تتكون أقواس قزح عندما يمر ضوء الشمس من خلال قطرات المطر المتساقطة. ومع ذلك ، عندما يمر هذا الضوء عبر الماء ، فإنه يخضع للتشتت. من خلال ارتداد الجزيئات في الماء ، لم يعد هذا الضوء يأخذ مسارًا مستقيمًا دون عوائق. يمكن أن تنخفض شدته أيضًا مع امتصاص بعض الضوء. يشير الفيزيائيون إلى هذه التغييرات على أنها توهين (Ah-ten-yu-AY-shun). يحدث هذا الشيء نفسه عندما يسطع ضوء الشمس من خلال قطرة مطر.
روب هارت هو كبير خبراء الأرصاد الجوية في National Weather Service في تشارلستون ، دبليو. يشرح قائلاً:"تحتوي أشعة الشمس في الواقع على جميع أنواع الألوان". "عندما يمر ضوء الشمس عبر قطرات المطر ، فإن الماء يجعل ضوء الشمس ينحني." يشير العلماء إلى هذا الانحناء على أنه الانكسار.
يقول العلماء:الانكسار
نظرًا لأن كل لون له طول موجي مختلف قليلاً ، فإن كل لون ينكسر مقدارًا مختلفًا. يفصل هذا الانكسار الألوان ويخرجها من قطرة المطر في اتجاهات مختلفة قليلاً. هذا يحول ضوء الشمس إلى قوس رائع عبر السماء.
من حين لآخر ، يكون دخول ضوء الشمس إلى قطرة المطر على وجه الخصوص المكثف. عندما يحدث هذا ، يلاحظ هارت ، "فقط أجزاء وألوان معينة من ضوء الشمس يمكنها العبور." يعكس القليل من الضوء المتبقي - يرتد - من الحافة الداخلية لقطرة المطر.
عندما يضرب هذا الضوء الخافت الجانب الآخر ، يكون قد تم تقسيمه بالفعل إلى ألوانه. ولأنه انعكاس ، فقد تم عكس الألوان. لهذا السبب ، عندما ترى قوس قزح مزدوج ، يكون القوس الثانوي أكثر قتامة وتنعكس ألوانه. إنها حقًا "صورة معكوسة" للقوس الأساسي.
أقواس قزح تتشكل مقابل الشمس. حتى ترى واحدة ، تأكد من أن ظهرك للشمس والمطر أمامك. عادة ما تتطور هذه الأقواس الملونة في الصيف بعد عاصفة بعد الظهر. عندما تغادر الأمطار (عادة إلى الشرق) ، يمكن أن تتألق شمس النهار في الغرب من خلال ستائر المطر المتراجع.
تأتي أقواس قزح في العديد من الأشكال والأحجام. يقول هارت:"كلما كانت الشمس أعلى في السماء ، كان من الصعب على ضوء الشمس أن ينحني بدرجة كافية لإنتاج ألوان قوس قزح". "فقط أقواس قزح صغيرة جدًا ممكنة. ولكن إذا كانت الشمس منخفضة في السماء ، فإن فرص ظهور قوس قزح أفضل. يمكن أن تكون أقواس قزح أكبر من ذلك بكثير ".
لهذا السبب إذا رأيت قوس قزح في الظهيرة ، فمن المحتمل أنه بالكاد فوق سطح الأرض. ولكن إذا رأيت واحدة عند غروب الشمس ، فسوف ترتفع عالياً في السماء.
يمكن أن تختلف ألوانها أيضًا.
عندما تتشكل الأقواس حول شروق الشمس أو غروبها ، فإنها تميل إلى أن تكون حمراء بالكامل تقريبًا. السبب:عندما تكون الشمس قريبة من الأفق ، يخترق ضوءها الغلاف الجوي بشكل مائل. يؤدي ذلك إلى تصفية المزيد من درجات اللون الأزرق والأخضر والأصفر والبنفسجي. والنتيجة هي قوس قزح بلون واحد تقريبًا يضيء باللون الأحمر البرتقالي الناري.
وهل تعلم أن أقواس قزح يمكن أن تتحول إلى دائرة كاملة ؟ انها حقيقة. إذا كنت على متن طائرة أو قمة جبل أو في مكان مرتفع يوفر منظورًا لأسفل ، فلن يكون قوس قزح قوسًا بل دائرة كاملة. مع عدم وجود أرضية تحتها لإيقاف تأثير المنشور ، فهي تستمر في العمل.
أبناء عمومة الأشباح
إذا سبق لك أن رأيت قوسًا أبيضًا باهتًا وغريبًا في السماء ، فقد تخطئ في اعتباره شبح قوس قزح. لا توجد روح مؤلمة ، إنها في الواقع قوس ضباب.
تتشكل هذه بنفس طريقة أقواس قزح. الضباب عبارة عن سحابة من بخار الماء بالقرب من الأرض. مثل قطرات المطر ، يمكن لمياه الضباب أن تكسر ضوء الشمس إلى ألوانه المتنوعة. لكن اصطياد قوس الضباب لأسفل يمكن أن يمثل تحديًا. هذا لأنه إذا كنت بالقرب من الضباب ، فمن المحتمل أن تكون بالداخل هو - هي. لا يميل الضباب إلى أن يكون له "حافة" حادة تسمح لأشعة الشمس بالتألق من خلاله (كما تُرى من الأرض).
يقول ليس كاولي إن مدى ندرة أقواس الضباب "يعتمد إلى حد كبير على مكان وجودك على هذا الكوكب". إنه عالم فيزياء كيميائية ومنشئ موقع الويب الشهير Atmospheric Optics . وهو متخصص في علم المشاهد غير العادية في السماء.
تحتاج Fogbows إلى كل من الضباب وضوء الشمس. لذلك تميل المناطق المعرضة للضباب والضباب المتكرر - مثل خليج سان فرانسيسكو أو الجبال أو القطب الشمالي - إلى وجود المزيد من الضباب.
وضع الشمس مهم أيضًا. يجب أن تكون خلفك والضباب أمامك. تحتاج أيضًا إلى معرفة ما الذي تبحث عنه ، لأن قوس الضباب أبيض بشكل غريب. وذلك يتعلق بحجم قطرات الماء.
تلك القطرات في الضباب كثيرًا أصغر من قطرات المطر. قد لا يتجاوز عرض القطرات الفردية في بنك الضباب عُشر ملليمتر (0.004 بوصة). في المقابل ، يمكن أن يكون قطر قطرة المطر من 20 إلى 30 ضعف هذا الحجم. وإليك سبب أهمية ذلك. تسمح القطرات الأصغر بدخول ضوء أقل. سيؤدي ذلك إلى إلقاء نطاق ضوئي أكثر دقة على السماء. القطرات الأصغر تنكسر أيضًا بشكل أقل. نظرًا لأن الضوء لا ينفصل على نطاق واسع ، فإن كل الألوان تتداخل. هذا يجعل هذه الأقواس بيضاء في الغالب ، لأن الأبيض هو مزيج من جميع الألوان. في بعض الأحيان ، قد يكون هناك تلميح من اللون. قد يظهر القليل من اللون الأحمر من الخارج والأرجواني المزرق من الداخل.
من حين لآخر ، لن تكون السحابة المنشورية على مستوى الأرض ، ولكن أعلى. ستكون قطيراتها أكبر قليلاً من قطرات الضباب أيضًا. إذا تم تعبئة كمية كافية من هذه القطرات بكثافة كافية في منطقة ما ، فيمكنها أيضًا تكوين قوس.
في الواقع ، يلاحظ كاولي ، "إن قوس الضباب والضباب هما نفس الظاهرة." من المحتمل أن يكون لون قوس قزح في مكان ما بين قوس الضباب الشاحب الشاحب والظلال المتوهجة النابضة بالحياة لقوس قزح العاصفة الرعدية.
من أقواس القمر إلى أقواس القوالب
في بعض الأحيان يمكن أن يظهر قوس قزح في الليل. لكن بدون ضوء الشمس ، يحتاج إلى مصدر بديل للإضاءة - مثل اكتمال القمر.
فيزياء أقواس القمر هذه هي نفسها بالنسبة لقوس قزح. يستخدمون القمر فقط بدلاً من الشمس كمصدر للضوء.
فانيسا ألونسو عالمة أرصاد جوية تعمل في WCBI-TV في كولومبوس ، ميس. "قوس القمر يشبه قوس قزح ليلي" ، تلاحظ. "ناتجة عن ضوء القمر" ، تشرح أن القمر يحتاج إلى أن يكون مضاءً بالكامل (85 بالمائة على الأقل مضاءً) ليحصل على ضوء كافٍ لصنع القوس.
يمكن أن تتشكل أنواع أخرى من أقواس الضوء بدون مطر. يمكن أن يؤدي ذوبان البرد والضباب إلى وضع طبقة زجاجية جليدية أو مائية رقيقة على حواف حجارة البَرَد أو رقاقات الثلج. من حين لآخر ، يمكن أن يضغط هذا أيضًا على قوس قزح.
حتى جراثيم العفن يمكن أن تسبب ضوء موشور في القوس. على الرغم من أن الأمر يبدو سيئًا بعض الشيء ، إلا أن الرياح يمكن أن تهب الفطريات وجراثيم العفن مثل السحابة السميكة. يمكن أن يتشتت الضوء أثناء مروره عبر هذه السحابة. يمكن أن يتداخل بعض الضوء المبعثر لإنتاج هالة خضراء / برتقالية غريبة حول الشمس.
تجربتي
في الفترة من 5 إلى 24 أغسطس 2018 ، تعاونت مع 40 عالمًا من جميع أنحاء العالم. درس البعض تغير المناخ. ركز آخرون على علوم المحيطات. القليل من المتخصصين في بيئة القطب الشمالي. وواحد على الأقل متخصص في قنديل البحر وخيار البحر. في 7 آب (أغسطس) ، استقلنا كاسر الجليد بخفر السواحل الأمريكي هيلي في نوم ، ألاسكا ، وأبحر عبر المحيط المتجمد الشمالي. كل 15 كيلومترًا (9.3 ميلًا) لمدة أسبوعين ، قمنا بتحليل مياه المحيطات والحياة بداخلها.
في هذه المنطقة فوق الدائرة القطبية الشمالية في الصيف ، لا تغرب الشمس أبدًا. إنها تنخفض فقط لتتسلل الأفق ، ثم ترتفع مرة أخرى. في إحدى الأمسيات المضاءة بنور الشمس ، علمت أن الظروف مواتية لقوس الضباب.
مثل السحر ، حوالي الساعة 10 مساءً. صارت الشمس محجبة في ضباب ضبابي. ونعم ، ظهر قوس ضباب. يلقي شريط من الضوء الأبيض النقي.
توجهت إلى السطح العلوي. هناك كنت منتشيًا بما يكفي لوجود ضباب في الأعلى و تحتي. هذا يعني قوس الضباب سيكون كلا المكانين. في الواقع ، وصلت لتشكيل دائرة كاملة بزاوية 360 درجة.
في الواقع ، أصبح قوسًا عاكسًا للضوء . هنا ، انعكس ضوء الشمس من قوس الضباب على المحيط ثم عاد مرة أخرى نحو السماء. أدى هذا إلى إنشاء قوس خافت إضافي يتدلى قاعه أسفل القوس الأساسي.
ثم حدث شيء مميز حقًا. يسمى "المجد ، " إنها عين الثيران التي تظهر في منتصف قوس الضباب. لقد أحاط بالفعل بظل رأسي!
بنك الضباب المعني تصادف أن يكون شديد البرودة. لكن بسبب عدم وجود جزيئات الغبار التي يمكن التكثيف عليها ، لم تتحول قطرات الماء إلى جليد. لقد ظلوا مبردين للغاية حتى اصطدموا ببعض الأسطح. ثم تجمدوا فلاش. أدى هذا إلى تغطية السطح العلوي للسفينة بالكامل بطبقة من الجليد الصقيع. لقد كانت زلقة وماسقة وخطيرة.
نهارًا أو ليلًا ، برد أو ضباب ، عفن أو مطر ، يمكن للضوء أن يأخذ مجموعة متنوعة من المسارات ، مما ينتج عنه أحيانًا بهجات بصرية. لذا ابق عينيك مقشرتين.
