Lumi on valkoista, mutta siinä on useita valkoisen sävyjä, ja se voi joskus saada jopa muita, erikoisempia värejä. Sukellamme fysiikan ja sään maailmaan Lumi tutkimuskeskuksen johtajan kanssa, joka sijaitsee Grenoblessa.
Puhtaan valkoisena, joka kimaltelee auringossa, lumi, kun se peittää maan, voi muuttaa maisemat taianomaisiksi. Mutta miksi lumi on valkoista? Se koostuu jäästä ja ilmasta, ja jääpalat, jotka tulevat pakastimestamme, eivät ole valkoisia, vaan läpinäkyviä! Miten tämä on mahdollista?
Lumi on valkoista juuri siksi, että jää on läpinäkyvää. Kun sanotaan, että jää on läpinäkyvää, se tarkoittaa, että näkyvän valon ja sen eri värit, jotka sitä muodostavat, on hyvin pieni mahdollisuus tulla imeytyneeksi, kun ne kulkevat jään läpi.
Lumi on itse asiassa eräänlainen jää- ja ilmakuohkeus: valolla, joka kulkee sen läpi, on hyvin pieni mahdollisuus tulla imeytyneeksi kulkiessaan jään tai ilman läpi, jotka molemmat ovat läpinäkyviä.
Sen sijaan, jokaisessa ilma-jäärajapinnassa valo heijastuu (kuten peilissä) tai taittuu (muuttaa suuntaansa jään sisällä) ja päätyy lopulta nousemaan lumipeitteestä, koska sillä on hyvin pieni mahdollisuus tulla imeytyneeksi.
Näin ollen suurin osa näkyvästä valosta, joka pääsee lumeen, nousee ylöspäin, mikä tekee lumesta valkoista.
Lumen valkoinen väri on erittäin tärkeä planeetallemme. Tämä tarkoittaa, että kun lumi peittää maan, suurin osa auringonvalosta heijastuu ilmakehään, toisin kuin paljas maa tai kasvillisuuden peittämä, tummempi pinta, joka imee enemmän valoa. Lumen valkoinen väri rajoittaa siis auringonenergian imeytymistä ja siten lämpenemistä. Kuitenkin, mitä korkeampi lämpötila on, sitä vähemmän lunta on maassa, joten planeetan väri tummenee ja se lämpenee enemmän. Tämä on "kiihdytys" ilmiö, jota kutsutaan myös "positiiviseksi palautteeksi", joka liittyy lumen albedo (eli säteilyosuuteen, joka heijastuu ympäristöstä) ja on erittäin tärkeä ilmastollemme.
50 sävyä lunta
Lumi ei ole vain valkoista, se voi saada erilaisia valkoisen sävyjä.Tämä johtuu valon ja lumen rakenteen vuorovaikutuksesta. Lumen rakenne, eli ilman ja jään kolmiulotteinen järjestäytyminen mikrometrin mittakaavassa (miljoonasosa metriä, noin viisikymmentä kertaa vähemmän kuin hiuksen paksuus), vaihtelee paljon lumen tilan mukaan.
Mitä hienompi lumen rakenne on, kuten esimerkiksi tuoreessa lumessa, sitä suurempi on ilma-jäärajapinnan pinta-ala verrattuna lumen sisältämään jäätilavuuteen. Tehdään vertaus pallomereen: tuoreessa lumessa meillä olisi suuri määrä hyvin pieniä palloja, eli suuri muovipinta-ala, joka on kosketuksessa ilman kanssa. Myöhemmin lumi kehittyy ja meidän altaassamme olisi suurempia palloja, vähemmässä määrin, mikä johtaa vähempään kosketuspintaan ilman ja muovin välillä.
Imeytyvän valon määrä on suhteessa jäätilavuuteen, kun taas hajautuvan valon määrä on suhteessa ilma-jäärajapinnan pinta-alaan. Näin ollen, mitä suurempi on suhde rajapinnan pinta-alan ja jäätilavuuden välillä, eli mitä hienompi rakenne on, sitä valkoisempaa lumi on. Tuore lumi näyttää siis valkoisemmalta kuin karkeammalla rakenteella oleva lumi, esimerkiksi lumi, joka on jo sulanut ja jäätynyt uudelleen.
Tämä valkoisuuden sävy, joka johtuu valon ja lumen rakenteen vuorovaikutuksesta, on myös tärkeä positiivisen palautteen lähde ilmastollemme. Kun lämpötila nousee, lumen rakenne yleensä paksunee, lumi muuttuu vähemmän valkoiseksi, imee enemmän auringonenergiaa ja voi siten sulaa nopeammin.
Värillistä lunta
Mutta lumi ei ole vain valkoista, voimme löytää myös oranssia, punaista, mustaa, violettia tai jopa vihreää lunta. Kun tällaisia värejä esiintyy, se tarkoittaa, että lumi sisältää värillisiä hiukkasia, jotka voivat olla eri alkuperää.Siinä on usein hiilensavua, joka on peräisin fossiilisten polttoaineiden palamisesta ja tekee lumesta harmaata.
Ranskan vuoristossa on tavallista löytää oranssia tai jopa punaista lunta mineraalipölyn laskeutumisen jälkeen Saharasta.
Lumi sisältää myös eloonjääviä organismeja, erityisesti levää, joka tuottaa pigmenttejä, jotka voivat olla eri värejä. Alpeilla yleisin lumileväntyyppi on Sanguina Nivaloides, joka värjää lumen veripunaiseksi, ja olet ehkä nähnyt sen vaelluksella vuoristossa kevään lopulla.
Muutamalla värillisellä hiukkasella, jotka muuttavat lumen väriä, saadaan aikaan lisääntynyt määrä auringonvaloa, jota lumi imee, ja tämä nopeuttaa sen sulamista.
Lumen valkoisuus ja sen hienovaraiset sävyt ovat siis erittäin tärkeitä lumipeitteen kehitykselle ja planeettamme ilmastolle.