محتويات
يختلف طول الظل من وقت إلى آخر خلال النهار
بسبب تغيُّر ميل أشعة الشمس الساقطة على الجسم خلال النهار، فيتغير تبعًا لذلك طول الظل.
تكون الظلال في أطول حالاتها وقت شروق الشمس ووقت الغروب، أي عندما تكون الشمس في الأفق، حين تكون الشمس مائلة بزاوية كبيرة على الأجسام، فيختلف طول الظل على النحو التالي:
- تكون ظلال الأجسام طويلة وقت شروق الشمس.
- كلما ارتفعت الشمس في السماء فإن حجم الظل يقل.
- يصبح الظل في أقصر حالاته وقت الظهيرة، عندما تكون الشمس في منتصف السماء، عمودية على الأجسام.
- بمرور اليوم فإن حجم الظل يزداد مرة أخرى بينما تغرب الشمس، بسبب زيادة زاوية ميل أشعة الشمس. [1]
لماذا يتكون الظل حين يسقط ضوء مصباح على جسم ما
لأن الضوء يسقط على جسم معتم أو شبه شفاف، فيحجب هذا الجسم الضوء أو جزءًا منه عن المنطقة الواقعة خلفه، وبذلك يتكون له ظل.
الظل هو مجرد انحجاب للضوء، ويمكن تحديد حجم وشكل ظل الجسم، عن طريق تتبع مسار الأشعة الضوئية الساقطة عليه، أمّا عندما يقع جسم بين مصدر ضوء وجسم آخر، فإنه يتكون ظل للجسم الأول على الجسم الثاني.
ويمكن ملاحظة الظل صباحًا عند وضع جسم ما أمام أشعة الشمس في أوقات مختلفة من النهار، لكن مع ذلك فإن الظل لا يبقى بالطول نفسه طوال النهار؛ لأن طول الظل لجسم ما يتغير تبعًا لعدة عوامل منها تغيُّر ميل أشعة الشمس الساقطة عليه.
عوامل تكوين الظل
- وجود مصدر ضوئي: مثل أشعة الشمس.
- جسم معتم أو شبه شفاف: تسقط عليه أشعة المصدر الضوئي.
- سطح يسقط عليه الظل.
تتكون الظلال لأن الضوء يسافر في خطوط مستقيمة، وعندما يقع جسم معتم في مسار الأشعة الضوئية، تشكل أشعة الضوء التي تمر من حواف الجسم تخطيطًا لشكل ظل الجسم، كما يكون الجزء المركزي الذي لا يحصل على أي ضوء هو الأكثر قتامة، أما باقي الظل يكون أفتح بقليل؛ لأنه يحصل على القليل من الضوء من بعض أجزاء مصدر الضوء.
يعتمد موضع الظل على موضع مصدر الضوء أو اتجاه الأشعة الضوئية الساقطة على الجسم، كما أن الظل دائمًا يتشكل في عكس اتجاه مصدر الضوء، فعلى سبيل المثال:
- عندما يكون مصدر الضوء في اتجاه يمين الجسم، فإن الظل يتشكل باتجاه اليسار.
- عندما يكون مصدر الضوء في اتجاه الجزء العلوي من الجسم، فإن ظل الجسم يتشكل أسفله. [2]
عندما تكون الشمس منخفضة في السماء يكون الظل
طويلًا.
عندما يحجب جسم ما بعض أشعة الشمس، فإنه يلقي ظلًا، ويكون اتجاه الظل دائمًا عكس اتجاه أشعة الشمس، ويعتمد طول الظل على مدى ارتفاع أو انخفاض الشمس في السماء خلال الأوقات المختلفة في اليوم: فعندما تكون الشمس منخفضة يكون الظل في أطول حالاته، وعندما تكون منخفضة فإننا نرى الظل قصيرًا.
يتغير طول الظل على مدار اليوم؛ لأن الزاوية التي تشرق منها الشمس على الأجسام الثابتة تتغير نتيجة لدوران الأرض حول الشمس، فعلى سبيل المثال، في الصباح الباكر أو قبيل غروب الشمس، عندما تكون الشمس قريبة من الأفق، فعندما يحجب أشعتها جسمٌ ما، فهي تلقي ظلالًا طويلة، وذلك بسبب زيادة ميل زاوية سقوط أشعة الشمس. [3]
متى يكون الظل في أقصر حالاته
وقت الظهيرة، عندما تكون الشمس عمودية تمامًا على الأجسام.
عندما تكون الشمس مرتفعة خلال منتصف النهار أي وقت الظهيرة، فإن الظلال تصبح أقصر؛ بسبب تغير الزاوية التي تشرق منها الشمس على الأجسام، حيث تكون الزاوية عمودية تقريبًا، وبالتالي فإن أقصر طول للظل يتكون عندما تكون الشمس فوق الجسم مباشرة.
كما يتغير مكان الشمس في السماء خلال أوقات اليوم المختلفة، ولهذا فإن ذلك يتسبب في حدوث تغيُّر في شكل وطول الظلال التي تصنعها أشعة الشمس، عند سقوطها على الأجسام شبه الشفافة، المعتمة أو الأشخاص، ويحدث ذلك بسبب تغير زاوية سقوط أشعة الشمس على الأرض على مدار اليوم؛ نتيجة لدوران الشمس حول الأرض، ودوران الأرض حول نفسها. [3]
في اي فصل يبلغ طول ظل الانسان اقصر ما يمكن
في فصل الصيف.
ينتج عن اختلاف موضع الشمس في السماء بالنسبة لكوكب الأرض على مدار السنة، اختلاف أشكال وأطوال الظلال المتكونة للأجسام خلال فصول السنة الأربعة، وإلى جانب ذلك فإن ميل محور الأرض يؤثر بشكلٍ كبير على طول ظل الجسم، فعلى سبيل المثال:
- خلال فصل الصيف: يميل محور الأرض نحو الشمس، فتشرق الشمس لساعات طويلة خلال النهار، كما تكون ظلال منتصف النهار قصيرة جدًا.
- خلال فصل الشتاء: يميل محور الأرض مبتعدًا عن الشمس، جاعلًا ساعات النهار في الشتاء قصيرة، كما تكون ظلال منتصف النهار في الشتاء أكثر طولًا. [3]
ما هي العوامل التي يعتمد عليها طول الظل
- المسافة بين مصدر الضوء والجسم.
- زاوية سقوط أشعة الضوء على الجسم.
- طول الجسم المعتم.
المسافة بين مصدر الضوء والجسم: يتغير طول وحجم وشكل الظل؛ اعتمادًا على البعد بين الجسم ومصدر الضوء، فعندما يقترب مصدر الضوء من الجسم فإن الظل يصبح أكبر حجمًا وأوسع وأطول، وعندما يبتعد مصدر الضوء عن الجسم فإن الظل يصبح أصغر حجمًا وأرفع وأقصر.
زاوية سقوط أشعة الضوء على الجسم: يؤثر ميل زاوية سقوط أشعة الضوء على جسمٍ معتم على طول الظل، كما يؤثر كذلك على حجمه وشكله، حيثُ تكون الظلال أطول عندما يكون مصدر الضوء مائلًا بزاوية منخفضة على الجسم، ويكون الظل أقصر عندما يكون مصدر الضوء ساقطًا بزاوية مرتفعة على الجسم.
طول الجسم المعتم: فكلما ازداد طول الجسم المعتم الذي تسقط عليه الأشعة الضوئية، كلما ازداد حجم وطول الظل المتكون له على السطح المقابل، حيثُ يؤثر طول الجسم على طول الظل المتكون له. [3] [4]
متى يكون طول الظل مساوي لطول الجسم
عندما تكون زاوية سقوط أشعة الشمس على الجسم تساوي 45 درجة.
يتطلب معرفة طول الظل لأي جسم، معرفة زاوية ميل أشعة الشمس الساقطة على الجسم، في وقتٍ محدد من اليوم، حيثُ يزداد أو يقل طول الظل اعتمادًا على كل وقتٍ معين خلال اليوم، كما يتكون الظل في الاتجاه المعاكس لاتجاه سقوط الأشعة الضوئية وعلى امتدادها.
وعلى سبيل المثال: فإنه إذا كانت زاوية ميل أشعة الشمس الساقطة على جسمٍ ما، تساوى 45 درجة، فإن طول الظل المتكون سيكون مساويًا لطول الجسم نفسه.
ومن ناحية أخرى، فإنه إذا كانت أشعة الشمس متعامدة تمامًا على الجسم، ويكون الظل أقصر ما يمكن، حينها قد يكون الظل متطابقًا على الجسم، فيكون طول الظل مساويًا لطول الجسم.
يوم الظل الصفري
يحدث ما يُسمى “يوم ظل الصفر” مرتين في السنة، في كل مكانٍ على سطح كوكب الأرض يقع بين مدار السرطان ومدار الجدي، وتُشهد هذه الظاهرة عندما تقع الشمس مباشرة فوق خط عرض معين.
وحينها تكون الشمس في أعلى نقطة في السماء، وتسقط أشعة الشمس عمودية على سطح الأرض، وعند الوصول لنقطة معينة، لا يُمكن عندها رؤية ظل لأي جسم معتم، لكن رغم ذلك يُمكن للإنسان رؤية ظله إذا قفز عاليًا، فيستطيع رؤية ظله أسفله تمامًا. [5] [6]
