كيف تتكون الظلال

ظل الأجسام

دائماً ما تلازم الظّلال الأجسام أينما ذهبت في جميع الأوقات والأزمان، ويُعتبر المصدر الرّئيس لظهور الظلّ هو الضّوء، لذلك دائماً يتخلى الظلّ عن الجسم في الظّلام إذا كان في مُنطقة مُعتمة خالية تماماً من الضّوء، وتتخلّى كُليّاً عن الجسم في النّهار عندما تكون السّماء غائمة، ويُلاحَظ أحياناً أنّ الظّلال تكبر وتصغر، وتتّخذ أشكالاً غريبة أحياناً أخرى.

تعريف الظل

الظلّ هو المنطقة المُظلمة النّاتجة عن حجب الضّوء بواسطة جسم مُعتم، ويتّخذ هذا المكان شكل الجسم الذي اعترضه، ويُلازمه ما دام مصدر الضّوء موجوداً. فعند اعتراض أيّ جسم غير شفّاف لأشعة الشّمس فإنّه يحجب الضّوء عن المنطقة الواقعة خلف الجسم مُكوّنةً الظلّ.^[١]

كيف يتكون الظل

يسير الضوءُ في خطوطٍ مستقيمةٍ، وعند اعتراض أيّ جسم مُعتِم مسارَ الضّوء القادم من أحد مصادره المُختلفة في اتّجاه واحد فإنَّ هذا الجسم يعمل على احتجاز الضّوء عن منطقة مُعينة، وينشأ مكان مُظلم يتّخذ شكل الجسم المُعتِم، والذي يُسمّى الظلّ.

ويُلاحَظ دائماً أنّ الجانب من الجسم الذي تعرّض لمصدر الضّوء يكون مُضيئاً، بينما الجانب الآخر يكون واقعاً في الظلّ، وهذا ما يعرف بالظلّ الحقيقيّ، والظلّ الحقيقيّ هو ذلك الظلّ الذي يُلقيه الجسم بنفسه على نفسه، ومن ثم يقوم هذا الجزء المُظلِّل بإلقاء ظلٍّ على الأرض أو أي مستوىً أو جسم آخر، ويُسمّى هذا الظلّ بالظلّ السّاقط، أو الظلّ الظاهريّ.^[١]

سبب تغير أماكن وجود الظلال خلال فترات النهار

السّبب في تغيُّر أشكال وأماكن الظّلال خلال النّهار هو موقع الشّمس بالنّسبة للجسم، فيُلاحَظ دائماً أنّ الشّمس عندما تُشرق صباحاً وحتى مُنتصف النّهار تكون الظّلال في جهة الغرب، أما إذا بدأت الشّمس بالحركة باتّجاه الغرب فإن الظّلال تتحرّك باتّجاه الشّرق؛ وذلك لأنّ الظّلال دائماً تكون في الجهة المُعاكِسة لمصدر الضّوء بسبب حجب الجسم للضّوء عن تلك الجهة. كما ويُلاحَظ بأنّ الظّلال تتغيّر في حجمها خلال اليوم، فعند شروق الشّمس تكون الظلّال أطول ما يمكن، وعندما تصل الشّمس إلى منتصف السّماء (أي فترة الظَّهيرة) تكون الظّلال تكون أقصر ما يمكن، ثم ترجع بالازدياد مرّة أخرى مع حركة الشّمس نحو الغرب.

يرجع السّبب في تغيُّر طول وحجم الظّلال إلى تغيُّر زاوية ارتفاع الشّمس؛ فعندما تكون زاوية ارتفاع الشّمس أفقيّة تكون الظّلال أطول ما يمكن، وذلك يحدث عند شروق الشمّس وغروبها، أما إذا كانت زاوية ارتفاع الشّمس عامودية فإن الظّلال تكون أقصر ما يمكن، كما يحدث في وقت الظَّهيرة عندما تكون الشّمس في مُنتصف السّماء.^[١]

أنواع الظل

للظّلال أنواع مُختلفة تُصنّف حسب نوع الظلّ أو الضّوء، ومن هذه الأنواع:^[٢]

• ظلّ مُتساوي العتمة: ويتكوّن هذا الظّل عندما يكون الضّوء أصغر من الجسم الحاجب للضّوء، فيتكون ظلّ كامل خلف الجسم دون ضوء.
• الظلّ الكامل: ويتكوّن عندما يكون مصدر الضّوء أكبر من الجسم، كما يحدث لظلال الشّمس وأعمدة الإنارة في الليل، فيتكوّن ظلّ على شكل الجسم، وتنفذ من حوافّه الضّوء لتُشكّل ظلّاً مُشابهاً تماماً لشكل الجسم.
• الظلّ المشعشع: وهو الظلّ المُتكوّن الذي يكون أقلّ سواداً من الظلّ الكامل، وذلك بسبب نفاذ جزء من الضّوء من أطراف الجسم أو يكون الجسم شبه مُعتم.
• ظلّ الإستواء: وهو أقصر أنواع الظّلال بسبب سقوط الضّوء على الجسم بشكل عاموديّ فيتكوّن ظلّ قصير جداً.

أمثلة عن الظل

هُناك أمثلة كبيرة تُمثّل ظاهرة الظلّ بشكلٍ جليّ، ومن هذه الأمثلة:

• يكون القمر مُحاقاً عندما تحجب الأرض أشعة الشّمس عن القمر، ويكون القمر واقعاً في ظلّ الأرض، ولنفس السّبب تظهر أطوار القمر حسب موقع القمر بالنسبة لظلّ الأرض.
• تعيش الحيوانات المُحِبّة للعتمة في الكهوف لأنّها تُشكّل ظلّاً طبيعيّاً في كلّ أوقات النّهار، وذلك بسبب صغر الثّغرة النافذة للضّوء.
• كسوف الشّمس: وهي ظاهرة طبيعية تحدث عندما يحجب القمر أشعة الشّمس عن كوكب الأرض بشكل كُليّ أو جُزئيّ.
• خسوف القمر: وهي ظاهرة طبيعية أيضاً تحدث عند وقوع القمر في ظلّ الأرض بشكل جزئيّ أو كاملٍ نتيجةَ حجب الأرض ضوء الشّمس عن القمر.^[٣]

الظل واستخدامه بالعلم

استطاع الإنسان بقدرته العقليّة على الاستفادة من كل ما حوله، واستخدام الظلّ لتحقيق أهداف ومعرفة طبيعة بعض العلوم، ومن الاستخدامات العلميّة للظل والتي عادت على الإنسان بالمنفعة ما يأتي:^[٢]

• نظريّة الظّلال: وهي نظرية مُستخدَمة في علم الهندسة بشكل تصوريّ للمباني والأحجام الهندسيّة بهدف إعطاء طبيعة تَخَيُليّة لطبيعة الجسم وحجم الفراغ فيه.
• في علم الفلك: حيث يُستخدَم الظلّ في دراسة العديد من جوانب علم الفلك، منها وصف مستويات الظلّام في البقع الشمسيّة وتقدير حجمها، كذلك تُستخدَم في تتبّع الكواكب المارّة أمام قرص الشّمس؛ كوكب عُطارد، والزُّهرة، والمُشتري، وكذلك القمر.
• استخدام الظّلال في الفن وتشكيل الرّسوم على الجدران أثناء عرض العروض الفنيّة والمسرحيّة، وتكوين رسومات كبيرة على المباني الكُبرى باستخدام قطع صغيرة تُكوّن ظلالاً كبيرةً من خلال تقنيات إضاءة خاصّة.
• استخدام الظلّ في تحديد الوقت قديماً، حيث تم استخدام الظلّ في تحديد أوقات اليوم ومعرفة وقت الظّهيرة والعصر من خلال دراسة طول الظلّ واتّجاهه.

المراجع

1. ^ ^{أ ب ت} "دروس في العين والضوء"، المدرسة العربية الإلكترونية.
2. ^ ^{أ ب} "Young astronomer captures a shadow cast by Jupiter"، Discover Magazine، 18-11-2011.
3. ↑ "خسوف القمر: ما هو؟ ومتى سيحصل الخسوف المقبل؟"، ناسا بالعربي، 16-9-2015.