Varför är isblått? (Eller ser det bara så ut?)

Glaciäris och frysta sjöar verkar blå, men istappar och is från frysen verkar tydliga. Varför är isblått? Det snabba svaret är att det beror på att vatten absorberar andra färger i spektrumet, så den som reflekteras tillbaka till dina ögon är blå. För att förstå varför måste du förstå hur ljus interagerar med vatten och is.

Key Takeaways: Why Ice Is Blue

• Isen ser blå ut eftersom vattnet i sig är turkosblått.
• Isens färg fördjupas med ökande tjocklek och renhet.
• Is som visas vit innehåller ofta mycket luftbubblor, sprickor eller hängande fasta ämnen.

Varför vatten och is är blå

I både flytande och fast form, vatten (H₂O) molekyler absorberar rött och gult ljus, så det reflekterade ljuset är blått. Syre-vätebindningen (O-H-bindningen) sträcker sig som svar på inkommande energi från ljus, absorberar energi i den röda delen av spektrumet. Absorberad energi får vattenmolekyler att vibrera, vilket kan leda till att vatten absorberar orange, gult och grönt ljus. Blått ljus med kort våglängd och violett ljus kvarstår. Glaciäris verkar mer turkis än blå eftersom vätebindning inom is förskjuter absorptionsspektret av is till en lägre energi, vilket gör den mer grön än flytande vatten.

Snö och is som innehåller bubblor eller massor av sprickor verkar vita eftersom korn och fasetter sprider ljuset tillbaka mot betraktaren snarare än att låta det tränga in i vattnet.

Medan klara isbitar eller istappar kan vara fria från gaserna som sprider ljus, verkar de färglösa snarare än blå. Varför? Det beror på att färgen är för blekblå för att du ska kunna registrera färgen. Tänk på som färgen på te. Te i en kopp är mörkfärgat, men om du plaskar en liten mängd på disken är vätskan blek. Det tar mycket vatten för att producera en märkbar färg. Ju tätare vattenmolekylerna eller ju längre väg genom dem, desto mer röda fotoner absorberas, vilket lämnar ljus som är mestadels blått.

Glacial Blue Ice

Isisen börjar som vit snö. När mer snö faller, blir skikten under den komprimerade och bildar en glaciär. Trycket pressar ut luftbubblorna och bristerna och bildar stora iskristaller som möjliggör ljusöverföring. Det översta skiktet på en glaciär kan verka vitt antingen från snöfall eller från sprickor och förvitring av isen. Glaciärytan kan vara vit där den är väderbitna eller där ljus reflekteras från ytan.

En missuppfattning om varför isen är blå

Vissa tycker att is är blå av samma anledning som himlen är blå - Rayleigh spridning. Rayleigh-spridning inträffar när ljus sprids av partiklar som är mindre än strålningens våglängd. Vatten och is är blå eftersom vattenmolekyler selektivt absorbera den röda delen av det synliga spektrumet, inte för att molekylerna sprida ut de andra våglängderna. I själva verket verkar is blå för det är blå.

Se Blue Ice själv

Även om du kanske inte får en chans att observera en glaciär från första hand, är ett sätt att göra blå is att upprepade gånger dra ner en pinne i snö för att komprimera flingorna. Om du har tillräckligt med snö kan du bygga en iglo. När du sitter inne ser du den blå färgen. Du kan också se blå is om du skär en isblock från en ren frusen sjö eller damm.

Källa

• Braun, Charles L .; Sergei N. Smirnov (1993). "Varför är vattenblått?". J. Chem. Educ. 70 (8): 612. doi: 10.1021 / ed070p612