تغيرات الظل على مدار اليوم
الظل هو منطقة مظلمة تتشكل نتيجة حجب جسم ما لأشعة الضوء. في الظروف التي يكون فيها الجسم شفافًا، لا يظهر الظل لعدم القيام بحجب الأشعة. يتغير طول الظل باستمرار خلال اليوم، وهذه هي الأنماط السائدة:
الظل الطويل
يكون الظل في أقصى طوله عندما تكون الشمس في أدنى نقطة لها في السماء. يحدث هذا الحدث مرتين على مدار اليوم: الأولى في الصباح الباكر والثانية في نهاية اليوم. بين هذين الوقتين، يتفاوت طول الظل باستمرار. يمكن أن يتساوى طول الظل مع طول الجسم عندما تكون زاوية سقوط الأشعة الشمسية تساوي 45 درجة.
الظل القصير
طول الظل لا يبقى ثابتًا على مدار اليوم. يصل الظل إلى أقصر طوله عندما تكون الشمس عمودية تمامًا عند أعلى نقطة لها في السماء. وليس من الضروري أن تكون الساعة وقت الظهيرة بالضبط، حيث أن توقيت الظهيرة ينتمي إلى تغيرات زمنية مختلفة على مدار السنة.
الظل الأمامي
يتكون الظل عندما يمنع الجسم أشعة الشمس من الوصول إلى الأرض. يعتمد موقع الظل على كيفية حجب الضوء، حيث يظهر الظل أمام الجسم بشكل مماثل لشكل الجسم إذا كان مصدر الضوء خلفه، ويُعرف هذا النوع بالظل الأمامي.
الظل الخلفي
يعتمد مكان الظل على موضع الشمس بالنسبة للجسم، إذ يتشكل في الجهة المعاكسة لموقعها. الشمس تمثل المصدر الرئيسي للضوء خلال ساعات النهار، وبالتالي، يظهر الظل مشابهًا لشكل الجسم خلفه عندما تكون الشمس أمامه، ويطلق عليه الظل الخلفي.
ما هي أسباب اختلاف الظلال خلال اليوم؟
هناك أنواع مختلفة من الظلال، تُصنف بناءً على نوع الظل أو الضوء. تلعب حركة مصدر الضوء وحركة الجسم دورًا في اختلاف الظلال. وعند التحدث عن النهار، تتحرك الأرض مع بقاء الشمس في مكانها، مما يؤدي إلى تغيرات واضحة في الظلال.
السبب الرئيسي وراء اختلاف أطوال الظلال على مدار اليوم هو تنوع زاوية أشعة الشمس الساقطة على الأجسام. إذ تستمر الأرض في دورانها، مما يؤدي إلى ظهور ظلال طويلة في ساعات الصباح الباكر، في حين تكون الظلال قصيرة جدًا بالمنصف اليومي نتيجة للزاوية المتغيرة لأشعة الشمس من الأفق إلى الوضع العمودي تقريبًا.
هل تتأثر الظلال بتغير الفصول؟
يميل محور الأرض بصورة مختلفة حسب الفصل، مما يؤثر في أطوال الظلال كما يتضح أدناه:
- فصل الصيف: يميل محور الأرض نحو الشمس، مما ينتج عنه ظلال قصيرة نسبياً خلال ساعات النهار.
- فصل الشتاء: يميل محور الأرض بعيدًا عن الشمس، مما يؤدي إلى تشكيل ظلال طويلة مقارنة بفصل الصيف.
العوامل المؤثرة في تشكيل الظل
يتأثر شكل الظل بعدد من العوامل، منها:
- المسافة بين الجسم ومصدر الضوء: كلما زادت هذه المسافة، يقل حجم الظل.
- زاوية سقوط الضوء على الجسم: يظهر ظل الجسم قصيرًا عند تساقط الضوء من أعلى، بينما يزداد طوله عند انخفاض مصدر الأشعة.
يتحدد شكل وطول الظل بناءً على موضع الجسم وموقع مصدر الضوء. بالنظر إلى أن الشمس تمثل المصدر الثابت للضوء، فإن تغيّر طول الظل يعود لاختلاف مواضع الأرض نتيجة للدوران المستمر. يظهر الظل طويلًا عندما تكون الشمس في موضع أفقي، وقصيرًا جدًا عندما تكون في وضع عمودي. كما يؤثر موقع الشمس بالنسبة للأجسام على أماكن الظلال على الأرض، إذ يمكن أن يتواجد الظل خلف الجسم أو أمامه أو بجانبه. تتغير الظلال أيضًا عبر الفصول بسبب تغير ميل محور الأرض وبعده عن الشمس.
