سواء كنت تعتقد أنها علامة على وعد الله ، أو أن هناك قدرًا من الذهب في انتظارك في نهايته ، فإن أقواس قزح هي واحدة من أكثر عروض الطبيعة إثارة للسعادة.
أقواس قزح هي في الأساس ضوء الشمس المنتشر في طيف ألوانها لنرى. نظرًا لأن قوس قزح هو ظاهرة بصرية (بالنسبة إلى محبي الخيال العلمي ، وهذا يشبه نوعًا ما صورة ثلاثية الأبعاد) ، فإنه ليس شيئًا يمكن لمسه أو أنه موجود في مكان معين.
هل تساءلت يومًا من أين تأتي كلمة "قوس قزح"؟ الجزء "المطر" منه يرمز إلى قطرات المطر المطلوبة لصنعه ، بينما يشير "القوس" إلى شكله المقوس.
تميل أقواس قزح إلى الظهور أثناء الاستحمام الشمسي (المطر و الشمس في نفس الوقت) لذا إذا خمنت أن الشمس والمطر مكونان رئيسيان لصنع قوس قزح ، فأنت على حق.
تبدأ عملية صنع قوس قزح عندما تشرق أشعة الشمس على قطرة مطر. عندما يضرب الضوء من أشعة الشمس ويدخل قطرة ماء ، تتباطأ سرعتها قليلاً (لأن الماء أكثر كثافة من الهواء). يؤدي هذا إلى انثناء مسار الضوء أو "الانكسار".
لذا ، عندما يدخل شعاع من الضوء قطرة المطر وينحني ، ينفصل إلى أطوال موجية اللون المكونة له. يستمر الضوء في المرور عبر القطرة حتى يرتد (ينعكس) من الجزء الخلفي للقطيرة ويخرج من الجانب الآخر منه بزاوية 42 درجة. عندما يخرج الضوء (الذي لا يزال منفصلاً في مجموعة ألوانه) من قطرات الماء ، فإنه يسرع عندما يعود مرة أخرى إلى الهواء الأقل كثافة ويتم انكساره (مرة ثانية) إلى أسفل باتجاه العين.
تطبيق هذه العملية على مجموعة كاملة من قطرات المطر في السماء و voilá ، تحصل على قوس قزح كامل.
هل لاحظت من أي وقت مضى أن ألوان قوس قزح (من الحافة الخارجية إلى الداخل) دائمًا ما تتحول إلى الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والنيلي والبنفسجي؟
لمعرفة سبب ذلك ، لننظر إلى قطرات المطر على مستويين ، أحدهما فوق الآخر. في مخطط سابق ، نرى أن الضوء الأحمر ينكسر من قطرة الماء بزاوية أكثر انحدارًا على الأرض. لذلك عندما ينظر المرء إلى زاوية شديدة الانحدار ، ينتقل الضوء الأحمر من القطرات الأعلى إلى الزاوية الصحيحة ليلتقي بعيون المرء. (تخرج الأطوال الموجية الملونة الأخرى من هذه القطرات بزوايا ضحلة أكثر ، وبالتالي تمر فوق الرأس). ولهذا السبب يظهر اللون الأحمر في أعلى قوس قزح. الآن فكر في قطرات المطر السفلية. عند التحديق في الزوايا الضحلة ، توجه كل القطرات في هذا الخط من الضوء البنفسجي إلى العين ، بينما يتم توجيه الضوء الأحمر من الرؤية المحيطية وإلى أسفل عند القدم. هذا هو سبب ظهور اللون البنفسجي في قاع قوس قزح. ترتد قطرات المطر بين هذين المستويين بألوان مختلفة من الضوء (بالترتيب من الطول الأطول إلى الأقصر التالي للموجة الموجية ، من الأعلى إلى الأسفل) حتى يرى المراقب طيف الألوان الكاملة.
نظرًا لأن قطرات المطر دائرية نسبيًا في الشكل ، فإن الانعكاس الذي يخلقونه منحني أيضًا. صدق أو لا تصدق ، قوس قزح ممتلئ في الواقع دائرة كاملة ، فقط لا نرى النصف الآخر لأن الأرض تعترض الطريق.
تعلمنا قبل بضع شرائح كيف يمر الضوء في رحلة من ثلاث خطوات (الانكسار ، الانعكاس ، الانكسار) داخل قطرة مطر لتشكيل قوس قزح أساسي. لكن في بعض الأحيان ، يضرب الضوء الجزء الخلفي من قطرة المطر مرتين بدلاً من مرة واحدة فقط. يخرج هذا الضوء "المعكوس" من الهبوط بزاوية مختلفة (50 درجة بدلاً من 42 درجة) مما يؤدي إلى قوس قزح ثانوي يظهر فوق القوس الأساسي.
نظرًا لأن الضوء يخضع لانعكاسين داخل قطرة المطر ، وقلة الأشعة التي تمر عبر 4 خطوات ، يتم تقليل شدتها بواسطة هذا الانعكاس الثاني ونتيجة لذلك ، فإن الألوان ليست مشرقة بنفس الدرجة. فرق آخر بين قوس قزح مفردة ومزدوجة هو أن نظام الألوان لقوس قزح مزدوج يتم عكسه. (ألوانه بنفسجية ، نيلي ، أزرق ، أخضر ، أصفر ، برتقالي ، أحمر). وذلك لأن الضوء البنفسجي من قطرات المطر العالية يدخل عينه ، بينما يمر الضوء الأحمر من نفس القطرة فوق رأس المرء. في الوقت نفسه ، يدخل الضوء الأحمر من قطرات المطر المنخفضة إلى عينيه ، ويتم توجيه الضوء الأحمر من هذه القطرات عند قدميه ولا يُرى.
في ربيع عام 2015 ، أضاءت وسائل التواصل الاجتماعي عندما شارك أحد سكان غلين كوف ، في نيويورك ، صورة متحركة لما بدا أنه قوس قزح رباعي.
في حين أنه من الممكن نظريًا ، فإن قوس قزح الثلاثي والرباعي نادر للغاية. لن يتطلب ذلك انعكاسات متعددة داخل قطرة المطر فحسب ، بل سيؤدي كل تكرار إلى قوس خافت ، مما يجعل من الصعب رؤية أقواس قزح ثالثية ورباعية.
عندما تتشكل ، عادة ما تظهر أقواس قوس قزح ثلاثية مقابل الجزء الداخلي من القوس الأساسي (كما هو موضح في الصورة أعلاه) ، أو كقوس ربط صغير بين الأساسي والثانوي.
لا ينظر إلى قوس قزح في سماء. رش المياه في الفناء الخلفي. ضباب عند قاعدة شلال متناثر. هذه كلها طرق يمكنك من خلالها اكتشاف قوس قزح. طالما هناك ضوء الشمس الساطع ، وقطرات الماء المعلقة ، وأنت في زاوية الرؤية المناسبة ، فمن الممكن أن يكون قوس قزح في المنظر!