من أجمل الظواهر البصرية التي تحدث عند توقف المطر هو قوس قزح. قوس قزح هو ظاهرة بصرية تحدث عندما يمر ضوء الشمس عبر قطرات الماء المعلقة في الغلاف الجوي. ومع ذلك، في بعض المناسبات أ قوس قزح مزدوج.
سنخبرك في هذه المقالة عن سبب تشكل قوس قزح المزدوج، وما هي خصائصه وجوانبه الأساسية.
تشكيل قوس قزح
يتضمن تكوين قوس قزح عدة خطوات:
- الانكسار: الضوء الأبيض الصادر من الشمس، والذي يتكون في الواقع من خليط من الألوان، يدخل إلى قطرة ماء. عند دخول القطرة، ينحني الضوء أو ينكسر بسبب اختلاف سرعة الضوء في الهواء والماء.
- الانعكاس الداخلي: داخل قطرة الماء، ينعكس الضوء على الجدران الداخلية للقطرة. يؤدي هذا الانعكاس إلى تجزئة الضوء إلى ألوانه الفردية بسبب التشتت، مما يؤدي إلى فصل ألوان الطيف المرئي، مثل المنشور. إذا كنت تريد التعمق في هذا الموضوع، يمكنك قراءة المزيد عنه منشور نيوتن.
- الانكسار مرة أخرى: بعد الانعكاس الداخلي يترك الضوء قطرة الماء وينكسر مرة أخرى أثناء انتقاله من الماء إلى الهواء. ويخرج الضوء من زوايا محددة حسب طوله الموجي. يؤدي هذا إلى فصل الألوان المختلفة بشكل أكبر.
- تشكيل قوس قزح: تنقسم أشعة الضوء إلى ألوان منتشرة في نمط دائري، لتشكل ما نعرفه بقوس قزح. ويظهر قوس قزح على شكل نصف دائرة في السماء بسبب شكل قطرات الماء التي تعمل كمنشور طبيعي.
ومن الجدير بالذكر أن الضوء ينعكس وينكسر في الواقع داخل قطرات الماء المتعددة في الغلاف الجوي، حيث تساهم كل منها في تكوين قوس قزح الذي نراه. قوس قزح هو مشهد من الألوان بسبب تحلل الضوء الأبيض إلى مكوناته الفردية: الأحمر، البرتقالي، الأصفر، الأخضر، الأزرق، النيلي والبنفسجي. علاوة على ذلك، فإن هذه الظواهر البصرية الجميلة لها أوجه تشابه مع المؤثرات البصرية الأخرى، مثل قوس قزح القمر.
قوس قزح هو بلا شك الظاهرة الطبيعية الأكثر شهرة، تتشكل عندما يمر ضوء الشمس عبر قطرات الماء أثناء المطر. وينقسم الضوء المبعثر إلى طيف من الألوان، يشبه المنشور. ولرصد قوس قزح يجب توافر شروط محددة: وجود المطر وأشعة الشمس على السواء، ويجب على الراصد أن يقف بينهما بحيث تكون الشمس خلفه والمطر أمامه. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن ينعكس الضوء بزاوية 42 درجة على القطرات، لذلك نادرًا ما يتم رؤيتها خلال منتصف النهار وعادةً ما تظهر أثناء الصباح الممطر وبعد الظهر.
قوس قزح مزدوج
عندما يدخل شعاع الضوء الأبيض إلى قطرة، تتشتت ألوانها المختلفة بزوايا مختلفة. بسبب هذه الظاهرة، ينكسر الضوء الأبيض ويمكننا تمييز الألوان الفردية التي يتكون منها. اللون الأحمر هو الأقل انحناءً، بينما الألوان الأخرى تنحني أكثر فأكثر حتى تصل إلى اللون البنفسجي. وهكذا، يتحول شعاع الضوء الأبيض إلى مجموعة من الأشعة، يُظهر كل منها لونًا مختلفًا يتباين أثناء انتقاله داخل القطرة. ثم تصطدم هذه الأشعة بالسطح الداخلي للقطرة وتنعكس جزئيًا إلى الخلف، كما لو كان سطح القطرة مرآة. تواجه الأشعة سطح القطرة مرة أخرى قبل الخروج، ولكل منها الآن زاوية ولون مختلفان. هذه العملية، المتكررة في قطرات لا تعد ولا تحصى، هو ما ينتج أقواس الألوان المختلفة التي تتحد لتشكل قوس قزح. لفهم هذه الظاهرة بشكل أفضل، يمكنك استكشاف كيفية تصرف الضوء في سياقات أخرى، مثل نجوم مزدوجة.
عندما ينكسر الضوء وينعكس على قطرات الماء، تحدث ظاهرة جميلة تعرف باسم قوس قزح المزدوج. يتميز هذا الحدث بوجود قوسين بلونين مختلفين، حيث يكون القوس الداخلي أكثر حيوية من القوس الخارجي. وألوان قوس قزح المزدوج بالترتيب هي الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي. يعد قوس قزح المزدوج حدثًا نادرًا، ولكن عندما يكون الشخص محظوظًا بما يكفي لمشاهدته، فهو حقًا مشهد طبيعي مثير للإعجاب.
في بعض الأحيان قد لا يظهر قوس قزح واحد بل اثنين، بألوان مختلفة الترتيب وواحد فوق الآخر. وينشأ قوس قزح الثاني عندما يخترق ضوء الشمس الجزء السفلي من قطرة المطر ثم يرتد داخلها مرتين قبل أن يصل إلى أعيننا. وبسبب الارتدادين، تتقاطع موجات الضوء وتترك القطرة بترتيب معاكس لترتيب قوس قزح الأساسي. قوس قزح الثانوي هذا أقل حيوية لأن بعض الطاقة تتبدد مع كل ارتداد. يمكن ربط تنوع هذه الظواهر البصرية بأحداث أخرى في الغلاف الجوي، مثل العواصف البحرية.
عندما ترتد أشعة الضوء عن قطرات المطر مرتين، فإنها تغطي مسافة أكبر، مما يؤدي إلى زاوية خروج أكبر. ولهذا السبب يُنظر إلى قوس قزح الثاني على أنه أعلى من الأول. بالإضافة إلى ذلك، ستظهر ألوان قوس قزح الثاني بترتيب عكسي: الأحمر في الأسفل والأرجواني في الأعلى.
فرق الكسندر
ونحن نشير على وجه التحديد إلى جزء السماء الذي يمكن رؤيته بين قوس قزح، وليس إلى فرقة موسيقية. هذه المنطقة، المعروفة باسم ألكساندر باند، ومن الواضح أنها أغمق من بقية السماء وتقع بين قوس قزح الأساسي والثانوي.
يتكون قوس قزح الأساسي أو السماء بداخله من أشعة ضوئية تخضع لانعكاس واحد من قطرات المطر. وفي الوقت نفسه، يتكون القوس الثانوي أو السماء الخارجية من الأشعة التي تنعكس مرتين ثم تنحرف. مناطق السماء التي تتواجد فيها قطرات المطر على طول خطوط الرؤية بين القوسين لا يمكنها أن تعكس كل الضوء لعين الراصد. ونتيجة لذلك، تبدو هذه المناطق أكثر قتامة. وفي عام 200 ميلادي، كان الإسكندر الأفروديسياس أول من وصف الظاهرة التي تحمل اسمه الآن.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن قوس قزح المزدوج وتكوينه.