Colore bianco nella scienza e nella natura

Il bianco è il colore più chiaro ed è acromatico (non ha tonalità), poiché riflette e sparge completamente tutte le lunghezze d’onda della luce visibili. È il colore della neve fresca, del gesso e del latte, ed è l’opposto del nero.

Nell’antico Egitto e nell’antica Roma, le sacerdotesse indossavano il bianco come simbolo di purezza e i romani indossavano una toga bianca come simbolo di cittadinanza. Nel Medioevo e nel Rinascimento un unicorno bianco simboleggiava la castità e un sacrificio e purezza di un agnello bianco. Era il colore reale dei re di Francia e del movimento monarchico che si opponeva ai bolscevichi durante la guerra civile russa (1917-1922). I templi greci e romani erano rivestiti di marmo bianco e, a partire dal XVIII secolo, con l’avvento dell’architettura neoclassica, il bianco divenne il colore più comune delle nuove chiese, dei capitelli e di altri edifici governativi, specialmente negli Stati Uniti. È stato anche ampiamente utilizzato nell’architettura moderna del 20 ° secolo come simbolo di modernità e semplicità.

Secondo i sondaggi in Europa e negli Stati Uniti, il bianco è il colore associato più spesso alla perfezione, il bene, l’onestà, la pulizia, l’inizio, il nuovo, la neutralità e l’esattezza. Il bianco è un colore importante per quasi tutte le religioni del mondo. Il Papa, il capo della Chiesa cattolica romana, ha indossato il bianco dal 1566, come simbolo di purezza e sacrificio. Nell’Islam, e nella religione shintoista del Giappone, è indossato dai pellegrini; e dai Brahmins in India. Nelle culture occidentali e in Giappone, il bianco è il colore più comune per gli abiti da sposa, che simboleggia la purezza e la verginità. In molte culture asiatiche, il bianco è anche il colore del lutto.

Etimologia
La parola bianco continua hwīt inglese antico, in definitiva da un common germanico * χwītaz si riflette anche in OHG (h) wîz, ON hvítr, Goth. ƕeits. La radice è in definitiva dalla lingua proto-indoeuropea * kwid-, sopravvivendo anche in sanscrito śveta “per essere bianchi o luminosi” e slava světŭ “luce”. La parola islandese per bianco, hvítur, è direttamente derivata dall’antica forma norrena della parola hvítr. Common Germanic aveva anche la parola * blankaz (“bianco, brillante, accecante”), preso in prestito in tardo latino come * blancus, che forniva la fonte per le parole romanze per “bianco” (catalano, occitano e francese blanc, spagnolo blanco, italiano bianco , Branco galiziano-portoghese, ecc.). Il contrario del bianco è nero.

Alcune lingue non europee hanno una grande varietà di termini per il bianco. Il linguaggio Inuit ha sette parole diverse per sette diverse sfumature di bianco. Il sanscrito ha parole specifiche per il bianco luminoso, il bianco dei denti, il bianco del sandalo, il bianco della luna autunnale, il bianco dell’argento, il bianco del latte di mucca, il bianco delle perle, il bianco di un raggio di sole, e il bianco delle stelle. Il giapponese ha sei parole diverse, a seconda di brillantezza o ottusità, o se il colore è inerte o dinamico.

Comprensione scientifica (scienza del colore)
La luce viene percepita dal sistema visivo umano come bianca quando la luce in arrivo verso l’occhio stimola tutti e tre i tipi di cellule coniche sensibili al colore nell’occhio in quantità approssimativamente uguali. I materiali che non emettono luce appaiono bianchi se le loro superfici riflettono la maggior parte della luce che li colpisce in modo diffuso.

luce bianca
Nel 1666, Isaac Newton dimostrò che la luce bianca poteva essere suddivisa nei suoi colori compositi facendola passare attraverso un prisma, quindi usando un secondo prisma per rimontarli. Prima di Newton, la maggior parte degli scienziati riteneva che il bianco fosse il colore fondamentale della luce.

La luce bianca può essere generata dal sole, dalle stelle o da fonti terrestri come lampade fluorescenti, LED bianchi e lampadine a incandescenza. Sullo schermo di un televisore o computer a colori, il bianco viene prodotto miscelando i colori primari della luce: rosso, verde e blu (RGB) a piena intensità, un processo chiamato miscelazione additiva (vedi immagine sotto). La luce bianca può essere fabbricata usando la luce con solo due lunghezze d’onda, ad esempio mescolando la luce da un laser rosso e ciano o laser giallo e blu. Questa luce avrà tuttavia pochissime applicazioni pratiche poiché la resa cromatica degli oggetti sarà fortemente distorta.

Il fatto che sorgenti luminose con distribuzioni di potenza spettrale molto diverse possano provocare un’esperienza sensoriale simile è dovuto al modo in cui la luce viene elaborata dal sistema visivo. Un colore che deriva da due diverse distribuzioni di potenza spettrale è chiamato metamerismo.

Molte delle sorgenti luminose che emettono luce bianca emettono luce a quasi tutte le lunghezze d’onda visibili (luce solare, lampade a incandescenza di varie temperature di colore). Ciò ha portato alla nozione che la luce bianca può essere definita come una miscela di “tutti i colori” o “tutte le lunghezze d’onda visibili”. Questa idea diffusa è un equivoco e potrebbe originariamente provenire dal fatto che Newton scoprì che la luce del sole è composta di luce con lunghezze d’onda attraverso lo spettro visibile. Concludendo che poiché “tutti i colori” producono luce bianca, allora il bianco deve essere costituito da “tutti i colori” è un errore logico comune chiamato affermare il conseguente, che potrebbe essere la causa dell’incomprensione.

Una gamma di distribuzioni spettrali di sorgenti luminose può essere percepita come bianca: non esiste un’unica specifica unica di “luce bianca”. Ad esempio, quando acquisti una lampadina “bianca”, potresti acquistare una etichetta 2700K, 6000K, ecc., Che produce luce con distribuzioni spettrali molto diverse, e tuttavia ciò non ti impedirà di identificare il colore degli oggetti che illuminano .

Oggetti bianchi
La visione a colori ci consente di distinguere diversi oggetti per il loro colore. Per fare ciò, la costanza del colore può mantenere il colore percepito di un oggetto relativamente invariato quando l’illuminazione cambia tra varie ampie distribuzioni spettrali (biancastre) della luce.

Lo stesso principio è usato nella fotografia e nella cinematografia dove la scelta del punto bianco determina una trasformazione di tutti gli altri stimoli di colore. Le modifiche o la manipolazione del punto bianco possono essere utilizzate per spiegare alcune illusioni ottiche come The dress.

Sebbene non esista un’unica specifica unica di “luce bianca”, esiste in effetti una specifica univoca di “oggetto bianco” o, più specificamente, “superficie bianca”. Una superficie perfettamente bianca riflette diffusamente (disperde) tutta la luce visibile che la colpisce, senza assorbirne alcuna, indipendentemente dalla lunghezza d’onda della luce o dalla distribuzione spettrale. Poiché non assorbe nessuna luce incidente, il bianco è il colore più leggero possibile. Se il riflesso non è diffuso ma piuttosto speculare, questo descrive uno specchio piuttosto che una superficie bianca.

La riflessione del 100% della luce incidente a tutte le lunghezze d’onda è una forma di riflettanza uniforme, quindi il bianco è un colore acromatico, che significa un colore senza tonalità. Lo stimolo di colore prodotto dal diffusore perfetto è solitamente considerato uno stimolo acromatico per tutti gli illuminanti, ad eccezione di quelli le cui sorgenti luminose sembrano essere altamente cromatiche.

La costanza del colore è ottenuta mediante adattamento cromatico. La Commissione Internazionale sull’Illuminazione definisce il bianco (adattato) come “uno stimolo di colore che un osservatore che è [cromato] adattato all’ambiente di osservazione giudicherebbe perfettamente acromatico e che abbia un fattore di luminanza di unità. essere il bianco adattato potrebbe essere diverso in luoghi diversi all’interno di una scena.

Perché la neve, le nuvole e le spiagge sono bianche
Anche le spiagge con sabbia contenente elevate quantità di quarzo o calcare eroso appaiono bianche, poiché il quarzo e il calcare riflettono o disperdono la luce solare, piuttosto che assorbirla. Le spiagge di sabbia bianca tropicale possono anche avere un’alta quantità di carbonato di calcio bianco da piccoli pezzi di conchiglie a terra fino a sabbia fine dall’azione delle onde.

La neve è una miscela di aria e minuscoli cristalli di ghiaccio. Quando la luce bianca del sole entra nella neve, viene assorbito pochissimo dello spettro; quasi tutta la luce è riflessa o dispersa dall’aria e dalle molecole d’acqua, quindi la neve sembra essere il colore della luce solare, bianca. A volte la luce rimbalza all’interno dei cristalli di ghiaccio prima di essere dispersa, facendo sembrare la neve scintillante.

Nel caso dei ghiacciai, il ghiaccio viene premuto più strettamente insieme e contiene poca aria. Quando la luce solare entra nel ghiaccio, viene assorbita più luce dello spettro rosso, quindi la luce diffusa sarà bluastra.

Le nuvole sono bianche per la stessa ragione del ghiaccio. Sono composte da goccioline d’acqua o cristalli di ghiaccio mescolati con l’aria, pochissima luce che li colpisce viene assorbita e la maggior parte della luce è dispersa, apparendo all’occhio come bianca. Ombre di altre nuvole sopra possono rendere le nuvole grigie e alcune nuvole hanno la loro ombra sul fondo della nuvola.

Molte montagne con innevamento invernale o tutto l’anno sono così chiamate: Mauna Kea significa montagna bianca in hawaiano, Monte Bianco significa montagna bianca in francese. Le montagne Changbai significano letteralmente montagne perennemente bianche, segna il confine tra Cina e Corea.

Materiali bianchi
Il gesso è una specie di calcare, fatto di calcite minerale o di carbonato di calcio. Originariamente era depositato sotto il mare come scaglie o piastre di piccoli microrganismi chiamati Coccolithophore. Era il primo pigmento bianco usato dagli artisti preistorici nelle pitture rupestri. Il gesso usato oggi sulle lavagne è solitamente costituito da gesso o solfato di calcio, una polvere pressata in bastoncini.

Il Bianco di San Giovanni è un pigmento usato nel Rinascimento, che fu descritto dal pittore Cennino Cennini nel XV secolo. È simile al gesso, fatto di carbonato di calcio con idrossido di calcio. Era fatto di calce essiccata che è stata trasformata in una polvere, quindi immerso in acqua per otto giorni, con l’acqua cambiata ogni giorno. È stato poi trasformato in torte e asciugato al sole.

Il piombo bianco veniva prodotto durante il IV secolo aC; il processo è descritto è Plinio il Vecchio, Vitruvio e l’antico autore greco Teofrasto. Pezzi di piombo venivano messi in vasi di terracotta che avevano un compartimento separato riempito di aceto. I vasi a loro volta erano ammucchiati su scaffali vicini a sterco di vacca. I fumi combinati di aceto e sterco di vacca hanno causato la corrosione del piombo nel carbonato di piombo. È stato un processo lento che potrebbe richiedere un mese o più. Era un bianco eccellente ed era usato dagli artisti per secoli, ma era anche tossico. Fu sostituito nel XIX secolo da bianco di zinco e bianco di titanio.

Il bianco di titanio è il bianco più popolare per gli artisti di oggi; è il pigmento bianco più brillante disponibile e ha una copertura doppia rispetto al bianco piombo. È diventato commercialmente disponibile nel 1921. È fatto di biossido di titanio, dai minerali brookite, anatasio, rutilo o ilmenite, attualmente la principale fonte. Grazie al suo candore brillante, è usato come colorante per la maggior parte dei dentifrici e creme solari.

Il bianco di zinco è costituito da ossido di zinco. È simile ma non così opaco come il bianco di titanio. Viene aggiunto ad alcuni cereali da colazione, poiché lo zinco è un nutriente importante. Il bianco cinese è una varietà di bianco di zinco per artisti.

Alcuni materiali possono essere fatti per sembrare “più bianchi del bianco”, questo è ottenuto utilizzando agenti brillantanti ottici (OBA). Si tratta di composti chimici che assorbono la luce nella regione dell’ultravioletto e della viola (di solito 340-370 nm) dello spettro elettromagnetico e restituiscono la luce nella regione blu (in genere 420-470 nm). Gli OBA vengono spesso utilizzati in carta e abbigliamento per creare un’impressione di bianco molto luminoso. Ciò è dovuto al fatto che i materiali effettivamente emettono più luce visibile di quanto ricevono.

Candeggio e sbiancamento
Lo sbiancamento è un processo per sbiancare i tessuti che è stato praticato per migliaia di anni. A volte si trattava semplicemente di lasciare il tessuto al sole, di essere sbiadito dalla luce intensa. Nel XVIII secolo diversi scienziati hanno sviluppato varietà di candeggina a base di cloro, tra cui l’ipoclorito di sodio e l’ipoclorito di calcio (polvere per sbiancamento). Gli agenti sbiancanti che non contengono il cloro più spesso si basano su perossidi, come perossido di idrogeno, percarbonato di sodio e perborato di sodio. Mentre la maggior parte delle candeggine sono agenti ossidanti, un numero minore di agenti riducenti come la ditionite di sodio.

Le candeggianti attaccano i cromofori, la parte di una molecola che assorbe la luce e fa sì che i tessuti abbiano colori diversi. Un candeggina ossidante agisce rompendo i legami chimici che costituiscono il cromoforo. Questo cambia la molecola in una sostanza diversa che non contiene un cromoforo o contiene un cromoforo che non assorbe la luce visibile. Un decolorante riducente funziona convertendo i doppi legami nel cromoforo in singoli legami. Ciò elimina la capacità del cromoforo di assorbire la luce visibile.

La luce solare agisce come una candeggina attraverso un processo simile. I fotoni di luce ad alta energia, spesso nella gamma violetta o ultravioletta, possono disturbare i legami nel cromoforo, rendendo la sostanza risultante incolore.

Alcuni detergenti fanno un passo avanti; contengono sostanze chimiche fluorescenti che si illuminano, rendendo il tessuto letteralmente più bianco del bianco.

Nel mondo naturale

Astronomia
Una nana bianca è un residuo stellare composto per lo più di materia degenerata da elettroni. Sono molto densi; la massa di una nana bianca è paragonabile a quella del Sole e il suo volume è paragonabile a quello della Terra. La sua debole luminosità deriva dall’emissione di energia termica immagazzinata. Una nana bianca è molto calda quando viene formata, ma poiché non ha alcuna fonte di energia, irradierà gradualmente la sua energia e si raffredderà. Ciò significa che la sua radiazione, che inizialmente ha un’alta temperatura di colore, diminuirà e arrossirà col tempo. Per un tempo molto lungo, una nana bianca si raffredderà fino a temperature alle quali non emetterà più calore o luce significativa, e diventerà una fredda nana nera. Tuttavia, poiché nessuna nana bianca può essere più vecchia dell’età dell’Universo (circa 13,8 miliardi di anni), anche le più vecchie nane bianche si irradiano ancora a temperature di qualche migliaio di kelvin, e non si ritiene che esistano ancora nane nere.

Una stella a sequenza principale di tipo A (A V) o una stella nana è una stella a sequenza principale (a combustione di idrogeno) di tipo spettrale A e classe di luminosità V. Queste stelle hanno spettri definiti da forti linee di assorbimento dell’idrogeno Balmer. Hanno masse da 1,4 a 2,1 volte la massa del Sole e temperature superficiali tra 7600 e 11 500 K.

Biologia ed ecologia
In natura, la neve e le nuvole appaiono bianche perché sono composte da goccioline d’acqua o cristalli di ghiaccio mescolati con l’aria; quando la luce bianca del sole entra nella neve, viene assorbito pochissimo dello spettro; quasi tutta la luce è riflessa o dispersa dall’aria e dalle molecole d’acqua, quindi la neve sembra essere il colore del sole, bianco. La maggior parte degli animali bianchi hanno il loro colore come una forma di mimetizzazione in inverno.