南极和北极融水是“坏的”,因为它是黑暗的,但为什么是透明的液体在白色的东西那么黑暗呢?

Question

《华盛顿邮报》的南极的热浪岛的积雪融化了20%,导致熔体池扩散包括下图的雪/冰融水池塘之上。

这篇文章是一个很好的阅读,但我的问题是光学之一,即是什么让一个池塘的融水(实质上是纯水)上的白色变得如此黑暗?

它增加阳光吸收和加热,在这种情况下是“坏”,但这背后的物理或现象是什么使这些如此黑暗呢?

如果我理解正确的话,即使是浅池塘或水坑的水可以显著减少反照率,增加吸收,引起进一步的融化,有时“失控”的方式。所以我不认为这是大部分吸收水或污染物,我认为有一些更有趣的。

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熔体池在南极半岛的乔治六世冰架在1月19日,2020年。(NASA)

Answer 1

水最低EM吸收光谱的蓝色部分,迅速增加对紫外线和光谱的红色部分。

由于在可见光水是蓝色的。冰也是一样,因为它有非常相似的吸收光谱。

虽然有很多白色的图片,上面是一层薄薄的雪覆盖所有的蓝色的冰。大雪消融之后,你会得到一个水蓝色的厚层透明的蓝色冰结合吸收大部分的光使池塘看起来特别黑。水会如此轻的颜色如果,例如,而不是透明的冰,你会有沙子在底部。

Answer 2

“透明”是不一样的“白色”:白色的身体反射大部分的光在透明的身体让。一旦光进入水,它可能需要走很长的路才有机会出去,和长时间旅行路径为吸收提供了更多的机会。

水吸收光本身更比雪,但污染使情况更糟。如果有污垢粒子在雪地里,它必须位于顶部几厘米从阳光中获得任何重大能源:只有20%的雪光穿透深度超过5厘米。在清水,光线穿透更深(25%的能源在10米深度),所以所有污垢粒子体积内将容易散热,当暴露在阳光下。

如果你想知道为什么雪是白色的,想想看:干雪的冰(折射率1.31)和空气(折射率1),所以有很多可能的角度的光线会被反射的边界(部分或全部),和大量的边界。湿雪的冰(折射率1.31)和水(折射率1.33),所以这些边界几乎不影响传递光。固体冰与空气或水有一个边界,没有内部边界。

Answer 3

水(固体或液体)有一些吸收。而是低纯水为可见或near-visible光这就是为什么水是透明的。但只有在某种程度上——几米的水蓝色和几百米看黑人,特别是如果你是在这些几百米。

然后我们有雪。雪已经大量的光学边界向四面八方,所以散射光线的。光线只有几毫米的水总之前雪的反射或折射出质量。你不吸收光在几毫米的水。

如果你压缩或融化的雪,光学边界消失,光线允许深入水体中就被吸收的机会。

防晒水并不是唯一的物质,当粉呈白色。大多数粉状物质倾向于看white-ish,即使他们在固体形态几乎不白,只是部分透明。看到硫,硫酸铜等。