تفسير ظاهرة قوس القزح

قوس قزح

قوس قزح هو عبارة عن مجموعة من الأقواس الملونة المتسلسلة والمتحدة في مركزها التي تتشكل عندما يسقط الضوء على قطرات من الماء، ويظهر قوس قزح في الاتجاه الذي يعاكس اتجاه أشعة الشمس، ويجب أن يكون هناك مصدر ضوء واحد محدد لينتج قوس قزح وعادة ما ينتج بسبب أشعة الشمس ، ولا يقتصر قوس قزح على قطرات ماء المطر فحسب وإنما أي قطرات رذاذ في الجو أو ضباب، ويجدر الذكر أنه أكثر نوع شائع من قوس قزح وأكثرها سطوعاً هو قوس قزح الأساسي الذي ينتج عن انعكاس داخلي واحد والذي يحدث عند انعكاس الضوء مرة واحدة عن كل قطرة ماء، وهناك أيضاً قوس قزح الثانوي ويكون أقل سطوعاً من الأساسي والذي ينتج من انعاكسين داخليين للضوء داخل القطرة، كما أن ألوانه تترتب بتسلسل معاكس للقوس الأساسي.

ويجدر بالذكر أن قوس قزح ليس جسماً مادياً ملموساً، وإنما هو عبارة عن نمط ضوئي يتشكل بسبب مرور الضوء في عدد كبير من قطرات الماء، وعندما يرى المرء قوس قزح في السماء فإنه يكون في مركز قوس قزح الذي يراه، لذلك لا يمكن لشخصين رؤية قوس قزح ذاته، فكل شخص يرى قوس قزح منفصلاً عن الآخر يكون كل منها مُتشكل بفعل مجموعة قطرات مختلفة عن الأخرى، كما أنه يُخيل للمرء أن أطراف قوس قزح تكون على الأرض ولكنه في الحقيقة ليس كذلك فهو لا يكون قوساً كاملاً حيث إنه لا يمكن أن يظهر في الأماكن التي لا يوجد بها رذاذ أو قطرات ماء.

تفسير ظاهرة قوس قزح

عادة ما يتشكل قوس قزح بسبب الضوء الناتج عن أشعة الشمس حيث إنه ينتج عن ضوء أبيض، فعندما يمر الضوء من خلال قطرات الماء العالقة في الغلاف الجوي يحدث لها انكسار ومن ثم انعكاس، بحيث ينعكس الضوء في قطرة الماء ليرتد إلى الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي صدر منه، وعندما ينكسر الضوء داخل قطرة الماء فإنه يسير في اتجاهات منحنية وليست مستقيمة، وفي حال حدوث قوس قزح فإن ضوء الشمس الأبيض ينكسر وينحني وعندما ينكسر ينفصل إلى مجموعة من الإشعاعات أو الأشعة ذات الألوان المختلفة وهي الألوان المكونة لضوء الشمس تبعاً لطولها الموجي، وكل شعاع من هذه الأشعة ينحني بزاوية مختلفة عن الأخرى.

وتتدرج ألوان الأشعة بين البنفجسي والأحمر والأصفر والبرتقالي والأخضر والأزرق، وبعد أن تنكسر تنعكس عن السطح الداخلي لقطرة الماء مرة واحدة، ومن ثم تنكسر مرة أخرى عند خروجها منها ويتشكل بذلك قوس قزح، حيث تتركز الأشعة الخارجة وتتكثف مرة واحدة وتخرج من القطرة بزاوية 42 درجة مع مسار دخول الأشعة الأصلية (النقطة المقابلة للشمس)، ويكون لون القوس الداخلي لقوس قزح بنفسجي، في حين يكون لون القوس الخارجي أحمر، وقد يرى المراقب قوس قزح ثانوياً، ويمكن تفسير ذلك بأن بعض الأشعة المنكسرة تنعكس مرتين من سطح القطرة الداخلي بزاوية 51 درجة وهذا يكون قوس قزح ثانوي.

ألوان قوس قزح

إن لكل لون طول موجي يختلف عن اللون الآخر، وإن أطول طول موجي هو للون الأحمر في حين أن أقصر طول موجي يكون للون البنفسجي، وعند خروج الأشعة المنكسرة من قطرة الماء فإن اللون الأحمر يخرج بزاوية 42 درجة لذلك يكون هو اللون للسطح الخارجي لقوس قزح، في حين ن اللون البنفسجي يخرج في زاوية 40 درجة تقريباً ويكون هو اللون الداخلي لقوس قزح، وتتدرج الألوان الأخرى بينها.

والجدير بالذكر أن هناك موجات أخرى تنعكس من ضوء الشمس وتكون غير مرئية للإنسان، كالأشعة فوق البنفجسية والأشعة البنفجسية وأشعة جاما والأشعة تحت الحمراء، وتظهر هذه الأشعة غير المرئية على جوانب قوس قزح المرئي، أما ترتيب ألوان قوس قزح فيبدأ من الأحمر من الخارج، يليه اللون البرتقالي، فالأصفر، ثم الأخضر، ثم الأزرق ثم النيلي وأخيراً البنفسجي، وعلى أطراف قوس قزح تتداخل جميع الألوان لتشكل اللون الأبيض وهو لون ضوء الشمس الأصلي لذلك يبدو قوس قزح أبيضاً مشرقاً عند الأطراف.

كيفية استكشاف قوس قزح

لاستكشاف قوس قزح يجب على المراقب أن يختار المكان المناسب والوقت المناسب، ويكون احتمال رؤية قوس قزح كبيراً في نهاية اليوم، وتحديداً في المناطق التي تحدث فيها عواصف رعدية في الأيام الحارة، حيث تهطل الأمطار في وقت الظهيرة وتتفرق قطرات المطر مساءاً، ويمكن للمرء أن يستكشف قوس قزح من خلال الوقوف ليكون ظهره للشمس، ومن ثم يحدد نقطة مقابلة للشمس وعادة ما تكون هذه النقطة باتجاه ظل الرأس، ومن ثم يمسح السماء بزاوية 42 درجة تقريباً فوق النقطة المقابلة للشمس، وعند رؤية قوس قزح عند هذه الدرجة فإنه يكون قوس قزح الابتدائي.

أما قوس قزح الثانوي فيظهر عند مسح السماء بزاوية 51 درجة عن النقطة المقابلة للشمس و9 درجات عن القوس الابتدائي، ويكون هذا القوس أقل لمعاناً وتكون ألوانه مرتبة بعكس قوس قزح الابتدائي كما ذُكر سابقاً، ويمكن القول أن الظروف اللازمة لرؤية قوس قزح هي وجود أشعة الشمس بالإضافة إلى وجود قطرات ماء عالقة في الغلاف الجوي او رذاذ، أو حتى ضباب، كما يجب أن يقف الراصد في الزاوية الصحيحة لأشعة الشمس وأن تكون الشمس خلفه، وفي حال توافر جميع هذه الأمور فإن قوس قزح سيظهر في نهاية اليوم وذلك عندما تصبح الشمس منخفضة في سماء ذلك اليوم، ويجدر الذكر أنه يمكن رؤية قوس قزح حول الشلالات أو حول خرطوم المياه مثلاً إذا توافرت الظروف المناسبة.

ويمكن للمرء أن يشاهد أكثر من قوس قزح، حيث يمكن أن يتشكل قوس قزح مزودج أو ثلاثي أو حتى يمكن أن يكون أربعة أضعاف الأساسي إذا ما انعكست أشعة الشمس اكثر من مرة داخل قطرة الماء، ولكن أي قوس قزح آخر عدا عن الاساسي سوف يكون باهتاً وغير مشرقاً وذلك لأن الاشعة تفقد من طاقتها أثناء الانعكاس اكثر من مرة داخل قطرات الماء.