科学家揭示让雪闪闪发光的真正原因

人们可能会认为，雪是所有东西中最容易描述的：它冰冷、洁白，像毯子一样覆盖着大地。还有什么可说的呢？但马蒂厄-阮（Mathieu Nguyen）说："很多。"他刚刚通过了位于格约维克的挪威科技大学（NTNU）关于雪的光学特性的博士论文答辩。

究竟是什么让雪在美丽的日子里闪闪发光？了解答案的细微差别有助于更好地预报雪崩和改善冬季道路状况。图片来源：Mathieu Nguyen

"雪能反射所有波长的光线，根据不同的条件和光线照射的角度，雪的颜色也会大不相同。雪的年龄和密度以及空气污染也会影响雪的外观。雪的外观是一个非常复杂的问题。"他已经分析了一千多张雪地图像。"这种方法可用于多种传感器技术，包括为我们提供更好的决策依据，让我们知道何时应该清理道路，以及更密切地监测山区雪崩的风险等"。

其中，阮研究了雪是如何吸收和反射光线的，而太阳如何让雪的晶体闪闪发光尤其令人感兴趣。他认为，冬季景观的美丽外观可能是解答多年来困惑研究人员的一系列问题的关键。

"但首先，是什么让雪在阳光明媚的日子里闪闪发光？雪是冰晶的堆积。当条件适宜时，它们就像一面面小镜子。如果它们的角度合适，就会将阳光直接反射到你的身上，像'火花'一样在景色中闪耀，"阮说。

冬季景观中阳光与白雪的美丽交织可能会为研究人员多年来一直好奇的问题提供答案。图片来源：Mathieu Nguyen

关于不同金属如何以这种方式闪闪发光，已经进行了许多研究，但人们对雪的闪光仍然知之甚少。

阮说："如果我们在挪威拥有完全自动驾驶的汽车，这类技术也将有助于提高冬季道路上的行车安全。"因此，他试图找出这些火花在不同条件下的雪地图像中的对比度和密度是如何变化的。他希望这将提供一种分析方法，使我们能够从图像中对不同类型的雪进行分类。

马蒂厄-阮（Mathieu Nguyen）分析了一千多张雪景照片。图片来源：Mads Wang-Svendsen

"这种方法可用于多种传感器技术，包括为我们提供更好的决策依据，帮助我们确定何时应该清理道路，以及更密切地监测山区雪崩的风险等。阮说："如果我们在挪威拥有完全自动驾驶的汽车，这类技术也将有助于提高冬季道路行驶的安全性。"

实地考察期间拍摄的雪景图像。(左）带有明显火花的雪地图像。(右）雪地图像，有明显的火花和一点颗粒感。

使用不同焦距拍摄的带有火花的雪景图像示例。(左）使用 60 毫米焦距拍摄的照片。(右）使用 300 毫米焦距拍摄的照片。

到目前为止，研究人员只收集了挪威东部多个地方的数据。研究结果很有希望，表明闪光可以用来对雪的粒度进行分类。然而，要对雪的类型进行更精确的分类，需要比他们目前所研究的数据量大得多的数据。最好是来自世界各地的图像。从环境不同的其他地方获取图像将非常重要。了解不同程度的污染如何对雪的外观和特性产生影响至关重要。除了难以从图像中解读之外，长期以来，用数字技术再现雪的难度也令人吃惊。如今，我们在电脑游戏和模拟器中对雪的人工表现并不比白色表面好多少。

他在这方面的研究结果也显示出了良好的前景。他相信研究成果将为那些没有雪的人们提供良好的过冬体验 - 在未来，雪可能会越来越少。

根据挪威气象研究所的数据，2050 年将有 100 多万挪威人生活在冬季不足一个月的地方。此外，最近在《自然》杂志上发表的一项研究证实，由于人为的气候变化，整个北半球都将面临降雪量减少的未来。如果我们要让从未见过雪的人了解雪，我们就必须能够再现雪的复杂性。

参考文献：Mathieu Nguyen、Jean-Baptiste Thomas 和 Ivar Farup 于 2024 年 1 月 28 日在《地球科学》上发表的 "探索现场测量雪的视觉外观的成像方法"。

DOI: 10.3390/geosciences14020035

编译来源：ScitechDaily