قوس محيط السمت

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
قوس محيطي سمتي في سالم، ماساتشوستس، 27 أكتوبر 2012. كما يظهر قوس فوق جانبي ، وقوس باري (كهف الشمس العلوي)، وقوس مماس علوي .
من الأعلى إلى الأسفل: قوس محيطي سمتي فوق هالة 46 درجة ، فوق قوس باري ، فوق قوس مماس ، فوق هالة 22 درجة ، فوق الشمس الفعلية .

القوس المحيط بالسمت ، ويُسمى أيضًا قوس السمت ( CZA )، وقوس قزح المقلوب ، وقوس برافي ، [ 1 ] هو ظاهرة بصرية تُشبه قوس قزح في مظهرها ، ولكنها تنتمي إلى عائلة الهالات الناتجة عن انكسار ضوء الشمس عبر بلورات الجليد ، عادةً في السحب الرقيقة أو السحب الرقيقة الطبقية ، وليس من قطرات المطر. يقع القوس على مسافة كبيرة (حوالي 46 درجة) فوق الشمس المرصودة ، ويُشكّل في أقصى الأحوال ربع دائرة مركزها سمت الرأس . وقد أُطلق عليه اسم "ابتسامة في السماء"، إذ يُشبه للوهلة الأولى قوس قزح مقلوب. يُعدّ قوس السمت أحد ألمع وأكثر أعضاء عائلة الهالات تنوّعًا في الألوان . ألوانه، التي تتراوح من البنفسجي في الأعلى إلى الأحمر في الأسفل، أنقى من ألوان قوس قزح نظرًا لقلة التداخل بينها أثناء تكوينها.

يتطلب توزيع شدة الإضاءة على طول القوس المحيط بالسمت مراعاة عدة عوامل: سعة انعكاس وانتقال أشعة فرينل، والتوهين الجوي ، والتشتت اللوني (أي عرض القوس)، والتشتت الزاوي السمتي (تجميع الأشعة)، والقيود الهندسية. [ 2 ] [ 3 ] في الواقع، يكون القوس المحيط بالسمت في أقصى سطوعه عندما تُراقَب الشمس بزاوية 20 درجة تقريبًا.

خلافًا للاعتقاد السائد، فإن ظاهرة CZA ليست نادرة، ولكنها غالبًا ما تُغفل نظرًا لحدوثها على ارتفاع شاهق. من المفيد مراقبتها عند ظهور ظاهرة الشمس الكاذبة ، لأن نفس نوع بلورات الجليد التي تسببها هي المسؤولة عن ظاهرة CZA. [ 4 ]

تشكيل

قوس سمتي محيطي. شوهد في ماونت فيرنون، واشنطن.  : ١٠ يونيو ٢٠٢٤

تتكون ظاهرة CZA من بلورات جليدية تُشكل موشورات سداسية مسطحة أفقية. يدخل الضوء المُكوِّن لهذه الظاهرة إلى البلورة الجليدية من خلال سطحها العلوي المسطح، ويخرج من خلال أحد أوجه الموشور الجانبية. يُعزى الفصل اللوني الواسع ونقاء اللون إلى انكسار ضوء الشمس شبه المتوازي عبر ما يُشبه موشورًا بزاوية 90 درجة. لا تتشكل ظاهرة CZA إلا عندما يكون ارتفاع الشمس أقل من 32.2 درجة. [ 5 ] تكون ظاهرة CZA في أوج سطوعها عندما يكون ارتفاع الشمس 22 درجة فوق الأفق، مما يجعل ضوء الشمس يدخل ويخرج من البلورات بأقل زاوية انحراف؛ عندها يكون نصف قطرها حوالي 22 درجة، وعرضها 1.5 درجة. [ 6 ] يتراوح نصف قطر ظاهرة CZA بين 32.2 درجة و0 درجة، ويصغر مع ارتفاع الشمس. يُمكن رصدها بشكل أفضل عند ارتفاعات شمسية تتراوح بين 15 و25 درجة تقريبًا؛ وعند أي من هذين الطرفين، تصبح خافتة للغاية. عندما تتم مراقبة الشمس فوق 32.2 درجة، يخرج الضوء من البلورات من خلال الوجه السفلي بدلاً من ذلك، مما يساهم في الدائرة شبه عديمة اللون تقريبًا .

ولأن هذه الظاهرة تتطلب أيضاً أن يكون لبلورات الجليد اتجاه مشترك، فإنها تحدث فقط في غياب الاضطراب وعندما لا يكون هناك تيار صاعد أو هابط كبير . [ 7 ]

قوس سمت القمر

كما هو الحال مع جميع الهالات، يمكن أن ينجم قوس سمت الشمس عن ضوء القمر وكذلك عن ضوء الشمس: ويُشار إلى الأول باسم قوس سمت الشمس القمري . [ 8 ] ويُعدّ حدوثه أقل شيوعًا من قوس سمت الشمس، لأنه يتطلب أن يكون القمر ساطعًا بدرجة كافية، وهو ما يحدث عادةً فقط حول البدر .

قوس محيطي اصطناعي

تجربة توضيحية مماثلة للانكسار لقوس سمت الرأس. [ 3 ] هنا، تم تصنيفه خطأً على أنه قوس قزح اصطناعي في كتاب جيلبرت [ 9 ]

يمكن استخدام تجربة كأس الماء (المعروفة منذ عام 1920 على الأقل، [ 9 ] انظر الصورة على اليمين [ 10 ] [ 11 ] ) لإنشاء قوس محيطي اصطناعي. عند إضاءة السطح العلوي الفاصل بين الهواء والماء لكأس أسطواني مملوء بالماء تقريبًا بزاوية منخفضة، ينكسر الضوء داخل الماء. يجب وضع الكأس على حافة طاولة. الانكسار الثاني عند السطح الجانبي للأسطوانة هو انكسار شعاع منحرف. يصبح الانكسار الكلي مكافئًا للانكسار عبر بلورة سداسية قائمة عند أخذ المتوسط ​​الدوراني في الاعتبار. سيظهر بعد ذلك قوس محيطي ملون اصطناعي مُسقط على الأرض. [ 3 ] يمكن إنشاء هالات اصطناعية أخرى بوسائل مماثلة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ "Mémoire sur les halos et les phénomènes optiques qui les accompagnent"، J. de l' École Royale Polytechnique 31(18)، 1-270، A. Bravais، 1847
  2. ↑ "تحليل التردد للقوس المحيط بالسمت: دليل على تذبذب صفائح بلورات الجليد في الغلاف الجوي العلوي،" مجلة الجمعية البصرية الأمريكية 69 (8)، 1119-1122 (1979)
  3. 1 2 3 "أقواس اصطناعية محيطة بالسمت ومحيطة بالأفق"، م. سيلمكي وس. سيلمكي، المجلة الأمريكية للفيزياء (Am. J. Phys.)، المجلد 85 (8)، ص 575-581 رابط
  4. ↑ "قوس سمت الرأس" . www.atoptics.co.uk . 16 سبتمبر 2023.
  5. ↑ "CZA - تأثير ارتفاع الشمس" . www.atoptics.co.uk . 16 سبتمبر 2023.
  6. ↑ "هالات الجليد: فيزياء القوس المحيط بالسمت" . iapetus.jb.man.ac.uk .
  7. ↑ ستوكل-ووكر، كريس (18 يناير 2016). "من، ماذا، لماذا: ما مدى شيوع أقواس قزح المقلوبة؟" . بي بي سي نيوز أونلاين . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يناير 2016 .
  8. ↑ "OPOD - قوس القمر المحيط بالسمت" . www.atoptics.co.uk . 16 سبتمبر 2023.
  9. ١ ٢ تجارب جيلبرت الضوئية للأولاد - (١٩٢٠)، صفحة ٩٨، التجربة رقم ٩٤ ( رابط)
  10. ↑ التعليم العملي، المجلد الأول، ماريا إيدجوورث وريتشارد لوفيل إيدجوورث، 1798، لندن، ص 55-56 ( تم التعرف عليه خطأً على أنه قوس قزح): "كان (س)، وهو صبي صغير يبلغ من العمر تسع سنوات، واقفًا دون كتاب في يده، عاطلًا عن العمل؛ وكان يسلّي نفسه بالنظر إلى ما أسماه قوس قزح على الأرض: [...] أشرقت الشمس ساطعة من خلال النافذة؛ [...] وأخيرًا اكتشف أنه عندما أزاح كوب الماء من مكانه، اختفى قوس قزح. [...] لاحظ على الفور أن الماء والكوب معًا هما ما شكّلا قوس قزح. [...]"
  11. ↑ ليوناردو دافنشي، رسومات تشريحية في وندسور، الصفحة 118r، حوالي عام 1508 (رابط)
  • ديفيد ك. لينش وويليام ليفينغستون. اللون والضوء في الطبيعة. الطبعة الثانية، طبعة 2004.
  • ليس كولي. "القوس المحيط بالسمت" . البصريات الجوية . تم الاسترجاع في 23 أبريل 2007 .
  • ليس كولي. "تأثير ارتفاع الشمس على CZA" . البصريات الجوية . تم الاسترجاع في 23 أبريل 2007 .