ظاهرة قوس قزح.. تعرف على تفسيرها العلمي وكيفية حدوثها

في عصرنا الحالي، أصبحت مشاهدة صور أقواس قزح وهي تغمر منصات التواصل الاجتماعي أمرا شائعا بعد كل هطول للمطر. وسواء كانت هذه الأقواس تظهر فوق شوارع المدن الصاخبة أو الحقول الهادئة، فإنها لا تفشل أبدا في جذب الأنظار وإثارة الدهشة بجمالها الخلاب.

تبدو هذه الظاهرة وكأنها سحر من عالم الخيال أو مفاجأة غير متوقعة، إلا أن ظهورها يرتكز في الواقع على تفسير علمي دقيق وبسيط. إن أقواس قزح ليست مجرد مصادفة عابرة، فتشكيلها يعتمد كليا على تضافر ظروف طبيعية محددة.

تبدأ القصة عندما تتفاعل أشعة الشمس مع عدد لا يحصى من قطرات الماء الصغيرة المنتشرة في الهواء. الطريقة التي ينحني بها الضوء وينعكس داخل هذه القطرات المائية هي التي تخلق هذا القوس الملون البديع الذي يزين السماء.

شكل قوس قزح

يشرح موقع 'Physics Classroom' أن الشكل المنحني لقوس قزح الذي نراه يعود إلى حقيقة أن كل لون من ألوان الضوء يخرج من قطرة المطر بزاوية مختلفة قليلا عن الألوان الأخرى. على سبيل المثال، ينبثق الضوء الأحمر من القطرة بزاوية تقارب 42 درجة، بينما يخرج الضوء البنفسجي بزاوية أقرب إلى 40 درجة.

هذا الاختلاف الطفيف في زوايا الخروج يؤدي إلى تباعد الألوان وتشتتها عند وصولها إلى أعيننا. وعندما يكون موقعنا مناسبا بالنسبة للشمس وقطرات الماء، تتحد هذه الألوان لتشكل القوس المميز الذي يظهر في السماء.

كيف يتكون قوس قزح؟

ليس كل هطول للمطر يعني بالضرورة ظهور قوس قزح؛ فحدوثه مرهون بتوفر عدد من العوامل المتزامنة. عندما تتضافر هذه الظروف معا، تتشكل الألوان البهية التي نعرفها باسم قوس قزح. وفيما يلي نستعرض سبب ظهور قوس قزح.

وضعية الشمس

يجب أن تكون الشمس خلف الراصد ومنخفضة في الأفق، وهي وضعية تحدث عادة إما في ساعات الصباح الباكر أو في أوقات متأخرة من المساء.

قطرات الماء

بالإضافة إلى ذلك، يشترط وجود قطرات ماء في الجو، والتي غالبا ما تكون ناتجة عن أمطار حديثة، أو رذاذ، أو ضباب. ووفقا لتقرير صادر عن موقع 'Met Office' أو مكتب الأرصاد الجوية البريطاني، يؤثر حجم قطرات الماء بشكل كبير على مظهر القوس الناتج.

تنتج القطرات الأكبر حجما ألوانا أكثر إشراقا وحيوية ووضوحا، بينما تؤدي القطرات الأصغر حجما – كتلك الموجودة في الضباب الكثيف أو الرذاذ الخفيف – إلى ظهور أقواس قزح باهتة جدا وغير واضحة المعالم.

سبب ظهور ألوان قوس قزح

على الرغم من أن ضوء الشمس يبدو لنا أبيض، إلا أنه في حقيقته يتكون من طيف واسع من الألوان المختلفة. عندما يدخل هذا الضوء إلى قطرة المطر، فإنه يتباطأ وينحرف عن مساره الأصلي، وهي ظاهرة تعرف باسم الانكسار.

يحدث هذا الانكسار لأن الضوء ينتقل من وسط عنصر أقل كثافة وهو الهواء، إلى عنصر آخر أكثر كثافة وهو الماء. وداخل قطرة الماء، يرتد الضوء عن السطح الداخلي للقطرة، وهي عملية تسمى 'الانعكاس الداخلي'.

بعد ذلك، عندما يغادر الضوء القطرة، فإنه ينحرف مرة أخرى. هذه السلسلة من الانحناءات والارتدادات تتسبب في تشتت الضوء الأبيض إلى مكوناته اللونية المختلفة، مثل الأحمر والأخضر والبنفسجي، مما ينتج في النهاية الطيف اللوني لقوس قزح الذي نشاهده.

أنواع قوس قزح

هناك أنواع مختلفة من قوس قزح نتعرف عليها فيما يلي:

قوس قزح الأساسي

هو النوع الأكثر شيوعا، وتكون ألوانه مرتبة من الأحمر في الخارج إلى البنفسجي في الداخل. ينتج عن انعكاس واحد داخل قطرة المطر.

قوس قزح الثانوي

يكون أضعف وأكثر اتساعا ويظهر فوق القوس الأساسي. تكون ألوانه معكوسة، أي أن البنفسجي في الخارج والأحمر في الداخل. وينتج عن انعكاسين داخل قطرة المطر، مما يفقده بعض الطاقة ويجعله أبهت.

أقواس قزح التوأم

هذه الظاهرة النادرة يظهر فيها قوسان قزح أساسيان من نفس النقطة.

أقواس قزح القمرية

ظاهرة نادرة جدا، تتكون بفعل ضوء القمر بدلا من الشمس، ولذلك تبدو باهتة وبيضاء اللون عادة لأن ضوء القمر أضعف بكثير من ضوء الشمس.

أقواس قزح الضباب

تتكون من قطرات ماء صغيرة جدا في الضباب، وتبدو أوسع وأقل ألوانا.

متى نرى قوس قزح؟

يتاسلء كثيرون عن توقيت ظهور قوس قزح، وهل هناك موعد محدد خلال العام يمكن أن نرى فيه هذه الظاهرة الساحرة؟ هذا ما نجيب عليه في السطور التالية:

توقيت ظهور قوس قزح

غالبا ما يظهر قوس قزح بعد هطول الأمطار، أو أثناء الأمطار الخفيفة بينما تكون الشمس مشرقة. يميل إلى الظهور عندما تكون الشمس منخفضة في السماء، سواء في الصباح الباكر أو في أواخر فترة ما بعد الظهر. يسمح ذلك لضوء الشمس بالوصول إلى قطرات المطر بالزاوية الصحيحة.

الموقع

يجب أن يكون ظهرك للشمس لكي تتمكن من رؤية قوس قزح. الشمس تكون دائما خلفك، وقطرات المطر أمامك.

هل ألوان قوس قزح سبعة؟

غالبا ما يتم تلقيننا بأن ألوان قوس قزح بالترتيب هي سبعة ألوان محددة: الأحمر، البرتقالي، الأصفر، الأخضر، الأزرق، النيلي، والبنفسجي. لكن في الواقع، الأمر ليس بهذه الطريقة، هناك مجموعة من الشروط والعوامل التي تحدد ألوان قوس قزح، وهي:

التداخل والتدرج

ألوان قوس قزح تتداخل وتتدرج بسلاسة مع بعضها البعض، دون وجود خطوط فاصلة حادة تفصل بينها.

الظروف المحيطة

إن عدد الألوان التي يمكن للشخص أن يميزها فعليا يعتمد على عدة عوامل، بما في ذلك ظروف الإضاءة المحيطة وحساسية عينيه للفروق الطفيفة في درجات الألوان. لذلك، بينما يعتبر العدد 'سبعة' طريقة شائعة لتبسيط وصف قوس قزح، إلا أنه في جوهره يمثل مزيجا مستمرا ومتصلا من الظلال اللونية.

قوس الضباب

في بعض الحالات التي يكون فيها الضباب كثيفا جدا، قد لا يظهر قوس قزح بألوانه الكاملة، بل قد يظهر ما يعرف بـ 'قوس الضباب'. ويبدو هذا القوس شبه أبيض لأن القطرات المائية المتناهية الصغر لا تتمكن من فصل ألوان الضوء بفعالية، مما يجعل القوس يبدو شاحبا وخاليا تقريبا من الألوان.