Miksi lumi on valkoista

Tiede selittää jään ja lumen värin

Lumi näyttää valkoiselta, koska fasettihiutaleet heijastavat valoa. (Stephane Mignon)

Lumihiutaleet ovat jäätyneen veden kiteitä. Vesi ja jää näyttävät kirkkailta tai hieman sinisiltä suurina määrinä, joten miksi lumi on valkoista? Syy liittyy siihen, miten valo vuorovaikuttaa lumihiutaleiden ja jokaisen lumihiutaleen väliin pakkautuneiden ilmamolekyylien kanssa.

Aloitetaan siitä, miten valo vuorovaikuttaa lumen kanssa. Vesi, jää ja yksittäinen lumihiutale voivat näyttää läpinäkyvältä tai kirkkaalta, mutta vesi on itse asiassa läpikuultavaa. Ero on siinä, että valo voi kulkea läpinäkyvän materiaalin läpi muuttumattomana, kun taas läpikuultavan materiaalin läpi kulkiessaan se taipuu. Valo osuu lumihiutaleeseen ja taittuu ja hajoaa spektrin eri puolille kunkin kiteen fasettien ja epätäydellisyyksien vuoksi. Sironta johtaa valkoiseen valoon samalla tavalla kuin kasa sokeria tai suolaa näyttää valkoiselta, vaikka jokainen yksittäinen kristalli näyttää kirkkaalta.

Sininen lumi

Lumihiutaleet sirottavat kaikki näkyvän valon taajuudet, joten nettovaikutus on valkoisen valon tuottaminen, mutta syvät lumikerrokset tai tiivistynyt lumi voivat näyttää siniseltä. Tiivistyneessä lumessa tai jäässä kiteiden välissä on vähän ilmaa, joten valon heijastuminen on vähäisempää. Paksut kerrokset absorboivat tarpeeksi punaista valoa, jotta lumi näyttäisi siniseltä. Lumi voi myös näyttää siniseltä, jos siinä on jääkerros, joka voi heijastaa takaisin taivaan sinistä valoa.