve não tiver tempo para derreter e permanecer uma pequena cobertura, sua cor certamente será com tons diferentes. Nessas condições, é inapropriado perguntar por que a neve é branca.
No entanto, os flocos de neve não são apenas blocos de gelo voando aleatoriamente para baixo, que, por razões desconhecidas, decidiram cobrir a terra com um “véu branco”.
As principais propriedades da neve são proteger a terra do frio, cobrindo-a com um cobertor grosso. Sim, parece paradoxal aquecer e evitar que a colheita e o solo congelem, mas é verdade. Possui baixa condutividade térmica, permitindo conter o calor que sai do solo e criar uma “almofada térmica”. Não é à toa que os iglus foram construídos pelos habitantes do extremo norte. O gelo, como a neve, retém bem o calor, criando condições favoráveis únicas para a vida.
Não perca de vista que o tamanho dos flocos de neve depende condições do tempo fora da janela. Se estiver frio o suficiente, os blocos de gelo são pequenos, quase imperceptíveis. E se o sol estiver brilhando e o ar não estiver tão frio, o tamanho do floco de neve pode atingir vários centímetros. Assim, em 1944, “grãos de gelo” de dez centímetros caíram em Moscou.
Marina Shkerina
Projeto de pesquisa "Por que a neve é branca?"
O projeto foi realizado em conjunto com a criança.
Introdução
Chegou o inverno. Ficou frio lá fora. A terra inteira, todas as árvores estavam cobertas com uma manta branca e fofa. Flocos de neve brancos caem, caem no chão, nos telhados das casas, nas árvores, nas pessoas. Os flocos de neve parecem estrelas brancas. Eles caem silenciosamente no chão.
Adoro ver flocos de neve. Eles são muito bonitos. Como renda, todo mundo é diferente. Às vezes, eles grudam e caem no chão em grandes flocos. Às vezes, o vento frio quebra as estrelas brancas, transformando-as em fino pó de neve, e então é muito difícil vê-las.
Certa manhã, acordei e olhei pela janela. Vi que tudo ao redor: o chão, as árvores, os telhados das casas ficaram brancos. Foi a primeira neve. Pensei: “Por que a neve é branca?” E decidi investigar esse problema.
Esse problema nos permitiu formular o tema de pesquisa: “Por que a neve é branca?”
Tendo decidido sobre o tema, ela estabeleceu o objetivo: estudar e realizar experimentos para responder à pergunta “Por que a neve é branca?”
Para atingir esse objetivo, você precisa resolver as seguintes tarefas:
1. Estude literatura que fala sobre neve.
2. Prove experimentalmente "Por que a neve é branca?"
3. Resuma o conhecimento adquirido.
Objeto de estudo: neve.
Objeto de estudo: composição de neve
Hipótese: suponha que a cor branca da neve se deve ao reflexo da luz.
Métodos de pesquisa:
1. Estudar a literatura sobre o tema
2. Observação do objeto de estudo
3. Condução de experimentos
4. Análise dos resultados e conclusões do estudo
Capítulo I. Fundamentação teórica do trabalho experimental.
1.1 O que é neve?
O que é neve? Isso é muito, muitos flocos de neve bonitos; eles caem e caem de altura no chão, nas árvores, nos telhados das casas - limpos, frágeis, cintilantes. E então caiu - esta neve incrível. Deitou-se com “tapetes magníficos”, cobriu o chão com um véu branco. A neve caída encheu todos os poços, valas, nivelou as colinas - transformou completamente a planície. A floresta mudou ainda mais. A neve se espalhou em tufos brancos sobre os galhos das árvores, cobriu as folhas e galhos que haviam caído no chão com um cobertor branco e se deitou em altos montes de neve nos arbustos. A um olhar atento, ele revelou muitos segredos da vida na floresta - tudo o que aconteceu ficou impresso na cobertura de neve, deixou vestígios na neve.
O significado da palavra "neve" eu encontrei em "Modern dicionário explicativo". A neve é difícil precipitação, consistindo de pequenos cristais de gelo que caem das nuvens a temperaturas abaixo de 0C. A neve é formada quando o vapor de água na atmosfera congela. No início, pequenos cristais aparecem. Seguindo as correntes de ar, eles se movem em todas as direções. Gradualmente, os cristais “grudam” uns aos outros até que haja uma centena ou mais deles. Quando o tamanho dos blocos de gelo congelados é grande o suficiente, eles começam a afundar no chão. Essas acumulações de blocos de gelo são o que chamamos de flocos de neve.
1.2 De onde vêm os flocos de neve?
Um floco de neve é um cristal de água congelada que tem a forma de um poliedro de seis raios.
O vapor de água sobe bem acima do solo. É muito frio no topo, e cristais de gelo se formam a partir dele. Eles são muito pequenos. Ainda não são flocos de neve. Caindo, os cristais aumentam rapidamente. Isso ocorre porque há muito vapor de água no ar, que se instala em sua superfície e congela. Assim, um cristal de gelo torna-se um lindo e delicado floco de neve.
Há tantos flocos de neve e todos eles são diferentes - ninguém é o mesmo.
O maior floco de neve já registrado tinha 12 cm de diâmetro. Normalmente, os flocos de neve têm cerca de 5 mm de diâmetro com uma massa de 0,004 g.
Os cristais que compõem os flocos de neve têm uma certa forma. Esta é uma estrela de seis pontas ou uma placa fina que tem a forma de um hexágono. O fato é que o cristal de água principal tem a forma de um hexágono regular no plano.
Em 1885, o fazendeiro americano Wilson Bentley tirou a primeira fotografia bem-sucedida de um floco de neve sob um microscópio. Ele faz isso há 46 anos e tirou mais de 5.000 fotos únicas. Com base em seu trabalho, provou-se que não existem dois flocos de neve idênticos.
No temperatura diferente cristais de várias formas são formados
A maioria lindos flocos de neve caem onde o clima é mais severo - por exemplo, no norte.
Dependendo das condições climáticas, a neve “própria” cai em lugares diferentes.
Para a formação de grandes flocos de neve, é necessária calma completa, quanto mais os flocos de neve viajam, mais eles colidem e se agarram.
Em baixas temperaturas e ventos fortes, os flocos de neve colidem no ar, desmoronam e caem no chão na forma de detritos - “pó de diamante”.
1.3 Classificação dos flocos de neve.
Prismas- existem placas de 6 carvões e colunas finas com uma seção de 6 carvões. Os prismas são minúsculos e quase invisíveis a olho nu. As bordas do prisma são frequentemente decoradas com vários padrões complexos.
Agulhas- cristais de neve finos e longos, eles se formam a uma temperatura de cerca de -5 graus.
Quando vistos, eles se parecem com pequenos cabelos claros.
Dendritos- ou em forma de árvore, têm raios finos ramificados pronunciados. Mais frequentemente, são cristais grandes, podem ser vistos a olho nu. Tamanho máximo dendrito pode atingir 30 cm de diâmetro.
flocos de neve de 12 raios- às vezes, colunas com pontas são formadas com a rotação das placas em relação umas às outras em 30 graus. Quando os raios crescem de cada placa, um cristal com 12 raios é obtido.
postes ocos- dentro de colunas com seção hexagonal, ocorre a formação de cavidades. Curiosamente, a forma das cavidades é simétrica em relação ao centro do cristal. Alta ampliação é necessária para ver metade dos pequenos flocos de neve.
dendritos semelhantes a samambaias- este tipo é um dos maiores. Os ramos dos dendritos estrelados ficam finos e muito frequentes, como resultado, o floco de neve começa a parecer uma samambaia.
Cristais irregulares- os cristais de neve são frequentemente pequenos, assimétricos e fundidos entre si. Para obter belos cristais simétricos, você precisa ter uma boa combinação de muitas condições climáticas.
cristais triangulares- esses flocos de neve são formados a uma temperatura de cerca de -2 graus. Na verdade - este prismas hexagonais, alguns cujos lados são muito mais curtos do que outros. Mas nas faces de tais raios podem crescer.
soquetes de bala- às vezes, durante a formação de cristais, eles podem coalescer e aumentar em direções aleatórias. Tais formações são facilmente quebradas em cristais separados, semelhantes a balas. Daí o nome incomum.
1.4 Por que a neve é branca?
Quando se pede a um russo que imagine o inverno, a primeira coisa que vê em sua imaginação é a neve, uma cobertura branca como a neve que envolveu tudo ao seu redor. Estamos tão acostumados com a cor da neve que nem pensamos porque a neve é branca. Acontece que todas as cores que percebemos dependem raios solares. Objetos pretos absorvem completamente a luz solar e, portanto, são percebidos por nós como pretos. E se o objeto refletir completamente um raio do sol, a cor parecerá branca para nós.
A neve é água congelada, mas como sabemos, o gelo é incolor. Por que a neve é branca? Da Internet e da enciclopédia infantil "Tudo sobre tudo", aprendi que os flocos de neve são 95% ar. Os cristais de floco de neve não são lisos, mas têm bordas. O reflexo da luz das facetas desses cristais torna a neve branca. O gelo permanece incolor, pois passa todo o raio de sol por si mesmo. E cada floco de neve passaria toda a luz por si mesmo e também não teria cor. Mas os flocos de neve geralmente caem uns sobre os outros em movimentos erráticos. E já juntos tornam-se opacos, mas brancos. Para entender por que a neve é branca, por que reflete os raios do sol, precisamos observar a composição da neve. A neve é formada a partir de flocos de neve e os flocos de neve são formados por um grande número de cristais. Esses cristais não são lisos, mas com bordas. Esta é a resposta à nossa pergunta por que a neve é branca. É a partir das bordas que a luz do sol é refletida. A água na atmosfera é vapor, congela e formam-se cristais transparentes. A partir do movimento do ar, os cristais se movem livremente para cima e para baixo. Nesse movimento caótico, os cristais são conectados uns aos outros. E quando, finalmente, muitos cristais se juntam, eles começam a cair no chão já na forma de flocos de neve familiares para nós. Acontece que a cor da neve é branca, porque a luz do sol que ela reflete também é branca. Pense se um raio de sol ficasse verde ou amarelo, então a cor da neve seria a mesma. Certamente, muitos notaram que durante o nascer ou o pôr do sol, parece-nos que os raios do sol se tornam rosados, então a neve neste momento parece rosa para nós.
Fatos interessantes:
#1: Você sabia que a neve nem sempre é branca? Em muitas regiões do mundo, as pessoas o viram vermelho, verde, azul e até preto! A razão para essa variedade de cores são pequenas bactérias, fungos e poeira no ar que são absorvidos pelos flocos de neve à medida que caem na superfície da Terra.
Conclusão sobre o Capítulo I
1. Aprendi que a neve é uma precipitação atmosférica sólida, consistindo de pequenos cristais de gelo.
2. Cada floco de neve é uma coleção de pequenos pedaços de gelo.
3. A neve é formada por flocos de neve e flocos de neve são formados por um grande número de cristais.
Capítulo II. Organização do trabalho experimental
sobre o problema "Por que a neve é branca?"
Pelas minhas observações, estudando a literatura, aprendi que qualquer floco de neve tem a forma de uma estrela de seis pontas. Independentemente da forma dos flocos de neve, eles são todos brancos. E a neve é branco-branca, e se o sol brilha, torna-se branca deslumbrante. Por quê? Um floco de neve consiste em cristais de gelo e ar, a luz que cai sobre os raios de um floco de neve é refletida por eles, espalhada e percebida por nós como branca. E quando um raio de sol atinge os cristais, ele reflete e cega nossos olhos.
Decidi realizar experimentos para provar que a neve é realmente branca.
2.1 Realização de experimentos para responder à pergunta "Por que a neve é branca?"
Como fiz meus experimentos
Experiência nº 1
Coloquei a neve em cartolina vermelha, comparei com uma folha de papel branca. Conclusão: A neve é branca.
Experiência nº 2
Peguei um saco plástico transparente. Ela cortou em pedaços pequenos. Cada peça é um "floco de neve". Coloquei todas as peças em um vidro transparente. Eles se posicionaram de forma diferente.
Resultado: "neve" em um copo branco.
Experiência nº 3
Ela derramou água em um copo e colocou no freezer. A água se transformou em gelo claro. Mamãe quebrou o gelo em pedaços pequenos. Ele ficou branco.
Conclusão
Peças saco de plástico e pedaços de gelo são individualmente transparentes. A luz passa por eles e não é refletida. Quando os pedaços do pacote e se encontram aleatoriamente (de diferentes maneiras, eles refletem a luz em diferentes direções.
Conclusão
A neve é branca porque cada floco de neve reflete a luz lados diferentes. Linguagem científica - "a luz é espalhada". Isso torna a neve branca.
O fato é que cada floco de neve consiste em partículas de gelo, ou seja, muitos cristais de gelo. Cada um desses cristais tem faces (como gema). A luz do sol reflete nas facetas dos cristais, tornando a neve branca.
Mas você pergunta, como os flocos de neve se formam? Muito simples. As partículas de água que sobem em forma de vapor congelam na atmosfera, transformando-se em cristais transparentes e puros. Esses cristais voam para cima e para baixo, obedecendo ao movimento do ar. Movendo-se aleatoriamente na atmosfera, os cristais colidem uns com os outros e formam flocos de neve.
Outros também caem nos flocos de neve pequenas partículas ar (por exemplo, poeira ou solo que subiu do solo com a ajuda do vento). Gradualmente, os flocos de neve ficam mais pesados e, sob a força da gravidade, caem no chão em forma de neve. Cada floco de neve pode conter de 2 a 200 cristais!
Mas o mais interessante é a forma dos cristais de neve. Eles necessariamente têm a forma de uma estrela de seis pontas ou a forma de um hexágono (embora às vezes sejam encontrados cristais de outras formas). Além disso, cada uma das seis faces é exatamente como as outras, como irmãs gêmeas. E apesar de os cristais que compõem os flocos de neve serem tão semelhantes entre si, na natureza é quase impossível encontrar dois flocos de neve idênticos. Cada um deles é único e único em seu design e forma. Tente considerar cuidadosamente alguns flocos de neve e verá que isso é verdade!
O primeiro. Os flocos de neve são 95% ar. É por isso que eles caem muito lentamente, a uma velocidade de 0,9 km / h.
Segundo. Por que a neve é branca? Só porque a neve tem ar em sua estrutura. Nesse caso, todos os raios de luz possíveis são simplesmente refletidos da borda dos cristais de gelo com o ar e espalhados.
Terceiro. Houve momentos na história em que a neve de uma cor diferente caiu. Por exemplo, na Suíça, em 1969, caiu neve preta, bem a tempo do Natal, e em 1955, neve verde caiu na Califórnia.
Quarto. na Antártida e Montanhas altas há neve de cor rosa, roxa, vermelha e marrom-amarelada. Isso é facilitado por criaturas que vivem na neve e são chamadas de chlamydomonas da neve.
Esta é a menor alga que acumula o pigmento astaxantina. Neve rosada ou vermelha - frequentemente encontrada nas montanhas do Cáucaso.
Se você levantar a camada superior, a neve abaixo será branca, comum.
As algas começam a mudar de cor, ou melhor, a florescer, quando a temperatura aumenta um pouco. Se o sol aquece a superfície da neve, as algas, antes entorpecidas na neve, ganham vida, iniciam uma vida ativa, acumulam rapidamente pigmentos. Se você derreter a neve, então, sob um microscópio, poderá ver a rapidez com que as partículas vermelhas são transportadas na água - isso é clamidomonas da neve.
Quinto. Quando um floco de neve cai na água, ele emite um som de alta frequência que não é captado por humanos, mas, segundo os cientistas, é muito detestado pelos peixes.
Sexto. A neve em condições normais derrete a 0 graus Celsius. No entanto, uma quantidade significativa de neve pode evaporar em temperaturas abaixo de zero, ignorando a transformação em uma fase líquida. Esse processo ocorre quando os raios do sol atingem a neve.
Sétimo. NO inverno Durante o ano, a neve reflete até 90% dos raios do sol da superfície da Terra, direcionando-os de volta para o espaço, evitando assim o aquecimento da Terra.
Oitavo. Durante uma queda de neve em 1987 em Fort Coy (Montana, EUA), foi encontrado um floco de neve - recordista mundial com um diâmetro de 38 cm.
Preparado por Inna BAKANOVA
Ao escrever o artigo, foram utilizados materiais do livro
Masaru Emoto "Mensagens de água, códigos secretos de cristais de gelo".
Como os flocos de neve são formados? Por que os flocos de neve sempre têm a estrutura cristalina correta? O vídeo a seguir responderá a essas perguntas.
Gostaria de chamar a atenção para o fato de que os flocos de neve são formados em altas camadas da atmosfera. Lá, bem acima da terra, a pureza e a harmonia reinam, eles não são afetados pelos pensamentos humanos negativos, então todos os flocos de neve são lindos e únicos.
