العوامل المؤثرة في درجة الظل

تعريف الظل

دائماً ما يلازم الأجسام المعتمة أو الغير الشفافة منطقة معتمة تظهر على الأرض لتمنع ظهور الضوء في هذه المنطقة تماماً، ولا يظهر

الظل

إلى في منطقة الضوء كالنهار والشمس أو ضوء شديد، كما أن الظلال تكبر وتصغر وتطول وفقاً لعوامل مختلفة، كما إنها أحياناً تأخذ أشكال مختلفة.

ويعرف الظل بأنه منطقة معتمة تظهر نتيجة حجم جزء من الضوء المتعامد على الأجسام الغير الشفافة أو المعتمة، فتتخذ تلك المنطقة المعتمة هيئة

الجسم

الذي يحجب الضوء، أما عن مساحة الضوء فتتحدد وفقاً لمدى قرب وبعد الأجسام عن مصدر الضوء، فكلما زاد بعد الجسم عن مصدر الضوء صغر الظل، وكلما أقتر الجسم من مصدر الضوء، كبر الظل، وهناك شكلان مختلفان من الظل، وهما الظل الباهت والظل الداكن، والظل الباهت هو الظل الذي ينتج نتيجة وجود جسم شبه شفاف يمكن للضوء أن يخترقه.

الشكل الثاني للظلال هو الظل الداكن الذي يتكون نتيجة لصدور الضوء على جسم معتم تماماً لا يسمح بمرور الضوء، مثل جسم أي كائن حي، كما يجدر الإشارة إلى أن كلما كان الجسم بعيد عن مصدر الضوء كان الظل باهت وقليل، بينما إن كان الظل قريب من مصدر الضوء يكون الظل أكبر وأطول، ويتحدد طول الظل وفقا لزاوية الضوء الصادر على الأجسام، سواء كانت حادة أو مستقيمة أو غير غير ذلك، إذ أن أقصر زاوية ظل تأتي من الزاوية العمودية.

كيف يتكون الظل

يتكون الظل من خلال أعتراض جسم معتم مسار الضوء، فيحدث انعكاس للضوء، فينتج عن هذا الاعتراض منطقة معتمة لا يصل لها الضوء، ثم يظهر الجسم المعتم كظل مرسوم في المنطقة المضيئة، بمعنى أن كان هناك شخص واقف في ضوء الشمي، والشمس تضيء الأرض سيظهر ظل الشخص الواقف لأنه أعترض الأشعة الساقطة على الأرض، مكون ظل لجسمه المعتم، كما أن الأجسام المعتمة فقط هي التي تكون الظل، حيث أن الأجسام الشفافة تسمح بمرور الضوء، بينما الأجسام المعتمة وحدها التي تكون الظل، مانعة مرور الضوء.

أنواع الظل

هناك العديد من أنواع الظل المختلفة والتي تختلف وفقاً لأحجامها وأشكالها، والعامل الرئيسي في

تحديد

نوع الظل هو الضوء الساقط على الجسم المعتم، وتتمثل في:

• 
  الظل الكامل:
  
  وهو الظل الذي يتكون جراء وجود كمية كبيرة من الضوء، تفوق حجم الجسم المعتم، ويتكون الظل الكامل في أغلب الأحيان في وجود أشعة الشمس القوية، ويكون في هذا الحين الجسم ظاهر بشكل كامل.
• 
  الظل المشع:
  
  يخرج الضوء في الظل المشعشع من أطراف الجسم، حيث يتكون الظل بشكل أقل عتمة، ويكون الجسم غير معتم بشكل كامل.
• 
  الظل متساوي العتمة
  
  : في حالة وجود ضوء بكمية أصغر من الجسم الذي يتعرض للضوء، فيظهر الجسم على هيئة ظل كامل دون ظهور أي ضوء، فيتكون الظل كامل خلف الجسم.
• 
  ظل الإستواء
  
  : يعتبر ظل الإستواء أقصر أنواع الظل حيث يتكون نتيجة سقوط الضوء على الجسم بشكل عمودي، فيتكون الظل قصير جداً، ومثال على ذلك، الظل المتكون في فترة الظهيرة، ففي وقت الظهر تكون الشمس عمودية، فينتج حينها أقصر ظل للأجسام المعتمة.

العوامل المؤثرة على درجة وشكل الظل

هناك مجموعة من العوامل التي تؤثر في طول الظل، فطول الظل لم يكن ثابت في أي وقت في النهار ولا تحت أي تأثير من الإضاءة، فالظل قد يكون تارة طويل وتارة قصير وأحياناً يكون خلف الجسم وأحياناً أخرى يكون بجانبه  إذ يختلف طول الظل وشكله لوجود مجموعة من العوامل، تتمثل في[1][2]

يؤثر مدى تعامد الشمس على الأرض في تكوين الظل، حيث إن الظل يتأثر بأشعة الشمس، كما أن مدى قرب الأجسام من الضوء يؤثر على حجم ودرجة الظل، فكلما بعد الجسم عن الظل نقص وقل، وكلما أقترب من مصدر الضوء زاد الظل وكبر.

أشكال الظل خلال النهار

كثيراً ما يحير الظل الكثير من الأفراد حيث يلاحظ أن الظل يتغير حجمه وشكله خلال فترات النهار، كما أن الكثير يتعجب من صغر حجم الظل في فترة الظهيرة، بالرغم من سقوط الشمس بشكل عمودي على الأرض، وذلك قد يشير إلى أن يجب أن يكون الظل كبير، ولكن الأمر ليس كذلك:

أثبتت الدراسات أن في بداية النهار ونهايته، عندما تكون زاوية الشمس بالنسبة للأرض صفر، يمكن الحصول حينها على أعلى درجة ظل، بينما في فترة الظهر يكون الظل أقل، لأن زاية الشمس تتعامد على الأجسام، فينتج عنها زاوية عمودية، فيلاحظ أن في بداية اليوم يبدأ الظل كبيراً ثم يصغر تدريجياً إلى أن يصل لفترة الظهر، وبعد الظهر يبدأ ينمو مرة أخرى وتكبر درجته إلى أن تغرب الشمس.

وعلى هذا الأساس فإن درجة الظل تختلف وفقاً لميل أشعة الشمس التي تسقط على الأجسام، حيث يمكن الحصول على أطول درجة من الظل في

الصباح

وعند الغروب، وتقل درجة الظل في وقت الظهر، والظل يتكون خلف الأجسام.

أما بالنسبة لموقع الضوء، فيتغير

موقع

الضوء وفقاً للجهة التي يصدر منها الضوء، فيكون الضوء الصادر الساقط على الأشياء، معاكس لجهة الظل، بمعنى أن حين تشرق الشمس في الصباح يكون الظل في جهة الغرب للجسم، وعندما تتحرك الشمس للجهة المغايرة من الجسم المعتم الساقط عليه الضوء، يتم تغير موقع الظل لجهة الشرق.

استخدامات الظل

للظل أهمية كبيرة استطاع الإنسان توظيف الظل للاستفادة به في العديد من العلوم، والظل أحد الظواهر الطبيعية المرتبطة بالضوء، والتي ظهر لها العديد من الاستخدامات والفوائد، والتي تتمثل في:

• يستخدم الظل في المجال الطبي، حيث يعتبر احد العوامل الرئيسية في عمل الأشعة السينية وغيرها من الأمور التي تختص بالفحص من خلال الإشاعات.
• يستخدم الظل لتحديد أتجاه
  
  السفن
  
  والسفر في الكثير من الأحيان.
• يعمل الظل على تعديل درجة الحرارة وخفضها في حالة الحر الشديد.
• يقلل الظل من خطورة ارتفاع درجة الحرارة.
• يستخدم الظل في مجال التقاط
  
  الصور
  
  والفيديو.
• ينتج الظل نتيجة لظاهرة الكسوف والخسوف وهي أحدة الظواهر المفيدة للأرض.
• في الهندسة والبناء: يستخدم الظل كأحد الأمور التي تساهم في تصوير البنايات الهندسة والتعرف على الأحجام الهندسية بهدف الوصول إلى تخيل
  
  طبيعي
  
  للأجسام والفراغ المحيط.
• في الفنون والرسم: يستخدم الظل في الفنون والرسم على الجدران، حيث تستخدم الظلال في الظهور وتكوين الرسوم، وتساعد الفنانون في إكمال لوحاتهم الفنية بشكل مميز.
• يستخدم الظل للتعرف على
  
  الوقت
  
  : في العصور القديمة كان لا يمكن تحديد الوقت بواسطة الساعة، فكان يستخدم الظل للتعرف على الوقت، وذلك من خلال قياس طول الظل واتجاه الظل، فيمكن من خلال الظل التعرف على وقت الظهر أو العصر وقبل الظهر وهكذا.
• استخدام الظل في الفلك: يستخدم الظل للتعرف على مستوى الظلام وتقدير حجم الظلام بالنسبة للشمس، ويستخدم الظل في
  
  تتبع
  
  حركة الكواكب التي تمر أمام الشمس.