لماذا يكون الضوء مُستقطَبًا في غالبية أجزاء السماء الصافية؟ ولماذا يكون غير مستقطب في بعض الأجزاء؟

لماذا يكون الضوء الصادر من السحاب غير مُستقطب عادة؟ (هذه الحقيقة تساعد في تصوير السحاب ضع فلترا مُستقطِبًا على العدسة وأدرها حتى تبرز السحب وتتميز عن السماء الموجودة في الخلفية. لماذا يكون الضوء المنبعث من السحب مستقطَبًا إذا كانت السحب موجودة في الشرق بالقرب من غروب الشمس أو في الغرب بالقرب من شروق الشمس؟ إذا نظرت إلى تلك السحب أثناء الطيران وأنت ترتدي نظارة شمسية مستقطبة، لعلك ترى خطًا ساطعًا يمر فوق السحب نحو جزء من خط الأفق في الجهة المقابلة من الشمس. وإذا أدرتَ النظارة الشمسية حول خط الرؤية، يختفي الخط. ما سبب ظهور الخط ؟

الجواب على الرغم من أن أشعة الشمس المباشرة تكون غير مستقطبة، فإن الضوء القادم من غالبية أجزاء السماء يكون مُستقطَبًا لأنه يتشتت بفعل جزيئات الهواء. وكمثال على ذلك. هب أن الشمس على ارتفاع منخفض ناحية الغرب وأن الضوء منتشر نحوك عبر جزيئات الهواء العلوية. يكون المجال الكهربائي للضوء الذي تراه في الاتجاه الجنوبي الشمالي، ونقول إنَّ الضوء مُستقطب أفقيًا في الشمال والجنوب. وأغلب الضوء القادم من باقي السماء يكون مُستقطَبًا نحو الشمال والجنوب حين تكون الشمس على ارتفاع منخفض. ورغم ذلك، الانتشار عبر جزيئات الهواء يجعل أجزاء من السماء بالقرب من الأفق الشمالي والجنوبي مستقطبة رأسيا ومن المفترض أن يكون الضوء القادم من أجزاء السماء الموجودة في الجهة المقابلة من الشمس (خط) الأفق الشرقي حين تكون الشمس على ارتفاع منخفض ناحية الغرب) مستقطبا في الاتجاه الجنوبي الشمالي شكل (1 أ وعلى الرغم من ذلك، فالضوء القادم من تلك الأجزاء يكون مستقطَبًا رأسيًّا؛ لأنها مضاءة بفعل الضوء القادم من باقي السماء التي ينبعث منها ضوء مُستقطب رأسيًّا أكثر من كونها مضاءة بفعل أشعة الشمس المباشرة. ويوجد موضع فوق الجزء المواجه للشمس نسبيا، يختفي فيه الاستقطاب، وهو يُميز التحول من الجزء السفلي المستقطب رأسيا من السماء إلى الجزء المستقطب في الاتجاه الجنوبي الشمالي.

فيما يلي أداة بسيطة تُوضّح استقطاب ضوء السماء على نحو دقيق. الصق شرائح متوازية من شريط سيلوفان شفاف على ورقة مُستقطبة، مع توجيه الشرائح بزاوية 45 درجة في اتجاه الاستقطاب على الورقة. إذا كان اتجاه الاستقطاب ليس مبينا على الورقة، انظر عبر الورقة إلى بحيرة. أدر الورقة حتى تختفي البحيرة. حينئذ يكون اتجاه الاستقطاب رأسيًّا. أضف طبقة ثانية من الشرائح ثم قصَّ الورقة إلى 12 مثلثا متساوي الأضلاع ذي زاويا رأسية مقدارها 30 درجة وقواعد موازية لاتجاه الاستقطاب على الورقة (شكل 1ب). ذلك، وعلى قطعة زجاج شفافة بعد المثلثات ضع في دائرة مع مراعاة تُلامس الزوايا الحادة وتوجيه الجوانب المثبتة للشريط اللاصق نحوك (شكل 1ج). الآن، استعن بقطعة صغيرة بقدر الإمكان من الشريط اللاصق لتلصق قاعدة كل مثلث بالشريحة الزجاجية ضع قطعة صغيرة جدًّا من الشريط اللاصق على الزوايا الحادة المتجاورة. وعندما تنظر إلى السماء من خلال هذه الأداة، مع وضع المثلثات في الجهة المقابلة من الزجاج، قد يظهر استقطاب ضوء السماء في تلون المثلثات باللون الأزرق أو الأصفر.

وعلى الرغم من أنه ليس من السهل تفسير ظهور هذين اللونين، فإن إعداد هذه الأداة سهل. عندما ينفذ ضوء السماء المستقطب إلى الأداة، فإنه ينتقل عبر سمك معين للشريط اللاصق الذي يتسبب في دوران اتجاه المجال الكهربائي للضوء حول اتجاه انتقال الضوء. تدور الألوان المختلفة بمقادير مختلفة. وعندما ينفذ الضوء من خلال الشريط اللاصق، تتمتع بعض الألوان بالاستقطاب الصحيح لتمر عبر فلتر الاستقطاب الموجود على الزجاج ومن ثَمَّ ترى الألوان. أما الألوان الأخرى ذات الاستقطاب الخطأ فيمتصها الفلتر، وبذا لا تراها.

شكل 1: (أ) حالات استقطاب ضوء السماء. أداة مستخدمة لرصد استقطاب ضوء السماء مصنوعة من (ب) لصق شريط شفاف على ورقة مستقطبة، (جـ) ثم وضع المثلثات في شكل دائرة.

أشعة الشمس المنتشرة عبر السحب تكون غير مستقطبة بطبيعة الحال؛ لأن الأشعة تنتشر عبر طبقات متعددة، وهو ما يمحو أي استقطاب سابق حظي به الضوء من قبل. وإذا تفحصت السحاب مقارنة بالسماء أثناء النظر عبر فلتر مستقطب أو أثناء التصوير)، يُمكنك أن تدير الفلتر حتى تصير السماء معتمة. ونظرًا لأن الدوران لا يغير درجة سطوع السحب، فإن درجة التباين بينها وبين السماء تزداد.

ورغم ذلك، عندما تكون الشمس على ارتفاع منخفض، قد يظهر الاستقطاب الأفقي على السحب الموجودة فوق النقطة المقابلة للشمس مباشرة بارتفاع من 30 إلى 40 درجة. ينفذ جزء من أشعة الشمس، التي تضيء مباشرة تلك السحب، إلى قطرات المياه وتنعكس من الجزء الخلفي لسطح القطرات، ثم ينفصل عن القطرات يُكون هذا الضوء «قوس السُّحُب»، وهو شبيه بقوس قزح باستثناء أن قطرات المياه تكون صغيرة جدا بدرجة يتعذر معها فصل الألوان، ورغم ذلك، هذه العملية تستقطب الضوء كما يحدث مع قوس قزح عندما تدنو الشمس من خط الأفق أو تكون تحته تقريبا، تُضاء السحب القريبة من الجهة المقابلة للأفق بالضوء المنتشر من الأفق بصفة أساسية ولا تُضيئها أشعة الشمس المباشرة. وفي الأغلب يكون ذلك الضوء المنتشر مُستقطَبًا رأسيًا، وكذلك يكون الضوء القادم إليك من تلك السحب. إذا كنت ترتدي نظارات شمسية مستقطبة أثناء النظر إلى تلك السحب من طائرة تمرر النظارة الضوء المستقطب رأسيا وتكون تلك السحب مضاءة نسبيًّا، بينما تكون السحب الموجودة على كلا الجانبين - والتي ترسل إليك ضوءًا غير مستقطب معتمة أكثر؛ ومِن ثُمَّ ترى سحبًا ساطعة تبدو أنها تشق مسارًا يمتد إلى الأفق الموجود في الجهة المقابلة للشمس.

ووفقا للأساطير، حددت قبائل الفايكنج موقع الشمس عندما تختفي خلف حجر سحري يُعتقد أنه حجر الكورديرايت. فعندما يمرُّ الضوء عبر هذا الحجر، يتوقف لون الحجر على اتجاه استقطاب الضوء. وفي عصر الفايكنج كان الراصد ينظر إلى جزء من السماء الصافية من خلال الحجر بينما يُديره في نطاق خطّ رؤيته وأثناء الدوران، كان لون الحجر يتغيَّر بين اللونين الأصفر الفاتح والأزرق الغامق وبالتجربة وبعد فحص عدة أجزاء من السماء، يستطيع الراصد أن يُحدد موقع الشمس حتى وإن كانت تقع تحت خط الأفق؛ وهو ما كانت الحال عليه كثيرًا عند دوائر العرض المرتفعة التي استكشفها الفايكنج.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

قسم الشعائر يشارك في حملة إغاثة الشعبين الإيراني واللبناني عبر منافذ العتبة العباسية المقدسة

ضمن برنامج بيوت النعيم.. قسم الشؤون الفكرية ينظّم مجلسًا عزائيًّا في بابل

المجمَع العلمي يقيم الحفل الختامي لدورتي (زينة القرآن والإتقان القرآني) في المثنى

شعبة التوجيه الديني النسوي تنظم برنامج مفتاح البصيرة الأسبوعي

المزيد

الآخبار الصحية

الشاشات ليست مجرد ترفيه.. تأثيرات طويلة المدى على دماغ طفلك

الأسباب الرئيسية لنقص الطاقة في الجسم

الكاكاو وتأثيره على العين.. نتائج واعدة من تجارب مخبرية

طبيب يحذر: أطعمة شائعة الاستهلاك أخطر على صحتنا من التدخين

المزيد

الآخبار التكنلوجية

باحثون في "نيويورك أبوظبي" يطورون تقنيات لرصد وعلاج الأورام

جيتكس إفريقيا.. المغرب يجمع "رواد التكنولوجيا" من 103 دول

طاقم أرتميس 2 يحطم رقما قياسيا ويستعرض الجانب البعيد للقمر

"أرتيميس 2" تنطلق حول القمر وتحطم الرقم القياسي

المزيد

مواضيع ذات صلة

Light and Illumination

Explanation of Newtons Rings

Dopplers Principle Applied to Light Waves

Relative Size of Object and Image

The Convex Mirror

Umbra and Penumbra

Incandescent Lighting

The Luminous Arc

The Terrestrial Telescope

The Polariscope

The Simple Microscope

The Compound Microscope