大氣中各種形式的水(固體、液體和氣體)的重要性不可低估,因為它在水循環和地球生命之間的相互依賴中發揮著至關重要的作用。當下雨或下雪時,我們的直接假設是水是無色的,而完好無損的雪呈白色。因此,我們傾向於認為,冰作為液體元素的不同表現形式,也會缺乏顏色或呈現白色,而不考慮其他可能性。然而, 冰色存在嗎?它到底是什麼顏色?
在這篇文章中,我們將告訴您有關冰的顏色及其特徵的所有資訊。
冰的形成
在一個大氣壓力的壓力下,純水能夠在 0°C 下結冰。然而,與大多數物質不同的是,當水結冰時,它的體積實際上會膨脹,導緻密度下降。這一獨特的特徵在防止地球極地海洋完全凍結方面發揮著至關重要的作用。結冰的水形成的冰漂浮在表面而不是下沉,這 導致其隨著時間的推移而累積並擴散到其他水體。這種現象對我們目前所理解的生命有重要影響,使其在這種條件下無法持續。
眾所周知,太陽發出白光,它實際上是幾種顏色的組合。這可以透過將光束穿過玻璃棱鏡或目睹彩虹來觀察到,這兩者都是折射、反射和色散現象的結果。當陽光穿過雨滴時,它會彎曲和分離,形成獨特的顏色序列。序列從最外側的紅色開始,然後依序進行 橙、黃、綠、藍、靛、紫向中心延伸,形成連續的顏色漸層。
雪的顏色和冰的顏色的差別
有時,雪峰會呈現微紅色或深棕色,這是雪與黏土凝結核或類似色調的砂岩相互作用的結果。然而,這種天氣現象通常呈現白色外觀,因為它具有特殊的反射陽光的能力(大約 70% 到 90% 的入射太陽輻射)。這種高反射率是 雪中氣泡內發生大量反射的結果,集中在靠近積雪表面的薄層。
如果水完全凍結,沒有任何雜質,就會得到透明的冰,這在自然界中是罕見的。然而,在冷凍過程中,氣泡被困在冰中,充當棱鏡,產生大量反射並分散可見光譜的顏色,最終使冰呈現白色外觀。白度的強度與發生的反射量成正比, 與存在的氣泡數量相關。這種白色色調透過有效反射陽光,在調節地球溫度方面發揮至關重要的作用,對地球的反照率有顯著貢獻。
這種顏色的反射能力對調節地球溫度非常重要,因為它對反照率有顯著貢獻,反照率測量反射回太空的太陽輻射量。反照率是影響全球氣候及其演變的關鍵因素。兩極某些季節反照率的降低是造成這種現象的因素之一。 加劇了人類引起的全球暖化現象。
冰不是白色的地方
到目前為止,這些元素都是可以預測的:無色的水、清澈的冰和主要是白色的雪。然而,當我們遇到大量結冰時會發生什麼?
在冰袋、永久冰區或冰川等情況下,降雪的累積會導致冰層更加壓實,進而導致 壓縮內部空氣,使冷凍物質更好地吸收陽光。
當沒有氣泡時,光線能夠深入冰層,並隨著深入而逐漸吸收。陽光由不同波長的各種顏色組成,其中紅色的波長最長,藍色的波長最短。不同的顏色有不同的滲透程度: 紅色很容易被冰吸收,藍色可以到達更深的地方。因此,當一束白光深入冰層時,它會逐漸失去顏色,最終在冰塊中只剩下藍色。
綠冰
我們已經知道,冰的顏色通常取決於光與它的相互作用。純淨的冰,沒有雜質或氣泡,實際上是藍色的。這是因為水更多地吸收較長波長的顏色(紅色和黃色),而較少吸收較短波長的顏色(藍色和綠色)。然而,綠冰具有獨特的特性,賦予其獨特的顏色。
冰呈現綠色的原因有很多:
- 藻類和其他生物的存在: 在一些極地地區,尤其是南極洲,冰中可能含有帶有綠色色素的小藻類。這些藻類在冰形成過程中被困在冰中,使冰呈現綠色。
- 礦物雜質: 另一種解釋是冰中存在礦物質雜質。當海水結冰時,它會捕捉氧化鐵和其他呈綠色的礦物質顆粒。這些雜質分佈在冰內部,當光穿過它時,這些顆粒可以反射和散射光,使冰呈現綠色。
- 冰結構和密度: 冰的形成和結構方式也會影響其顏色。冰被壓縮和緻密,去除氣泡,可以允許不同的光透射,與其他雜質結合,可以產生綠色。
我希望透過這些資訊您可以更多地了解冰的顏色及其特徵。