أنواع الظلال خلال فترات النهار
الظل يُعرّف بأنه منطقة مظلمة تتشكل عندما يحجب جسم ما أشعة الضوء. وبالتالي، لا يتكون ظل عندما يكون الجسم شفافًا، حيث لا يتمّ حجب الأشعة في هذه الحالة. يتغير طول الظل مع مرور الوقت خلال النهار كما يلي:
الظلال الطويلة
يبلغ الظل أقصى طوله عندما تكون الشمس في أدنى نقاطها في السماء، ويحدث هذا مرتين في اليوم: مرة في الصباح الباكر، وأخرى في آخر ساعات النهار. بين هاتين النقطتين، يتفاوت طول الظل بشكل مستمر. فعندما تكون زاوية سقوط أشعة الشمس 45 درجة، يكون طول الظل مساوياً لطول الجسم.
الظلال القصيرة
يتغير طول الظل باستمرار خلال النهار. فأين يصل الظل إلى أقصر طوله؟ يصل الظل إلى أدنى مستوى له عندما تكون الشمس عمودية تمامًا عند أعلى نقطة في السماء. ولا يتطلب هذا أن تكون الساعة بالضبط 12، إذ يمكن أن يختلف توقيت الظهيرة بناءً على الوقت من السنة.
الظل الأمامي
يتكون الظل عندما يحجب جسمٌ ما أشعة الشمس، مما يمنعها من الوصول إلى الأرض. لذا، يتغير موقع الظل دائمًا تبعًا لكيفية حجب الضوء. يُلاحظ أن الظل يتكون أمام الجسم بنفس الشكل عند وجود مصدر الضوء خلفه، وبالتالي يُطلق عليه اسم ظل أمامي.
الظل الخلفي
يعتمد موقع الظل على موضع الشمس بالنسبة للجسم، حيث يتكون في الجهة المعاكسة لموقعها. تمثل الشمس المصدر الرئيسي للضوء خلال النهار، لذا يُلاحظ تكوّن ظل مشابه لشكل الجسم خلفه عندما تكون الشمس في الأمام، ويُعرف هذا الظل بالظل الخلفي.
ما سبب اختلاف الظلال خلال النهار؟
تختلف الظلال بحسب أنواعها وتصنيفاتها بناءً على نوع الضوء أو الظل. تلعب حركة المصدر الضوئي وحركة الجسم نفسها دورًا في اختلاف الظلال. وبالتالي، يمكن للمرء ملاحظة هذا الاختلاف والتحكم فيه عبر تغيير موقع مصدر الضوء. خلال النهار، يحدث تغير بسبب دوران الأرض حول الشمس، مما يؤدي إلى اختلاف الظلال المتكونة.
السبب الجوهري لاختلاف أطوال الظلال خلال النهار هو زوايا أشعة الشمس الساقطة على الأجسام. مع دوران الأرض المستمر، تظهر الظلال الطويلة في الصباح الباكر، بينما تكون الظلال قصيرة للغاية في منتصف النهار بسبب تحول الزاوية من أفقية إلى عمودية تقريبًا.
هل تتغير الظلال تبعًا للفصول؟
يميل محور الأرض بشكل يختلف حسب الفصل، مما يؤثر على أطوال الظلال كما يلي:
- في فصل الصيف: يكون محور الأرض مائلًا نحو الشمس، مما يؤدي إلى تكوّن ظلال قصيرة نسبيًا خلال ساعات النهار.
- في فصل الشتاء: يكون المحور المائل بعيدًا عن الشمس؛ ما يجعل الظلال طويلة مقارنةً بفصل الصيف.
العوامل المؤثرة في تشكيل الظل
يتأثر شكل الظل بعدد من العوامل، منها:
- المسافة بين الجسم ومصدر الضوء: فكلما زادت المسافة بينهما، تقلص حجم الظل.
- زاوية سقوط الضوء على الجسم: حيث يبدو الظل قصيرًا عند سقوط الضوء من نقطة عالية، ويزداد طوله عند انخفاض مصدر الضوء.
يتحدد شكل الظل وطوله بناءً على موقع الجسم ومصدر الضوء. ومع وجود الشمس كمصدر ثابت، يتغير طول الظل بسبب دوران الأرض المستمر، مما ينتج عنه اختلافات عدة في الأطوال. يكون الظل طويلاً عندما تكون الشمس في وضع أفقي، ويكون قصيرًا عندما تكون عمودية، كما أن موضع الشمس بالنسبة للأجسام يُحدث اختلافات في مواقع الظلال على الأرض؛ حيث يظهر الظل خلف الجسم أو أمامه أو بجانبه. بالإضافة إلى ذلك، تتغير الظلال حسنًا بتغير الفصول نتيجة لاختلاف ميل محور الأرض والمسافة عن الشمس.