После снегопада ночью часто становится светлее, потому что снег хорошо отражает уже имеющийся свет фонарей, окон, Луны и неба. Белый покров заменяет тёмную землю большой отражающей поверхностью, а в городе облака могут возвращать часть рассеянного вверх света обратно вниз. Сам снег при этом не превращается в источник видимого свечения.
Эффект особенно заметен во дворах и на улицах с освещением: раньше под ногами был тёмный асфальт, а теперь почти вся открытая поверхность помогает распределять свет. Но за городом без фонарей, в безлунную погоду и под плотными облаками картина может оказаться совсем другой.
Почему белая поверхность меняет освещение
Освещённый тёмный грунт поглощает значительную часть падающего видимого света. Снег возвращает наружу гораздо большую его долю. Это отражательное свойство поверхности часто описывают словом «альбедо».
Если фонарь светит на чёрную дорожку, заметная часть энергии после попадания на неё уже не участвует в освещении двора. Если дорожка укрыта снегом, больше света рассеивается от неё в окружающее пространство. Он попадает на стены, деревья, людей и другие участки покрова, немного освещая то, что раньше оставалось в глубокой тени.
Поэтому дело не только в том, что сам снег выглядит белым. Меняется световая обстановка вокруг него. Большая заснеженная площадка действует как широкий рассеянный отражатель, хотя не похожа на гладкое зеркало и не создаёт чёткого изображения фонаря.
Откуда у снега белый цвет
Отдельный кусочек чистого льда может выглядеть прозрачным, но рыхлый снег состоит из множества ледяных кристаллов и промежутков с воздухом. На многочисленных границах между средами свет меняет направление, многократно рассеивается и частично возвращается наружу.
В видимом диапазоне такой набор мелких элементов отражает разные составляющие обычного белого света достаточно равномерно, и глаз воспринимает покров как белый. Отсюда не следует, что любой снег имеет строго одинаковую отражательную способность. Свежий рыхлый слой, подтаявшая поверхность и грязный придорожный сугроб заметно различаются.
Состояние тёмной поверхности тоже важно. Например, мокрый асфальт обычно кажется темнее сухого, поскольку вода меняет взаимодействие света с его неровностями. После снегопада различие между такой дорогой и белым покровом бывает особенно большим.
Как облака усиливают городской эффект
Часть искусственного света направлена вверх непосредственно от светильников, а часть сначала отражается от земли и зданий. Облака рассеивают этот свет, и некоторая доля возвращается к поверхности. Поэтому над освещённым городом облачное небо способно выглядеть светлее ясного.
Снег усиливает эту цепочку: от белой земли вверх уходит больше отражённого света, а облака снова рассеивают его вниз. Дальше часть света ещё раз попадает на снег и окружающие предметы. Это не бесконечное накопление энергии, а многократное перераспределение света с неизбежными потерями при каждом взаимодействии.
Низкая облачность над ярко освещённой застройкой иногда делает эффект очень выраженным. При этом снегопад как процесс не обязан быть главным условием: снег уже может лежать на земле, а осадков в данный момент не будет. Важна комбинация покрова, источников света и состояния атмосферы.
Оттенок такого освещения тоже зависит от источников. Под тёплыми фонарями и подсвеченными ими облаками снег может казаться желтоватым, а рядом с другим светильником – почти нейтральным. Это не обязательно изменение самого снега: белая поверхность отражает свет того состава, который на неё падает.
Почему за городом облака могут делать ночь темнее
Облака не производят свет сами по себе. В городе им есть что возвращать вниз, а в местности без искусственного освещения они могут преимущественно закрывать естественные источники света – Луну, звёзды и более высокие светящиеся слои атмосферы.
Поэтому правило «облачная снежная ночь всегда светлая» неверно. Вдали от города плотная облачность способна уменьшить количество света, достигающего поверхности. Снег отразит часть того, что до него всё-таки дошло, но не восполнит полностью отсутствие источника.
Луна тоже меняет ситуацию. На открытом заснеженном пространстве при ясном небе и яркой Луне можно различать детали лучше, чем на бесснежной тёмной земле. Однако впечатление сильно зависит от фазы Луны, её положения, облачности и того, насколько глаза успели привыкнуть к темноте.
Почему тени кажутся мягче
Когда свет идёт преимущественно от одного фонаря, предмет легко создаёт заметную тёмную тень. После появления снега часть света приходит к этому участку уже после отражений от земли и соседних поверхностей. Основная тень сохраняется, но заполняется дополнительным рассеянным освещением.
Светлое небо под облаками тоже действует как протяжённый источник. Вместо одного чёткого направления получается множество направлений прихода света. Поэтому двор может восприниматься более равномерно освещённым, даже если число и мощность фонарей не изменились.
Это отдельный эффект от того, почему снег приглушает звуки. Пористый покров способен одновременно менять акустику и отражение света, но одно не вызывает другое. Тихий и светлый зимний двор получается благодаря разным свойствам одного материала.
Можно ли сравнить яркость по фотографии
Обычная камера телефона автоматически меняет выдержку, чувствительность и обработку изображения. Снимок тёмного бесснежного двора может выглядеть неожиданно светлым, а яркого заснеженного – темнее из-за работы автоматики. Поэтому два таких кадра не дают надёжного измерения освещённости.
Для корректного сравнения нужны одинаковые условия съёмки и понимание того, что именно измеряется: светимость неба, освещённость земли или яркость конкретной поверхности. Универсального множителя, во сколько раз любая снежная ночь светлее обычной, не существует.
Наблюдаемый эффект в итоге складывается из отражающего покрова, доступных источников и атмосферы. Снег помогает существующему свету распространяться иначе, а в освещённом городе может заметно усиливать ночную засветку. Именно поэтому знакомый двор после снегопада выглядит так, словно в нём включили дополнительное освещение.
