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Physik im Alltag und Naturphänomene, Rubrik: "Schlichting! "

Wenn weißer Schnee in Farben funkelt

schneefunkeln_dscf9606abrvH. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 3 (2017), S. 54 – 55

Ein jedes Stückgen Eis, ein jeder kleiner Hügel
Schien recht ein klarer Sonnen-Spiegel

Barthold Heinrich Brockes (1680–1747)

Einzelne Eiskristalle sind durchsichtig. Gerade diese Eigenschaft lässt Schnee weiß erscheinen – und unter den richtigen Bedingungen sogar bunt glitzern.

Wer an einem kalten, sonnigen Tag durch eine Schneelandschaft spaziert, vor dem blitzen bei jedem Schritt blendend weiße oder sogar farbige Lichtpunkte auf. Das Funkeln erinnert an geschliffene Glasstücke oder Diamanten. Der Vergleich von Schnee und Glas ist dabei zutreffender, als man zunächst denken könnte. Schnee besteht aus Eiskristallen, und eine Eisscholle zeigt zahlreiche Ähnlichkeiten mit einer Glasplatte. Beide sind transparent, das Licht geht also ohne merkliche Absorption hindurch. Und in beiden Fällen wird ein geringer Teil des Lichts an den Grenzflächen zur Luft reflektiert. Zertrümmert man eine Glasplatte in feines Granulat, geht diese Transparenz verloren, und es erscheint weiß – ganz so wie Eis, das als Schnee auftritt. Blickt man durch eine einzelne, glatte Eisscholle, so erkennt man die Gegenstände dahinter bis auf eine leichte Verschiebung infolge der Brechungen noch recht gut. Legt man jedoch kleine Scheiben unterschiedlich orientiert übereinander, so werden sie allmählich undurchsichtig. Es stellt sich eine immer einheitlichere Mischfarbe ein, denn man sieht eine Überlagerung des Lichts von verschiedenen Stellen und Gegenständen. Auf ähnliche Weise verlieren die Eiskristalle der Schneeflocken ihre Transparenz. Bereits eine nur wenige Zentimeter dicke Schneeschicht verdeckt den Boden und erstrahlt bei Sonnenschein blendend weiß.
Bei einer solchen Gemengelage wie den unordentlich übereinander ruhenden Eiskristallen differenziert man nicht mehr nach Reflexion und Brechung, sondern bezeichnet die Wechselwirkungen als Streuung. Im Vergleich zur Wellenlänge des Lichts sind die winzigen Eiskristalle immer noch groß. Deswegen streuen sie es vorwiegend nach vorne, und es gibt keine Interferenzeffekte wie bei den dünnen Schichten von Seifenblasen oder Insektenflügeln (siehe »Himmlische Sphären«, Spektrum Juni 2016, S. 44 und »Lebendige Juwelen«, Spektrum Mai 2016, S. 42).
Der Winkel, unter dem das Licht durch die Streuprozesse abgelenkt wird, ist klein, und darum sind viele einzelne Kristalle nötig, damit es seine Richtung merklich ändern und wieder aus der Schneeschicht heraustreten kann. Nur weil Eis weitgehend transparent ist und die Eiskristalle äußerst wenig Licht absorbieren, passiert dies auch tatsächlich – und die Schneedecke nimmt ihre vertraute, intensiv weiße Färbung an.
Lediglich dickere Schnee und Eiskörper schimmern leicht bläulich, wie man es von Gletscherspalten oder Eisbergen kennt. Im Bereich der Wellenlängen des roten Lichts scheint eine etwas stärkere Absorption aufzutreten. Diese Färbung darf jedoch nicht verwechselt werden mit dem Blaustich von Schneefeldern in beschatteten Bereichen. Hier wird das weiße Sonnenlicht ausgeblendet und vor allem das blaue Himmelslicht reflektiert…

PDF: Wenn weißer Schnee in Farben funkelt

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Diskussionen

3 Gedanken zu “Wenn weißer Schnee in Farben funkelt

  1. Wieder was gelernt 😉

    Verfasst von moserschreibt | 3. März 2017, 07:51

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