La neve è bianca, ma esistono diverse sfumature di bianco e talvolta assume anche altre tonalità più originali. Un tuffo tra fisica e meteo con il direttore dello Snow Study Center con sede a Grenoble.
Bianco immacolato che brilla al sole, la neve quando ricopre il suolo ha il potere di trasformare i paesaggi in qualcosa di magico. Ma perché è bianca? È composto da ghiaccio e aria e i cubetti di ghiaccio che escono dal nostro congelatore non sono bianchi, sono trasparenti! Allora come è possibile?
La neve è bianca proprio perché il ghiaccio è trasparente. Quando diciamo che il ghiaccio è trasparente significa che la luce visibile e tutti i diversi colori che la compongono difficilmente vengono assorbiti mentre attraversano il ghiaccio.
La neve è infatti una sorta di schiuma di ghiaccio e aria: la luce che la attraversa avrà pochissime possibilità di essere assorbita passando attraverso il ghiaccio o l’aria, entrambi trasparenti.
D’altra parte, ad ogni interfaccia aria-ghiaccio, la luce sarà riflessa (come uno specchio) o rifratta (cambiato direzione all’interno del ghiaccio), e finirà per emergere dal manto nevoso, perché ha pochissime possibilità di essere assorbito.
Quindi la maggior parte della luce visibile che entra nella neve esce verso l’alto, rendendo la neve bianca.
Questo colore bianco della neve è molto importante per il nostro pianeta. Ciò significa infatti che quando la neve ricopre il suolo, la maggior parte della luce solare verrà riflessa verso l’atmosfera, a differenza del terreno nudo o ricoperto di vegetazione, che è più scuro e assorbe più luce. Il colore bianco della neve limita quindi l’assorbimento dell’energia solare, e quindi il riscaldamento. Tuttavia, più la temperatura aumenta, meno neve c’è al suolo, quindi più scuro è il colore del pianeta e più caldo diventa. Si tratta di un fenomeno di “fuga”, che chiamiamo anche “feedback positivo”, legato all’albedo (cioè la frazione di radiazione solare riflessa da un mezzo) della neve e che è molto importante per il nostro clima.
50 sfumature di neve
La neve non è solo bianca, può assumere diverse tonalità di bianco.
Ciò deriva dall’interazione della luce con la struttura della neve. La struttura della neve, cioè la disposizione tridimensionale dell’aria e del ghiaccio sulla scala del micrometro (un milionesimo di metro, ovvero circa cinquanta volte meno dello spessore di un capello), varia molto a seconda della stato della neve.
Più la neve ha una struttura fine, come avviene ad esempio con la neve fresca, maggiore è la superficie dell’interfaccia aria-ghiaccio in rapporto al volume di ghiaccio contenuto nella neve. Per fare l’analogia con una vasca di palline, per la neve fresca avremmo poi una grande quantità di palline molto piccole, cioè un’ampia superficie di plastica a contatto con l’aria. Successivamente, la neve si evolve e la nostra piscina conterrebbe palline più grandi, in quantità minori, il che si traduce in una minore superficie di contatto tra aria e plastica.
La quantità di luce assorbita è proporzionale al volume del ghiaccio mentre la quantità di luce diffusa è proporzionale alla superficie dell’interfaccia aria-ghiaccio. Quindi maggiore è il rapporto tra la superficie dell’interfaccia e il volume del ghiaccio, cioè quanto più fine è la struttura, tanto più bianca risulterà la neve. La neve fresca apparirà quindi più bianca della neve con struttura più grossolana, ad esempio già sciolta e ricongelata.
Questa tonalità di bianco, che nasce dall’interazione tra la luce e la struttura della neve, è anche fonte di un importante feedback positivo per il nostro clima. Quando la temperatura aumenta, infatti, la struttura della neve tende ad aumentare, la neve diventa meno bianca, assorbe più energia solare e quindi può sciogliersi più velocemente.
Neve a colori
Ma la neve non è solo bianca, puoi trovare neve arancione, rossa, nera, viola o anche verde. Quando compaiono tali colori è perché la neve contiene particelle colorate che possono essere di diversa origine.
Spesso troviamo lì la fuliggine carbonica derivante dalla combustione di combustibili fossili e che rende grigia la neve.
Nelle catene montuose francesi è frequente trovare neve arancione o addirittura rossa dopo episodi di deposito di polveri minerali del Sahara.
La neve, infine, contiene organismi viventi e in particolare alghe che producono pigmenti che possono essere di diversi colori. Nelle Alpi si chiama la specie più comune di alghe delle nevi Sanguina Nivaloides e tinge la neve di un colore rosso sangue, che forse avrete già osservato durante una passeggiata in montagna nella tarda primavera.
Tutte queste particelle colorate, cambiando il colore della neve, provocano un aumento della quantità di luce solare da essa assorbita e ne accelerano lo scioglimento.
Il candore della neve e le sue sottili sfumature sono quindi molto importanti per l’evoluzione del manto nevoso e per il clima del nostro pianeta.
Il progetto EBONI e il progetto ALPALGA sono stati sostenuti dall’Agenzia nazionale per la ricerca (ANR), che finanzia la ricerca basata su progetti in Francia. La sua missione è sostenere e promuovere lo sviluppo della ricerca fondamentale e finalizzata in tutte le discipline e rafforzare il dialogo tra scienza e società. Per saperne di più consultate il sito dell’ANR.
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