كيف يحدث قوس قزح

بواسطة: - آخر تحديث: ١٢:٣٤ ، ٣١ أكتوبر ٢٠١٩
كيف يحدث قوس قزح

قوس قزح

قوس قزح هو قوس متعدد الألوان يظهر في السماء، وهو ظاهرة يمكن مشاهدتها بالعين المجردة بعد سقوط المطر وظهور أشعة الشمس، فتضرب أشعة الشمس قطرات الماء حتى يتشكل قوس قزح، ولظهوره لا بد من أن تكون الشمس فوق الأفق وأن لا يحجبها أيّ كالسحب والجبال أو أيّ عوائق أخرى، ويجب أن تكون الشمس منخفضة جدًا في السماء وأن يكون ارتفاعها أقل من 42 درجة لكي يتشكل قوس قزح ونتمكن من رؤيته من منظورنا، كما ويجب أن تمتلئ السماء بعدد كبير من قطرات الماء إذ أن قوس قزح دائمًا ما يظهر في الجهة المقابلة للشمس في السماء، وهو ظاهرة بصرية تتضمن 3 عمليات هي الانعكاس، إذ تعد قطرات الماء كالمرايا، فعندما تصطدم أشعة الشمس بها فأن معظم الضوء ينعكس من الجدار الخلفي لقطرة الماء وينعكس مرة أخرى، والتشتت يبدو أن ضوء الشمس أبيضًا للناظر إلا أنه يتكون من جميع الألوان المرئية، فعندما يدخل الضوء إلى قطرة الماء ينقسم إلى مكوناته وتخرج منها وتصبح مرئية كطيف من الألوان، والعملية الثانية هي الانكسار فعندما يدخل الشعاع الضوئي إلى قطرة الماء وتخرج فأن اتجاهها يتغير قليلًا وينكسر كلّ لون في الضوء إلى اتجاه مختلف عن اللون الثاني، فعلى سبيل المثال فإن اللون الأحمر يخرج من القطرة بزاوية أكبر من اللون البرتقالي، ويتكون قوس قزح من الألوان التالية بالترتيب؛ الأحمر فالبرتقالي فالأصفر فالأخضر فالأزرق ثم النيلي وأخيرًا البنفسجي من الخارج إلى الداخل على التوالي، ويظهر قوس قزح عادة بشكل نصف دائري إلا أنه يمكن مشاهدته بشكل دائري كامل من خلال الصعود على مكان مرتفع كالجبال أو أي تضاريس طبيعية عالية.[١]


كيفية حدوث قوس قزح

تحدث ظاهرة قوس قزح بسبب انكسار ضوء الشمس وتحلله وانعكاسه على قطرات الماء العالقة في الغلاف الجوي أو على بخار الماء، ويمكن رؤيته في المناطق التي تكثر فيها الشلالات المائية إذا كانت الشمس تقع خلف الناظر للشلال، بدايةً يتشكل ما يسمى قوس قزح إذ يحدث انكسارًا للأشعة التي تدخل قطرة الماء في الجو، ثم يأتي بعد هذا الانكسار انعكاس على السطح الداخلي المقابل للوجه الذي دخلت منه الأشعة، ثم يتبع ذلك انكسار للمرة الثانية عندما تغادر الأشعة قطرة الماء الخارجة من السطح السفلي لها، وتبلغ الزاوية التي يصنعها شعاع شمسي يدخل قطرة ماء كروية والأشعة الملوَّنة التي تغادرها بين 42 درجة مئوية للشعاع الأحمر و40 درجة مئوية للشعاع البنفسجي، ولذا فإن اللون الأحمر الذي تراه العين المجردة يدخلها بزاوية تقارب 42 درجة مئوية مع الأفق، في حين يدخل اللون البنفسجي بزاوية تقارب 40 درجة مئوية، وتتموضع بقية الألوان بين هاتين الزاويتين، ويظهر قوس قزح نصف دائري إذا كانت الشمس عند الأفق،[٢] أما إذا انخفضت الشمس تحت الأفق فإن انفراج القوس يزيد على النصف دائرة، وفي أحيان محددة يُظهر دائرة كاملة وتامة، خاصة إذا نُظر إليه من شباك طائرة وخصوصًا في مقدمة الطيارة عند الطيارين وكانت ظروف الجو مواتية وتساعد على وضوح الرؤية وتُظهر زوايا الانعكاس، كما ويرى متسلقو الجبال في بعض الأحيان قوس قزح بشكل دائري أو شبه دائري بالرغم من عدم ارتفاع الجبال الكافي، كما ويمكن رؤية قوس قزح عندما تصطدم أمواج البحر بالصخور فتتناثر قطرات الماء في الهواء، كما ويمكن رؤيته في مناطق الشلالات وأيضًا في رذاذ المياه الخارج من الخرطوم.[٣]


كيفية تشكل قوس قزح الثانوي

يتشكل قوس قزح الثانوي عندما تتعرض أشعة الشمس التي تدخل قطرات المطر من الأسفل إلى انعكاسين داخليين إضافة إلى انكسار واحد، ثم تغادر هذه الأشعة قريبًا من السطح العلوي لقطرة الماء، وتبلغ الزاوية بين الشعاع الأبيض الوارد على القطرة والأشعة الملونة البارزة منها بين 50 درجة مئوية للشعاع الأحمر و53 درجة مئوية للشعاع البنفسجي، ويكون سطوع قوس قزح الثانوي أقل من سطوع قوس قزح الأولي؛ وذلك لأن كلّ انعكاس يحدث على سطح القطرة يأخذ جزءًا من طاقة الشعاع الضوئي الوارد، بالإضافة إلى أن حدوث انعكاسين داخل القطرة الواحدة يمتص الكثير من طاقة الشعاع وقدرته.[٤]


كيفية صنع قوس قزح

يمكن تصميم تجربة معينة للحصول على قوس قزح، إذ تحتاج هذه التجربة إلى وعاء مليء بالماء، ومصباح يدوي أو ضوء شمس، وسطح أبيض أو قطعة من الورق بيضاء اللون، ويملأ الوعاء حتى منتصفه بالماء ثم توضع المرآة داخل الماء، ويوجّه ضوء المصباح نحو المرآة وهي تحت الماء مع تثبيت ورقة بيضاء فوقها يمكن من خلالها رؤية قوس قزح، كما ويمكن تشكيل قوس قزح من خلال فقاعات الصابون وذلك عن طريق خلط الماء بالصابون وصنع فقاعات تحت أشعة الشمس، وسوف تلاحظ وجود ألوان قوس قزح على الفقاعة، كما ويمكن صنع قوس قزح عن طريق خرطوم الماء وذلك بالوقوف في الحديقة في مكان مشمس ونشر رذاذ الماء من الخرطوم، وستشاهد قوس قزح يتشكل على رذاذ الماء.[٥]


اكتشاف قوس قزح

في عام 350 قبل الميلاد بدأ الفيلسوف اليوناني أرسطو بالتفكير في أقواس قوس قزح وألوانها، ثم اختار الفيلسوف الروماني سينيكا الأصغر أفكاره ووضحها في كتابه عام 65 قبل الميلاد، فكان الفيلسوف سينيكا متقدم على زمنه بتفكيره، إذ أنه توقع اكتشاف المنشور وتأثيره الذي أكتُشف لاحقًا من قبل نيوتن، وعلى مرّ الأزمنة يوجد الكثير من المفكرين والفلاسفة وعلماء الطبيعة الذين درسوا تأثير ظاهرة قوس قزح ليس فقط في السماء بل في ظروف أخرى، أثبت العالم الكبير إسحاق نيوتن أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة من الألوان المختلفة عن طريق المنشور، وقد أدى اكتشافه مع الدراسات التي قدمها العلماء قبله إلى فهم كيفية تشكل قوس قزح، كما وأشار إلى أن ألوان قوس قزح لم تتغير أبدا وتترتب دائمًا بنفس الشكل، وأنها تتكون من سبعة ألوان هي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي، وما تزال فكرة أن قوس قزح يحتوي على 7 ألوان حتى هذا اليوم، إلا أن الفحص الدقيق لقوس قزح دلّ على أنه يتكون من عدد لا يحصى من ألوان الطيف الفردية التي تتداخل وتختلط مع بعضها، وللون الأحمر أطول طول موجي يبلغ 780 نانومتر، واللون البنفسجي له أقصر طول موجي يبلغ 380 نانومتر.[٦]


المراجع

  1. "What Are Rainbows?", timeanddate, Retrieved 2019-10-22. Edited.
  2. "How to see a full circle rainbow", earthsky, Retrieved 2019-10-22. Edited.
  3. "How a Rainbow is Formed", faculty, Retrieved 2019-10-22. Edited.
  4. "Rainbows", arizona, Retrieved 2019-10-22. Edited.
  5. "6 Incredibly Easy Rainbow Science Experiments", redtri, Retrieved 2019-10-22. Edited.
  6. "What are the colours of the rainbow?", metoffice, Retrieved 2019-10-22. Edited.