أنماط الظل على مدار اليوم
يُعتبر الظل منطقة مظلمة تنشأ نتيجة حجب جسم ما لأشعة الضوء. ومن الجدير بالذكر أنه لن يتكون ظل إذا كان الجسم شفافًا، حيث لا يتم حجب الأشعة في هذه الحالة. يختلف طول الظل على مدار اليوم، ويمكن تقسيمه إلى أنماط كما يلي:
الظل الممتد
يكون الظل في أطول حالاته عندما تتواجد الشمس في أدنى نقطة في السماء. يحدث هذا الأمر مرتين خلال اليوم: مرة في الصباح الباكر، وأخرى في آخر ساعات النهار. بين هاتين النقطتين، يتغير طول الظل بصورة مستمرة. قد يتساوى طول الظل مع طول الجسم عندما تكون زاوية سقوط أشعة الشمس 45 درجة.
الظل القصير
لا يظل طول الظل ثابتًا مع مرور الوقت خلال النهار. يصل الظل إلى أقصر طوله عندما تكون الشمس في أعلى نقطة عمودية في السماء. لا يُشترط أن يكون الوقت في ذلك الوقت بالضبط 12 ظهرًا، فساعة الظهيرة قد تختلف حسب الوقت من السنة.
الظل الأمامي
يتشكل الظل عندما يمنع جسم ما أشعة الشمس من الوصول إلى الأرض. لذا، يتغير موقع الظل بناءً على كيفية حجب الجسم للضوء. يُلاحظ أن الظل يظهر أمام الجسم بنفس شكل الجسم عندما يكون مصدر الضوء خلفه، ويعرف بهذا الاسم بسبب موقعه.
الظل الخلفي
يعتمد مكان الظل على موقع الشمس بالنسبة للجسم، حيث يتكون في الجهة المعاكسة لمكانها. تمثل الشمس المصدر الرئيسي للضوء خلال ساعات النهار. وعندما تكون الشمس أمام الجسم، يُلاحظ تكوّن ظل يماثل شكل الجسم خلفه، لذا يُطلق عليه اسم الظل الخلفي.
ما الأسباب وراء اختلاف الظلال خلال اليوم؟
توجد أنواع مختلفة من الظلال التي تُصنف بناءً على نوع الظل أو الضوء. تلعب حركة مصدر الضوء وحركة الجسم دورًا في تغير الظلال، ويمكن ملاحظة هذا التغير وحتى السيطرة عليه عبر تبديل موقع مصدر الضوء. وخلال النهار، يكون الوضع مختلفًا؛ حيث تتحرك الأرض بينما تبقى الشمس ثابتة، مما يؤدي إلى ظهور ظلال مختلفة.
السبب الرئيسي وراء اختلاف أطوال الظلال يتمثل في تغير زاوية أشعة الشمس الساقطة على الأجسام. حيث إن الأرض تدور بشكل مستمر، الأمر الذي يؤدي إلى إطالة الظلال في ساعات الصباح، بينما تكون قصيرة جدًا عند منتصف النهار نتيجة لتغير زاوية سقوط الأشعة، حيث تتحول الأشعة من الوضع الأفقي إلى العمودي تقريبًا.
هل تتأثر الظلال بتغير الفصول؟
يتغير ميل محور الأرض وفقًا للفصول، مما يؤدي إلى تغير أطوال الظلال بالاعتماد على ذلك، كما يلي:
- فصل الصيف: يميل محور الأرض نحو الشمس، فتتشكل ظلال قصيرة نسبيًا خلال النهار.
- فصل الشتاء: يميل محور الأرض بعيدًا عن الشمس، فتظهر ظلال طويلة مقارنةً بتلك التي تتكون في فصل الصيف.
عوامل تشكيل الظل
يُؤثر شكل الظل بعدة عوامل، منها:
- البعد بين الجسم ومصدر الضوء: فكلما زاد البعد، انخفض حجم الظل.
- زاوية سقوط الضوء على الجسم: يظهر ظل الجسم قصيرًا عندما تكون أشعة الضوء عمودية، فيزداد طوله عند تواجد مصدر الضوء على ارتفاع أقل.
يُحدد شكل وطول الظل وفقًا لموقع الجسم ومصدر الضوء. وبما أن مصدر الضوء ثابت وهو الشمس، فإن التغير في طول الظل يُعزى إلى دوران الأرض المستمر، مما يؤدي إلى ظهور أطوال متنوعة وفقًا لهذه الحركة. يُصبح الظل طويلًا عندما تكون الشمس في وضع أفقي، وقصيرًا جدًا عندما تكون عمودية. كما أن موقع الشمس بالنسبة للأجسام يؤدي إلى اختلاف مواقع ظلالها على الأرض؛ حيث يمكن أن يوجد الظل خلف الجسم أو أمامه أو بجانبه. وتختلف الظلال أيضًا عبر الفصول بسبب تغير ميل محور الأرض والمسافة tussenها وبين الشمس.