هل قوس قزح الرباعي ممكن؟
نعم، على الرغم من ندرتها الشديدة، من الممكن للإنسان أن يرى أربعة أقواس قزح طبيعية دفعة واحدة في السماء.
يحدث قوس قزح عندما يتناثر ضوء الشمس الأبيض من قطرات المطر في الهواء.
بسبب خصائص تشتت الماء، فإن ألوان الضوء المختلفة في ضوء الشمس تنحني (تنكسر) كميات مختلفة عند دخول قطرة المطر وتركها.
نتيجة لذلك، تترك الألوان المختلفة قطرة المطر في زوايا مختلفة، مما يجعلك ترى الألوان المختلفة في مواقع مختلفة في السماء.
نظرًا لأن هذا التشتت هو تأثير هندسي يعتمد على اتجاه ضوء الشمس الأصلي الوارد، يتشكل قوس قزح كدائرة (أو جزء من دائرة) تتمحور حول النقطة المقابلة تمامًا للشمس.
يتضمن قوس قزح الرئيسي (المسمى "قوس قزح الأساسي") دخول ضوء الشمس إلى قطرة المطر، مما ينعكس مرة واحدة على السطح الخلفي الداخلي لقطرة المطر، ثم يخرج من قطرة المطر.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن للضوء أن يرتد مرتين عن السطح الداخلي لقطرة المطر قبل الخروج.
يتسبب الانعكاس الثاني في خروج هذه الأشعة الضوئية بزاوية مختلفة تمامًا عن زاوية أشعة الضوء التي تنعكس مرة واحدة فقط.
لذلك، يتشكل قوس قزح ثانوي له نصف قطر أكبر من قوس قزح الأساسي.
يتم إنشاء قوس قزح الثانوي بواسطة نفس ضوء الشمس ونفس عملية الانكسار مثل قوس قزح الأساسي، لذلك يتم توسيطه أيضًا على النقطة المقابلة تمامًا للشمس.
بسبب الانعكاس الإضافي، يتم عكس الألوان في قوس قزح الثانوي بالترتيب مقارنة بقوس قزح الأساسي.
نظرًا لضياع بعض الضوء من قطرة المطر مع كل انعكاس، فإن قوس قزح الثانوي يكون أضعف بكثير من قوس قزح الأساسي.
من حيث المبدأ، قوس قزح الثانوي موجود دائمًا.
ومع ذلك، غالبًا ما يكون قوس قزح الثانوي خافتًا لدرجة أن البشر لا يمكنهم رؤيته.
عندما تكون ظروف المشاهدة مناسبة (أي أنه يوم مشمس بشكل غير عادي وهناك عدد كبير بشكل غير عادي من قطرات المطر في الهواء)، يمكن رؤية قوس قزح الثانوي بوضوح تام.
كما قد تكون خمنت، يمكن للضوء أن يرتد ثلاث مرات عن السطح الداخلي لقطرة المطر قبل الخروج منه، مكونًا قوس قزح من الدرجة الثالثة؛ أو ترتد أربع مرات ، مكونًا قوس قزح من الدرجة الرابعة؛ وهلم جرا.
ومع ذلك، فإن أقواس قزح من الدرجة الثالثة والأعلى من الدرجة الأولى تكون باهتة لدرجة أنه لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة.
باستخدام تقنيات تحسينات الكاميرا والصورة، يمكن بالفعل تصوير قوس قزح من الدرجة الثالثة.
هذه المهمة صعبة بما يكفي لدرجة أن التقاط وتحليل قوس قزح من الدرجة الثالثة بنجاح قد أكسب مايكل غروسمان وإلمار شميدت وألكسندر هوسمان منشورًا في المجلة الأكاديمية، البصريات التطبيقية.
بالنظر إلى شبه استحالة رؤية أقواس قزح من الرتبتين الثالثة والرابعة ، كيف يمكن للناس رؤية أربعة أقواس قزح في السماء مرة واحدة؟
الجواب هو أن بعض ضوء الشمس يمكن أن ينعكس قبل دخول قطرات المطر.
تذكر أن تشكيل قوس قزح هو تأثير تناثر هندسي يؤدي إلى تركيز قوس قزح على النقطة المقابلة للشمس.
ماذا سيحدث لو كان هناك شمسان في موقعين مختلفين في السماء؟
بعد ذلك، ستضرب أشعة الشمس قطرات المطر بزاويتين مختلفتين، وينتج عن ذلك قوس قزح أساسي، يتركز كل منهما على نقطة مختلفة.
إذا كانت ظروف المشاهدة مواتية بدرجة كافية بحيث تكون أقواس قزح الثانوية مرئية، فسيكون هناك أربعة أقواس قزح: قوس قزح أساسي وقوس قزح ثانوي يتمحور حول النقطة المقابلة للشمس، بالإضافة إلى قوس قزح أساسي وقوس قزح ثانوي متمركز حول النقطة مقابل الشمس الأخرى.
على الكواكب ذات المطر والشمس، تكون أقواس قزح الرباعية شائعة.
ومع ذلك، ليس لدينا شمسان، فلماذا أذكر هذا؟
يمكن أن يعكس السطح الكبير المسطح اللامع ما يكفي من ضوء الشمس بحيث يعمل الوضع مثل شمسين.
بحيرة هادئة تفعل هذا بالضبط.
يكون ضوء الشمس القادم مباشرة من الشمس بزاوية مختلفة عن زاوية انعكاس ضوء الشمس عن سطح البحيرة، وبالتالي فهي تشكل مجموعات قوس قزح مختلفة تتمحور حول نقاط مختلفة.
أقواس قزح التي تشكلت من ضوء الشمس القادم من البحيرة تسمى "قوس قزح الانعكاس".
باختصار، على الرغم من ندرة حدوث ذلك، فمن الممكن للعين البشرية المجردة أن ترى أربعة أقواس قزح طبيعية دفعة واحدة في السماء، تتكون من:
1- قوس قزح الأساسي (انعكاس وحيد داخل قطرة المطر) من أشعة الشمس المباشرة.
2- قوس قزح الثانوي (انعكاس مزدوج داخل قطرة المطر) من أشعة الشمس المباشرة.
3- قوس قزح الأساسي (انعكاس وحيد داخل قطرة المطر) من ضوء الشمس المنعكس على البحيرة.
4- قوس قزح الثانوي (انعكاس مزدوج داخل قطرة المطر) من ضوء الشمس المنعكس على البحيرة.
من حيث المبدأ، يمكن للعين البشرية المجردة أن ترى ستة أقواس قزح إذا كان هناك سطحان عاكساان كبيران مختلفان، مما يخلق تأثير ثلاث شموس.
على سبيل المثال، إذا كان هناك نهر جليدي كبير ومسطح وسلس يجلس بجوار بحيرة وكان سطحه مائلاً مقارنةً بسطح البحيرة، فإذا كانت الظروف مناسبة تمامًا، يمكنك رؤية ستة أقواس قزح في وقت واحد.
على الرغم من أن هذا الوضع ممكن جسديًا، إلا أنه نادر جدًا.
التسميات
أسئلة جيولوجية