Betydningen af vand i dets forskellige former (fast, flydende og gas) i atmosfæren kan ikke undervurderes, da det spiller en afgørende rolle i den indbyrdes afhængighed mellem vandets kredsløb og livet på Jorden. Når det regner eller sner, er vores umiddelbare antagelse, at vandet er farveløst, og at sneen, intakt og uberørt, har en hvid nuance. Derfor har vi en tendens til at tro, at is, som er en anden manifestation af det flydende element, også vil mangle farve eller se hvid ud uden at overveje alternative muligheder. Imidlertid, Findes isfarven? Hvilken farve er det egentlig?
I denne artikel vil vi fortælle dig alt, hvad du behøver at vide om is farve og deres egenskaber.
isdannelse
Ved et tryk på én atmosfære har rent vand evnen til at fryse ved 0ºC. Men i modsætning til de fleste stoffer, når vand fryser, udvider det sig faktisk i volumen, hvilket resulterer i et fald i densiteten. Denne unikke egenskab spiller en afgørende rolle i at forhindre fuldstændig frysning af Jordens polarhave. Is dannet af frosset vand i stedet for at synke, hvilket forårsager dets ophobning over tid og dets spredning til andre vandområder. Dette fænomen har vigtige konsekvenser for livet, som vi i øjeblikket forstår det, hvilket gør det uholdbart under sådanne forhold.
Det er velkendt, at Solen udsender hvidt lys, som faktisk er en kombination af flere farver. Dette kan observeres ved at sende en lysstråle gennem et glasprisme eller ved at se en regnbue, som begge skyldes fænomenerne brydning, refleksion og spredning. Når sollys passerer gennem regndråber, gennemgår det bøjning og adskillelse, hvilket skaber en tydelig sekvens af farver. Denne sekvens begynder med rødt på den yderste side og fortsætter gennem orange, gul, grøn, blå, indigo og til sidst violet mod midten, der danner en kontinuerlig gradient af farver.
Forskelle mellem snefarve og isfarve
Nogle gange får de sneklædte toppe en rødlig eller intens brun farvetone, resultatet af sneens interaktion med lerkondensationskerner eller sandsten i en lignende nuance. Det er dog typisk for dette vejrfænomen at have et hvidt udseende på grund af dets exceptionelle evne til at reflektere sollys (ca. 70 % til 90 % af den indkommende solstråling). Denne høje reflektionsevne er resultatet af de talrige refleksioner, der opstår i luftbobler fanget i sneen, koncentreret i et tyndt lag nær overfladen af snepakken.
Hvis vandet skulle fryse helt uden urenheder, ville man opnå gennemsigtig is, noget sjældent i naturen. Men under frysningsprocessen bliver luftbobler fanget i isen, der fungerer som prismer, der skaber talrige refleksioner og spreder farverne i det synlige spektrum, hvilket i sidste ende giver isen dets hvide udseende. Hvidhedens intensitet er direkte proportional med mængden af refleksion, der opstår, hvilket korrelerer med mængden af tilstedeværende luftbobler. Denne hvide nuance spiller en afgørende rolle i reguleringen af jordens temperatur ved effektivt at reflektere sollys, hvilket bidrager væsentligt til planetens albedo.
Den reflekterende kapacitet af denne farve er vigtig for at regulere jordens temperatur ved at bidrage væsentligt til albedo, som måler mængden af solstråling, der reflekteres tilbage til rummet. Albedo er en nøglefaktor i at påvirke det globale klima og dets udvikling. Reduktionen af albedo i visse sæsoner ved polerne er en af de faktorer, der bidrage til fænomenet menneskeskabt global opvarmning.
Steder, hvor isen ikke er hvid
Indtil videre har elementerne været ret forudsigelige: farveløst vand, klar is og overvejende hvid sne. Men hvad sker der, når vi støder på betydelig ising?
I situationer som dem, der findes i isposer, områder med evig is eller gletsjere, fører ophobning af faldet sne til mere komprimeret is, hvilket resulterer i komprimering af luften fanget inde og tillader større absorption af sollys af den frosne masse.
Når der ikke er nogen bobler, har lyset evnen til at rejse dybere ind i isen og gradvist absorberes, efterhånden som det bevæger sig dybere. Sollys er opbygget af forskellige farver med forskellige bølgelængder, hvor rød har den længste bølgelængde og blå den korteste. Forskellige farver har forskellige niveauer af penetration: rød absorberes let af is og blå kan nå større dybder. Som følge heraf, når en stråle af hvidt lys går dybere ned i isen, mister den gradvist farver og efterlader til sidst kun den blå nuance i den frosne masse.
grøn is
Vi har allerede set, at isens farve generelt afhænger af, hvordan lyset interagerer med den. Ren is, uden urenheder eller luftbobler, er faktisk blå. Dette skyldes, at vand absorberer længere bølgelængde farver (røde og gule) mere og kortere bølgelængde farver (blå og grønne) mindre. Grøn is har dog unikke egenskaber, der giver den dens karakteristiske farve.
Der er flere grunde til, at is kan se grøn ud:
- Tilstedeværelse af alger og andre organismer: I nogle polare områder, især Antarktis, kan isen indeholde små alger, der har grønne pigmenter. Disse alger bliver fanget i isen under dens dannelse, hvilket giver isen en grønlig nuance.
- Mineralske urenheder: En anden forklaring er tilstedeværelsen af mineralske urenheder i isen. Når havvand fryser, kan det fange partikler af jernoxider og andre mineraler, der kan have en grønlig nuance. Disse urenheder er fordelt i isen, og når lys passerer gennem den, kan disse partikler reflektere og sprede lys på en måde, der får isen til at se grøn ud.
- Isstruktur og tæthed: Den måde is dannes og struktureres på kan også påvirke dens farve. Is, der er komprimeret og fortættet, fjerner luftbobler, kan give mulighed for forskellig lystransmission, som kombineret med andre urenheder kan resultere i en grøn farve.
