بقلم: سكوت داتفيلد
استمر قوس قزح المحطم
للأرقام القياسية في مدينة
تايبيه لمدة 9 ساعات تقريباً
يوفر الشكل الكروي لقطيرة المطر وكثافتها المتزايدة مقارنة بالهواء الظروف اللازمة لثني الضوء إلى الدرجة المثالية لتكوين قوس قزح. وعندما يمر ضوء الشمس عبر قطيرة مطر، يتغير اتجاه الضوء، وهو ما يُعرف بالانكسار Refraction. وينكسر الضوء عند دخوله إلى القطيرة، ثم ينعكس داخلياً وترسله قطيرة المطر مرة أخرى في الاتجاه المعاكس، وهو ما يعرف بزاوية الانحراف Angle of deviation.
عندما ينكسر ضوء الشمس، فإنه ينقسم إلى الأطوال الموجية الفردية للضوء. تتراوح الألوان بين الأطوال الموجية الطويلة للون الأحمر في الجزء العلوي من قوس قزح، مروراً بالألوان السبعة المرئية في طيف الضوء، إلى الأطوال الموجية الأقصر للون البنفسجي في الأسفل. وعندما ينكسر ضوء الشمس مرتين في قطيرات المطر فإنه يخلق تأثير قوس قزح مزدوج Double rainbow. ويقع قوس قزح المزدوج فوق قوس قزح الأساسي بنحو 10 درجات وتكون ألوانه مقلوبة، حيث يوجد اللون الأحمر في الأسفل. ويتحدد حجم قوس قزح أيضاً بجودة القطيرة، المعروفة بمعامل الانكسار Refractive index. ويأخذ معامل الانكسار بالاعتبار مدى نجاح القطيرة في انكسار الضوء عند مرورها. كلما ارتفع المؤشر، كان قوس قزح الناتج أصغر حجماً. تتسم المياه المالحة، مثلاً، بمعامل انكسار مرتفع، مما يعني أن أقواس قزح فوق المحيط تكون عادة أصغر من تلك المتكونة فوق بحيرات المياه العذبة. لكن، لماذا لا نرى دائما قوس قزح عندما يهطل المطر؟ لكي يتشكل قوس قزح، يجب استيفاء بعض الظروف البيئية والشمسية. ويجب أن يسقط ضوء الشمس على قطيرة المطر بالزاوية الصحيحة تماماً، وهو ما يحدث عندما يقل ارتفاع الشمس عن 42 درجة فوق الأفق.
أقواس قزح القمرية
تُعرف هذه الظواهر البصرية أيضاً بأقواس قزح القمرية Lunar rainbows، وتتشكل بالطريقة نفسها التي تنشأ بها نظيراتها التي تظهر في النهار. في سلسلة من انعكاسات وانكسارات الضوء، يتشكل قوس القمر من ضوء الشمس الذي يرتد عن سطح القمر ويضيء على سطح الأرض كضوء القمر. وبعد ذلك، يمر ضوء القمر عبر المطر أو الضباب وينكسر ليُظهر قوس قزح قمرياً. ولكن ضوء القمر أضعف بكثير من ضوء الشمس ولا يعرض دائماً للعين البشرية الطيف الكاملة للألوان. وبدلاً من ذلك، كثيراً ما نرى قوس قزح القمري كقوس من الضوء الأبيض.
غيوم قوس قزح
عندما تكون الظروف الجوية مناسبة، يمكن أن تظهر السحب الستراتوسفيرية القطبية Polar stratospheric clouds الجميلة. تتشكل هذه الظاهرة النادرة عندما تستقبل السحب على ارتفاع يتراوح بين 9 إلى 16 ميل فوق سطح الأرض في درجات حرارة منخفضة جداً شروق الشمس أو غروبها. وعندما تصل درجة الحرارة في طبقة الستراتوسفير إلى أقل من -78 درجة سيليزية، تتشكل داخل السحب بلورات ثلجية صغيرة، أو ”قطيرات فائقة التبريد“ Supercooled droplets. يتشتت ضوء الشمس الذي يمر عبر هذه السحب إلى كامل ألوان الطيف البصري.
هناك فئتان من السحب الستراتوسفيرية القطبية: النوع الأول، والنوع الثاني. وتشتمل السحب الستراتوسفيرية القطبية من النوع الأول على حمض النيتريك Nitric acid المستنفد للأوزون، وعادة ما تنتج تقزحاً Iridescence أقل لقوس قزح في السحب. أما السحب الستراتوسفيرية القطبية من النوع الثاني، فهي أندر بكثير من النوع الأول، فهي تتألف من الجليد النقي، مما يضفي على قوس قزح تدرجاً لونياً ساحراً يعرف بـ”عرق اللؤلؤ“ Mother of pearl.
تكوين قوس قزح في عام 350 قبل الميلاد.
ألوان في السماء
كيف تحني قطيرات المطر الضوء وتشكل قوس قزح
1 مصدر للضوء Light Source
لرؤية قوس قزح، يجب أن توجد الشمس خلف المشاهد.
2 مصدر للمياه Water Source
يتكون قوس قزح من قطيرات الماء في المطر أو الضباب أو الرذاذ.
3 الأحمر Red
تنبثق الأطوال الموجية للضوء الأحمر من قطيرة مطر بزاوية 42 درجة.
4 البنفسجي Violet
تنبثق الأطوال الموجية للضوء البنفسجي من قطيرة مطر بزاوية 40 درجة.
5 وضع الألوان Placing Colors
بسبب اختلاف الزوايا التي تنبثق بها الألوان من قطيرة المطر، يتراوح تدرج ألوان قوس قزح بين الأزرق من داخل القوس والأحمر من خارجه.
6 سبعة ألوان Seven Colors
تترتّب ألوان قوس قزح السبعة في أطوال موجية للضوء، بداية من الأطول، أي الأحمر، إلى الأقصر، وهو البنفسجي.
7 الانعكاس الداخلي Internal Reflection
قطيرة الماء أكثف من الهواء. وعندما يمر الضوء عبرها، فإنه يغيّر اتجاه الضوء.
