Поверхность чистого снега обладает высокой отражательной способностью, особенно для видимых лучей солнечного спектра. В безоблачные дни полярной весны (а в Антарктиде и лета) яркость снежной поверхности так велика, что на нее невозможно смотреть без защитных очков. В полярных условиях яркость безоблачного неба обычно очень мала, и ландшафт освещается почти целиком прямыми лучами солнца. Благодаря резкому контрасту между освещенной и теневой поверхностью близкие и удаленные предметы, а также мельчайшие детали на снегу видны исключительно отчетливо. Большую роль играют в этом кристальная прозрачность и сухость воздуха.
Но вот на голубом фоне неба появляются сначала перистые, а затем и перисто-слоистые облака. Освещение становится монотонным, мелкие детали рельефа постепенно исчезают. Облачность продолжает опускаться все ниже, переходя в плотный сплав высокослоистых облаков. Все вокруг растворяется в потоке яркого молочного света. И хотя этого света достаточно, чтобы вдеть нитку в иголку, человек чувствует себя так же беспомощно, как в кромешной тьме.
Явление белой тьмы объясняется тем, что неплотная и слабо насыщенная влагой облачность в полярных странах мало поглощает проходящий сквозь нее поток радиации. Падая на поверхность снега, этот поток, рассеянный облаками, подвергается многократному отражению между, небом и землей. При определенном соотношении плотности облачного слоя и интенсивности радиации яркость снежной поверхности, атмосферы и облаков воспринимается глазом совершенно одинаково, что и вызывает явление белой тьмы.
Продолжительность и интенсивность белой тьмы зависят от устойчивости такого соотношения. Наиболее благоприятные условия для нее складываются в околополуденные часы, при медленном смещении циклонов. Тогда она может продолжаться 4—6 часов. За ней обычно следует метель, и плохая видимость сохраняется надолго, хотя уже по другой причине. В тех же случаях, когда циклонический процесс затухает, с повышением облаков быстро исчезает и белая тьма.
Наибольшую, пожалуй, опасность белая тьма представляет для авиации. Полеты «в бутылке с молоком» или «в шарике пинг-понга», как называют их американские летчики, не раз оканчивались в иностранных полярных экспедициях катастрофой с человеческими жертвами.
Для наземного транспорта и для пешехода белая тьма также грозит опасностью, особенно если путь лежит в зоне трещин или вблизи берегового обрыва. Даже в населенном пункте со множеством знакомых ориентиров легко потерять нужное направление. Зимой 1957 года водитель вездехода перевозил в Мирном вещи из одного дома в другой. Стояла белая тьма, и вездеход совершил непредвиденный прыжок с берегового обрыва на морской лед. К счастью, все окончилось благополучно.