Le cose sono diventate più fredde nell'emisfero settentrionale. L'autunno è alle porte ancora una volta, e l'inverno tornerà qui il 21 dicembre, 2018. Con quelle stagioni arrivano le loro sfide. Per esempio, se c'è un termine garantito per far perdere la calma ai proprietari di auto, è "ghiaccio nero". Il National Weather Service definisce questo come "ghiaccio a chiazze su strade o altre superfici di trasporto che non possono essere facilmente viste".
All'occhio umano, è tutto tranne che invisibile. Il ghiaccio nero non è veramente nero; è trasparente. Solo la roba sembra nero quando copre uno strato di pavimentazione nero corvino. Gli incidenti accadono una volta che i conducenti, cieco al pericolo, guidare le loro auto sul ghiaccio e perdere aderenza.
Altri tipi di ghiaccio sono più facili da vedere. Avrai sicuramente notato che i cubetti di ghiaccio fatti in casa di solito sembrano torbidi e opachi nel mezzo, come blocchi biancastri di zucchero filato. Ciò contrasta con la spaventosa chiarezza del ghiaccio nero. Come mai il ghiaccio nero è trasparente, ma i cubetti nelle vostre tipiche vaschette per il ghiaccio no?
L'acqua liquida sembra essere limpida. Questo perché il materiale non assorbe la maggior parte della luce visibile che lo attraversa. Eppure c'è una qualità ingannevole nell'acqua:non importa quanto fresca possa sembrare, non è mai puro al 100%. Un campione di H2O potrebbe contenere frammenti galleggianti di materia organica:alghe, resti di piante, ecc. — insieme a sedimenti sospesi, particelle di polvere o macchie di minerali come calcio e calce. Può anche contenere molti gas disciolti, come l'ossigeno. (Senza detto ossigeno, i pesci non sarebbero in grado di respirare.) I gas e le impurità fisiche sono la chiave per capire perché quei cubetti di ghiaccio nella tua caraffa di limonata sono così maledettamente torbidi.
Guarda quando l'acqua si congela, i detriti interni e le bolle d'aria possono concentrarsi. I grappoli impediscono la luce, causando la dispersione di tutte le frequenze di colore diverso sullo spettro della luce visibile. Quando questo accade, fa sembrare il ghiaccio bianco e torbido. Ma non è così sempre accadere.
Nel 2014, Lo YouTuber Tomas Nunuk ha filmato se stesso e un compagno di viaggio mentre attraversava Velke Hincovo Pleso, un profondo, lago d'acqua dolce nelle montagne slovacche. Il suo video è diventato virale perché mostra i due uomini in piedi su un ghiaccio incredibilmente trasparente; le rocce del fondo del lago sottostanti sono perfettamente visibili attraverso l'acqua ghiacciata. Il ghiaccio nel video di Nunuk era così trasparente che alcuni spettatori di YouTube hanno pensato che il filmato fosse stato falsificato. Ma Velke Hincovo Pleso è molto reale, e quando il lago gela (come spesso accade), il ghiaccio superficiale può essere cristallino.
Una calotta di ghiaccio deve essere quasi completamente priva di bolle d'aria e detriti per avere questo grado di trasparenza. Ci sono anche altri requisiti. Il ghiaccio è costituito da cristalli e quando l'H2O si congela rapidamente, quei cristalli tendono ad essere piccoli e numerosi. Ciò rende il ghiaccio più bianco perché i cristalli hanno superfici riflettenti. Quindi se ci sono più cristalli, ci sarà più riflessione in corso, che aiuterà a disperdere la luce in entrata. D'altra parte, il ghiaccio che è stato lentamente congelato è costituito da un numero minore di cristalli più grandi. E quelli promuovono la trasparenza.
Ricapitolando, il ghiaccio diventerà trasparente e cristallino solo se si congela lentamente e non ha troppe impurità o cristalli. L'ormai famoso video di YouTube di Tomas Nunuk è un caso di studio di come appare quando tutte queste condizioni sono soddisfatte. Il giorno del suo viaggio in Slovacchia, Velke Hincovo Pleso era sormontato da una coperta ghiacciata spessa circa 2 centimetri (o 0,78 pollici). L'acqua deve essersi congelata gradualmente durante un periodo tranquillo senza forti venti che avrebbero potuto portare detriti nel lago o agitare l'acqua.
Vediamo lo stesso tipo di cose che accadono nel ghiaccio nero della carreggiata. Sebbene non tutta questa roba provenga dalla stessa fonte (può iniziare come nebbia, nebbia, pioggerella o neve sciolta), si congela sempre lentamente durante i periodi di vento debole, è costantemente sottile e contiene pochissime impurità. Ecco perché il ghiaccio nero è così trasparente e frustrante per gli automobilisti.
Ma nonostante i fastidi dell'autostrada, il ghiaccio trasparente non è così comune in natura come il bianco, varietà nebulosa. Ci sono molte ragioni per cui un dato pezzo di ghiaccio potrebbe non essere chiaro. Un po' di ghiaccio è fatto di fiocchi di neve caduti, le cui forme spigolose e cristalli irregolari diffondono la luce. E qualche volta, l'acqua si congela rapidamente, con conseguente ghiaccio con cristalli più piccoli.
Il ghiaccio artificiale è soggetto alle stesse leggi fisiche. La maggior parte delle vaschette per il ghiaccio domestiche sono progettate per congelare piccoli blocchi d'acqua dall'esterno verso l'interno. In questo modo si ha l'effetto collaterale di spingere le impurità all'interno dell'acqua verso il centro di ciascun cubo. I prodotti finiti appaiono quindi bianchi e velati al centro. Per essere più chiaro, cubi più attraenti, alcuni ristoranti usano macchine costose che congelano l'acqua molto gradualmente, ed esclusivamente da un lato. Ciò consente alle impurità di fuggire verso l'esterno.
Per fortuna, ci sono molti modi più economici per fare cubetti di ghiaccio trasparenti. Un trucco ben noto consiste nel far bollire l'acqua in anticipo, liberandolo così dai gas disciolti prima che inizi il processo di congelamento.
ORA È FANTASTICOtecnicamente, l'acqua non è incolore (anche se spesso sembra così). Credici o no, il liquido ha una tinta bluastra naturale, per il fatto che assorbe il rosso, luce gialla e arancione più facilmente della luce blu. Ma i nostri occhi umani possono osservare questa qualità azzurra solo in profondi corpi d'acqua. Questo aiuta a spiegare perché l'oceano ci sembra blu mentre i bicchieri pieni di acqua potabile sembrano trasparenti. È anche perché grande, i ghiacciai spessi assumono una tonalità regale.