Fizik

Su Renksiz İken Kar Neden Beyazdır?

Hepimizin karı sevmesinin nedenlerinden biri, her şeyi temiz, saf, beyaz bir örtüyle kaplamasıdır. Ama düşünürseniz, karın beyaz olması tuhaf bir durumdur. Özünde kar birbirine yapışmış bir grup buz kristalidir. Sudan yapılmıştır ve su renksizdir. Peki o zaman kar neden beyazdır?

Bu sorunun cevabını anlamak için ilk olarak beyazın ne olduğunu anlamak zorundayız. Sonrasında da farklı şeylerin neden farklı renklere sahip olduğunu kavramalıyız. İnsanların beyaz ışığın tüm renklerin birleşimi olduğunu söylediklerini duymuşsunuzdur. Ancak kimileri de beyazın bir rengin yokluğu olduğunu söyleyecektir. Örneğin çamaşırlarınızdan tüm diğer renkleri çıkarmak ve beyazlatmak için çamaşır suyu kullanırız. Bu durumda beyaz hem tüm renklerin birleşimi hem de renklerin yok edicisi olmalıdır. Bu biraz karışık gelecektir. Ancak aslında değil. Çünkü iki farklı konudan bahsediyoruz. Bunlar beyaz ışık ve beyaz olan nesnelerdir.

kırık camlar
Bir pencere camını düşünün. Cam bildiğiniz gibi şeffaftır. Ancak bir çekiç alır camı parçalara ayırırsanız karşınıza bir kez daha beyaz renk çıkacaktır. Bu fark ışığın cam gibi bir yüzeyle girdiği etkileşimin, kırık cam gibi çok yönlü yüzey ile girdiği ile aynı olmamasıdır. Aynı şey kar durumunda da geçerlidir. Optik bilimine göre, ışık bir nesneye çarptığında, ya nesneden geçer ya da yansır. Işık, cam veya buz gibi pürüzsüz düz bir yüzeye çarptığında, genellikle yolu bozulmadan doğrudan geçer. Bununla birlikte, kırık cam durumunda, artık sayısız pürüzlü yüzey mevcuttur. Işık bu düzensiz yüzeylere çarptığında yansır ve her yöne saçılır. Aynı durum şekil ve yapı bakımından değişen yüzlerce ufacık buz kristalinden oluşan kar taneleri için de geçerlidir.

Beyaz Işık Nedir?

Bize güneşten gelen beyaz ışık, tüm olası renklerin, tüm görünür dalga boylarının bir karışımıdır. Güneş ışığı doğal ışığımız olduğu için biz ona beyaz diyoruz aslında beyaz ışık insan gözü için renksiz ışıktır. Ancak 1666’da Sir Isaac Newton, bu nötr ışığın, basitçe üçgen bir prizmadan geçirilerek, bileşen renklerden oluşan bir gökkuşağına bölünebileceğini keşfetti. Daha sonra, tüm bu renklerin gerçekten de onları yeniden birleştirerek orijinal beyaz ışıkta mevcut olduğunu bize kanıtladı.

Newton, tüm gökkuşağını veya renk spektrumunu, bir oktavdaki yedi müzik tonuna benzeyen yedi kategoriye bölmenin iyi bir fikir olacağını düşündü. Renk kategorileri için kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, indigo ve menekşeyi seçti. Ve biz bunu okullarda “gökkuşağının yedi rengi” olarak öğrendik. Gerçekte, tıpkı sonsuz sayıda olası müzik tonları olduğu gibi, güneşin ışığında da insan gözü tarafından görülebilen ve görünmeyen sonsuz sayıda renk vardır.

Görünür ışık, farklı ışık frekanslarından oluşur. Gözlerimiz farklı frekansları farklı renkler olarak algılar. Bunun nedeni nesneyi oluşturan parçacıkların farklı titreşim frekanslarına sahip olmasıdır. Bu parçacıklar ışığın frekansına bağlı olarak belirli bir miktar ışık enerjisini emer ve sonra bu soğurulan enerjiyi ısı olarak yayarlar. Emilmeyen ışık frekanslarına birkaç farklı şey olabilir. Bazı malzemelerde, bir parçacık fotonları yeniden yaydığında, bir sonraki parçacığa geçmeye devam ederler. Bu durumda, ışık malzemenin her yerine ulaşır, böylece malzeme berraktır. Çoğu katı malzemede, parçacıklar fotonların çoğunu malzemeden yeniden yansıtır, bu nedenle hiç ışık geçmez ve nesne opaktır.

Beyaz Renk Nedir?

Beyaz ışıktan farklı olarak beyaz bir nesne üzerine beyaz ışık düştüğünde ışık karışımını hiç değiştirmeden tüm renkleri gözümüze eşit olarak yansıtır. Bu yüzden “beyaz” olarak adlandırmayı seçtiğimiz şey üzerine düşen ışıkla aynı “renk” gibi görünür. Yani nesne kendi rengine katkıda bulunmaz. Ancak renkli nesneler gerçekten de kendi renklerine katkıda bulunur. Molekülleri, güneş ışığının belirli renklerini seçici olarak emer ve korur, diğerlerini değiştirilmiş bir karışım olarak geri yansıtır.

Sahnede beyaz bir gömlek üzerine kırmızı pelerin giyen bir aktör düşünün. Üzerine kırmızı bir spot ışığı tutarsanız, her tarafı kırmızı görünecek, beyaz renk ortadan kaybolacaktır. Kostümünün herhangi bir parçasının bize yansıtabileceği tek ışık kırmızıdır. Şimdi üzerine beyaz bir spot ışığı tutun. Kırmızı pelerin hala kırmızı olarak gözükür, beyaz gömlek ise beyaz yani renkler değişmez çünkü beyaz spot ışık renklerin hiçbirini absorbe etmez.

Kar Neden Beyazdır?

Kar donmuş su olduğuna ve donmuş suyun berrak olduğunu hepimiz bildiğimize göre, karın neden kendine özgü bir rengi vardır?

Aslında kar, bir arada duran bir sürü buz kristalidir. Hafif bir foton bir kar tabakasına girdiğinde, üstte bir buz kristalinden geçer ve yönünü hafifçe değiştirir ve onu yeni bir buz kristaline gönderir ve bu biçimde devam eder. Temel olarak, tüm kristaller ışığı her tarafa yansıtır, böylece sonunda ışık kar yığınından geri gelir. Bu durum tüm farklı ışık frekansları için geçerlidir yani tüm ışık renkleri geri yansır. Eşit ölçüde birleştirilmiş görünür spektrumdaki tüm frekansların “rengi” beyazdır, bu nedenle karda gördüğümüz renk budur, oysa kar oluşturan buz kristallerinde gördüğümüz bu renk değildir.

Ayrıca buzulların fotoğraflarına baktığınız zaman karın bazen maviye yakın tonlarda göründüğünü de fark edeceksiniz. Bu buzulun düzgün olmayan yapısı sonucunda ortaya çıkan bir durumdur. Bu da karın kırmızı ışığı emmesi ve mavi ışığı yansıtması sonucunda oluşur. Yani, yansıyan uzun kırmızı dalga boylarından ziyade daha kısa mavi dalga boylarıdır. Saçılma ne kadar uzun süre tekrarlanırsa, mavi renk tonu o kadar belirgin olacaktır. Ancak bu mavi rengi görebilmek için oldukça fazla karın birikmiş olması gerekmektedir. Sonrasında da ortam, aşağıdaki gibi görsel bir şölene hazır olacaktır.

Kuzey ışıkları – Finlandiya

Göz atmak isterseniz…


Kaynaklar ve ileri okumalar:

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Bu Yazılarımıza da Bakmanızı Öneririz

Başa dön tuşu