قوس قزح

قوس قزح قوس من الألوان دائري الشكل يظهر عندما تسطع أشعة الشمس على قطرات المطر. وهو ليس جسمًا ماديًا، بل نمط ضوئي يسهم في تكوينه عدد كبير من قطرات المطر. وقد يمتد قوس قزح عبر السماء بأكمله، وحينئذ يتراءى للشخص أن طرفيه يستقران على الأرض. وهو لا يكوِّن قوسًا كاملاً في كل الحالات، وذلك لأنه لا يظهر في أجزاء السماء الخالية من المطر.

ويكون الشخص في مركز قوس قزح الذي يراه، بينما يكون الشخص الذي يقف بجانبه في مركز قوس قزح آخر، أي، قوس قزح تسهم في تكوينه مجموعة أخرى من قطرات المطر. ويعني هذا أنه لايمكن لشخصين رؤية قوس قزح واحد.


كيف تكتشف قوس قزح. يلفت قوس قزح الانتباه عندما يكون في شكل قوس كامل، ولكن لاتظهر سوى أجزاء منه في بعض الأحيان، ويساعد تحديد الوقت المناسب للرؤية، وكذلك المكان المناسب، في اكتشاف قوس قزح.

يزداد احتمال رؤية قوس قزح عادة عند نهاية اليوم، وخاصة في المناطق التي تتجمع فيها العواصف الرعدية المحلية في أيام الصيف الحارة، وتتسبب في هطول الأمطار ظهرًا، ثم تتفرق مساء. ولاكتشاف قوس قزح إعط ظهرك للشمس، ثم حدد نقطة مقابلة الشمس بالنسبة لك، والتي تكون عادة في اتجاه ظل رأسك، وامسح السماء بقوس يساوي حوالي 42° فوق نقطة مقابلة الشمس.

يسمى قوس قزح المحدد عند هذه الزاوية قوس قزح الابتدائي، ويكون أحمر عند طرفه الخارجي وبنفسجيًا عند طرفه الداخلي، مع وجود عدد من الألوان بينهما. وإذا استطعت مسح السماء بزاوية ترتفع بحوالي 9° فوق القوس الابتدائي، فسوف ترى قوسًا آخر أقل لمعانًا يسمى قوس قزح الثانوي، يكون ترتيب الألوان فيه معكوسًا. ويفصل بين القوسين عادة منطقة مظلمة نسبيًا تسمى نطاق ألكسندر المظلم.



يتكون قوس قزح عندما تُحني قطرات المطر ضوء الشمس وتعكسه (إلى اليسار). يتكسر الضوء عند انحنائه إلى عدد من الأشعة ذات ألوان مختلفة تتراوح بين الأحمر والبنفسجي، وبينهما البرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق. وتنعكس هذه الأشعة عن السطوح الداخلية للقطرات، وتنحني مرة أخرى عند خروجها منها. ونتيجة لذلك، يظهر قوس قزح عند حوالي 42° فوق نقطة مقابلة الشمس الخاصة بالمراقب، وهي النقطة المقابلة للشمس مباشرة. والطرف الخارجي لقوس قزح أحمر اللون، بينما الطرف الداخلي بنفسجي اللون.  
كيف يظهر قوس قزح. من المفيد، لفهم بعض خصائص قوس قزح، أن نتخيل أن ضوء الشمس يمكن تقسيمه إلى عدد من الأشعة المتوازية، التي تكون مرتبة بانتظام عند وصولها إلى سطح قطرة المطر، كما يفيد أيضًا أن نتعرف على الطبيعة الموجية للضوء، وكيفية انحناء ضوء الشمس عند مروره عبر منشور.

الطبيعة الموجية للضوء. الضوء شكل من الطاقة يسلك إلى حد ما سلوك الموجات، حيث ينتقل في موجات ذات أطوال موجية. والطول الموجي هو المسافة بين أي نقطة على موجة والنقطة التي تقابلها على الموجة التالية. ويبدو الضوء المرئي ذو الأطوال الموجية المختلفة بألوان متباينة، حيث يكون الضوء ذو الطول الموجي الأكبر أحمر اللون، والضوء ذو الطول الموجي الأقصر بنفسجي اللون.

ولضوء الشمس خليط من الأطوال الموجية، يُرى في شكل ضوء أبيض. ويميز الناس ألوان ضوء الشمس ابتداء من لون أطول طول موجي وانتهاء بلون أقصر طول موجي، إلى الأحمر والبرتقالي والأصفر والأخضر والأزرق والبنفسجي. ويتدرج كل لون من هذه الألوان إلى اللون المجاور، حيث يمثل كل تدرج لونًا معينًا. وفي الطبيعة ألوان كثيرة جدًا، لدرجة أن الكثير منها لا تدخل في الاستخدام اللغوي.

كيف يُحني المنشور ضوء الشمس. ينكسر (ينحني) الضوء بزاوية محددة تختلف باختلاف طوله الموجي، عند مروره عبر منشور. ويفسر هذا انفصال ضوء الشمس ـ بأطواله الموجية المتعددة ـ إلى مجموعة من الألوان شبيهة بألوان قوس قزح، عند مروره عبر منشور. فالضوء ذو الطول الموجي الأكبر يكون انحناؤه أقل، ويبدو أحمر اللون، بينما ينحني الضوء ذو الطول الموجي الأقصر بزاوية أكبر، ويبدو بنفسجي اللون.

كيف تكوِّن القطرات قوس قزح. عندما يسقط الضوء الأبيض، بأشعته المترتبة بانتظام، على قطرة مطر، تؤدي قطرة المطر عمل المنشور، حيث تفصل كل شعاع من أشعة الضوء الأبيض إلى عدد من الأشعة مساو لعدد الألوان المكونة لضوء الشمس. وينحني كل شعاع بزاوية مختلفة.

وتنعكس بعض الأشعة الملونة مرة واحدة من السطح الداخلي لقطرة المطر، وتخرج من القطرة. وأثناء خروجها تنحني مرة أخرى. وتتركز الأشعة الخارجة بكثافة، مكونة زوايا تبلغ حوالي 42° مع مسار دخول أشعة الضوء الأبيض الأصلية.

وتخرج مثل هذه التركيزات من الأشعة من عدد كبير من القطرات، وتصل إلى المراقب الذي يقوم بمسح السماء بزاوية قدرها حوالي 42° فوق نقطة مقابلة الشمس. ونتيجة لذلك يرى المراقب قوس قزح ابتدائيًا، بألوانه المترتبة من الطرف الخارجي إلى الطرف الداخلي كما يلي: الأحمر، البرتقالي، الأصفر، الأخضر، الأزرق، البنفسجي.

وتنعكس بعض الأشعة الملونة مرتين من السطح الداخلي لقطرة المطر. وتتركز الأشعة الخارجة عن القطرات في هذه الحالة بزاوية قدرها حوالي 51°، ولذلك يرى المراقب قوس قزح ثانويًا عند حوالي 51° فوق نقطة مقابلة الشمس.


أنواع أخرى من الأقواس. يستخدم الناس أحيانًا مصطلح قوس قزح للإشارة إلى الأقواس الملونة التي تتكون على رذاذ البحر أو رذاذ الشلالات وخراطيم المياه ومرشات الحدائق، حيث يمكن رؤية مثل هذه الأقواس حتى في حالة ارتفاع الشمس عاليًا في السماء.