الظل

الظل هو منطقة مظلمة على سطح ما، حيث يحجب جسم ما الضوء الصادر من مصدر ضوئي. في المقابل، يشغل الظل الحيز ثلاثي الأبعاد خلف الجسم الذي يمر به الضوء من الأمام. المقطع العرضي للظل هو صورة ظلية ثنائية الأبعاد ، أو إسقاط معكوس للجسم الذي يحجب الضوء.

يُلقي مصدر الضوء النقطي ظلاً بسيطاً يُسمى " الظل الكامل ". أما بالنسبة لمصدر الضوء غير النقطي أو "الممتد"، فينقسم الظل إلى ثلاثة أجزاء: الظل الكامل، والظل الجزئي، والظل الناقص . وكلما اتسع مصدر الضوء، ازداد الظل ضبابية. وإذا تداخل ظلان جزئيان، يبدو أن الظلال تتجاذب وتندمج، وهذا ما يُعرف بتأثير فقاعة الظل .

يمكن تحديد حدود مناطق الظل بتتبع أشعة الضوء المنبعثة من المناطق الخارجية لمصدر الضوء الممتد. لا تتلقى منطقة الظل أي ضوء مباشر من أي جزء من مصدر الضوء، وهي المنطقة الأكثر ظلمة. لا يستطيع المشاهد الموجود في منطقة الظل رؤية أي جزء من مصدر الضوء بشكل مباشر.

في المقابل، تُضاء منطقة شبه الظل بأجزاء من مصدر الضوء، مما يمنحها مستوى متوسطًا من شدة الإضاءة. سيرى المشاهد الموجود في منطقة شبه الظل مصدر الضوء، لكنه محجوب جزئيًا بالجسم الذي يُلقي الظل.

إذا وُجد أكثر من مصدر ضوء، فستتكون عدة ظلال، وتكون الأجزاء المتداخلة منها أغمق، مع تنوع في درجات السطوع أو حتى الألوان. وكلما كان الضوء أكثر انتشارًا ، أصبحت حدود الظلال أكثر نعومةً وغموضًا حتى تختفي. أما إضاءة السماء الملبدة بالغيوم فتنتج ظلالًا قليلةً مرئية.

يؤدي غياب التأثيرات الجوية المنتشرة في فراغ الفضاء الخارجي إلى ظهور ظلال صارخة ومحددة بدقة بواسطة حدود عالية التباين بين الضوء والظلام.

بالنسبة لشخص أو جسم يلامس السطح الذي يسقط عليه الظل (مثل شخص يقف على الأرض، أو عمود في الأرض) تتقارب الظلال عند نقطة التلامس.

يُظهر الظل، بصرف النظر عن التشوه، نفس الصورة التي تظهرها الصورة الظلية عند النظر إلى الجسم من جهة الشمس، ومن ثم صورة معكوسة للصورة الظلية التي تُرى من الجانب الآخر.

تُستخدم مصطلحات الظل الكامل، والظل الجزئي، والظل السفلي عادةً لوصف الظلال التي تُلقيها الأجرام السماوية ، مع أنها تُستخدم أحيانًا لوصف مستويات الظلام، كما في البقع الشمسية. يُلقي الجرم السماوي ظلالًا مرئية للعين المجردة عندما يكون قدره الظاهري مساويًا أو أقل من -4. ^{[ 2 ]} الأجرام السماوية الوحيدة القادرة على إلقاء ظلال مرئية على الأرض هي الشمس والقمر ، وفي ظروف معينة، الزهرة أو المشتري . ^{[ 3 ] [ 4 ]} يحدث الليل عندما يحجب نصف الكرة الأرضية للكوكب المواجه لنجمه ضوء الشمس.

يُعرف خسوف القمر بأنه الظل الذي تلقيه الأرض على القمر . وعلى العكس من ذلك، يُعرف خسوف الشمس بأنه الظل الذي تلقيه القمر على الأرض . ^{[ 5 ]}

تُلقي الشمس ظلالًا تتغير بشكل ملحوظ خلال اليوم. يتناسب طول الظل المُلقى على الأرض طرديًا مع ظل تمام زاوية ارتفاع الشمس - أي زاويتها θ بالنسبة للأفق. عند شروق الشمس وغروبها، عندما تكون θ = 0° و cot(θ) = ∞، قد تكون الظلال طويلة جدًا. إذا مرت الشمس فوق الرأس مباشرة (وهذا ممكن فقط في المناطق الواقعة بين مداري السرطان والجدي)، فإن θ = 90° و cot(θ) = 0، وتُلقى الظلال مباشرة تحت الأجسام.

لطالما ساعدت هذه الاختلافات المسافرين أثناء رحلاتهم، وخاصة في المناطق القاحلة مثل الصحراء العربية . ^{[ 6 ]}

كلما زادت المسافة بين الجسم الحاجب للضوء وسطح الإسقاط، ازداد حجم الصورة الظلية (تُعتبر متناسبة ). كذلك، إذا كان الجسم متحركًا، فإن الظل الذي يُلقيه يُسقط صورة بأبعاد (طول) تتمدد بشكل متناسب مع سرعة حركة الجسم نفسه. ويزداد الحجم والحركة أيضًا إذا كانت المسافة بين الجسم المتداخل ومصدر الضوء أقرب. في النهاية، قد تتجاوز هذه السرعة سرعة الضوء؛ ^{[ 7 ]} ومع ذلك، لا يُخالف هذا النسبية الخاصة لأن الظلال لا تحمل أي معلومات أو زخم.

على الرغم من أن حافة الظل تبدو وكأنها "تتحرك" على طول الجدار، إلا أن زيادة طول الظل في الواقع هي جزء من إسقاط جديد ينتشر بسرعة الضوء من الجسم المتأثر. ولأنه لا يوجد اتصال فعلي بين النقاط داخل الظل (باستثناء انعكاس الضوء أو تداخله بسرعة الضوء)، فإن الظل الذي يمتد على مساحة شاسعة (سنوات ضوئية) لا يمكنه نقل المعلومات بين تلك المسافات عبر حافة الظل. ^{[ 8 ]}

عادةً ما يكون الفنانون التشكيليون على دراية تامة بالضوء الملون المنبعث أو المنعكس من مصادر متعددة، والذي يمكن أن يُولّد ظلالاً معقدة متعددة الألوان. وتُعدّ تقنيات التباين الضوئي (Chiaroscuro) والتظليل التدريجي ( sfumato) والظلال (silhouette) أمثلة على التقنيات الفنية التي تستخدم تأثيرات الظل بشكل مقصود. ^{[ 9 ]}

خلال النهار، يكتسب الظل الناتج عن جسم معتم مضاء بأشعة الشمس مسحة زرقاء. ويعود ذلك إلى تشتت رايلي ، وهي الخاصية نفسها التي تجعل السماء تبدو زرقاء. يستطيع الجسم المعتم حجب ضوء الشمس، لكنه لا يحجب ضوء السماء المحيط الأزرق، لأن جزيئات الغلاف الجوي تشتت الضوء الأزرق بكفاءة أكبر. ونتيجة لذلك، يظهر الظل مائلاً إلى الزرقة. ^{[ 10 ]}

يشغل الظل حيزًا ثلاثي الأبعاد، لكنه عادةً لا يكون مرئيًا إلا عند سقوطه على سطح عاكس. ويمكن لضباب خفيف أو رذاذ أو سحابة غبار أن تكشف عن وجود أنماط ثلاثية الأبعاد في الضوء والظل.

قد تبدو ظلال الضباب غريبةً للمشاهدين غير المعتادين على رؤية الظلال ثلاثية الأبعاد. فالضباب الرقيق يكون كثيفًا بما يكفي ليُضاء بالضوء الذي يمر عبر فجوات مبنى أو شجرة. ونتيجةً لذلك، يصبح مسار ظل الجسم عبر الضباب مرئيًا كحجمٍ مُظلم. وبمعنى ما، تُعدّ هذه المسارات الظلية عكس أشعة الشفق الناتجة عن أشعة الضوء؛ فهي ناتجة عن ظلال الأجسام الصلبة.

يستخدم مصممو الإضاءة والفنانون البصريون أحيانًا الضباب المسرحي وأشعة الضوء القوية لإبراز الجوانب ثلاثية الأبعاد لأعمالهم.

في كثير من الأحيان، تنعكس ظلال الأسوار الشبكية وغيرها من الأجسام المماثلة (تتبادل المناطق المضيئة والمظلمة) كلما ابتعدت عن الجسم. يبدأ ظل السور الشبكي بخطوط ماسية مضيئة وحدود ظلية عند ملامسته للسور، لكنه يتلاشى تدريجيًا. في النهاية، إذا كان السور مرتفعًا بما يكفي، يتحول نمط الضوء إلى خطوط ماسية ظلية وحدود مضيئة.

يُستخدم مصطلح الظل غالبًا للإشارة إلى أي حجب أو انسداد، وليس فقط ما يتعلق بالضوء. على سبيل المثال، ظل المطر هو منطقة جافة تقع خلف سلسلة جبال ، وذلك تبعًا لاتجاه الرياح السائد ؛ إذ يمنع ارتفاع التضاريس دخول السحب الماطرة إلى هذه المنطقة الجافة. أما الظل الصوتي فيحدث عندما يُحجب الصوت المباشر أو يُحوّل مساره حول منطقة معينة.

تظهر الظلال غالبًا في سياقات أسطورية أو ثقافية، فتارةً تُصوَّر بصورة شريرة، وتارةً أخرى بصورة طبيعية. وقد اعتقدت بعض الثقافات أن الظل المتروك يُشبه الشبح. ويُطلق على الخوف من الظلال اسم "رهاب الظلال" أو "سيافوبيا".

تشايا هي إلهة الظلال الهندوسية.

في علم الشعارات ، عندما يُفترض أن يظهر رمز ما "في الظل" (أي أن مظهره يوحي بأنه مُحدد بلون محايد فقط، وليس بلون أو أكثر يختلف عن لون الخلفية التي يوضع عليها)، يُوصف تقنيًا بأنه "مُظلل". ويُفترض أن عددًا محدودًا فقط من الرموز المحددة يمكن تصويرها بهذه الطريقة.

غالباً ما ترتبط الظلال بالظلام والشر؛ ففي الفولكلور الشائع، غالباً ما تكون الظلال التي تدب فيها الحياة كائنات شريرة تحاول السيطرة على الأشخاص الذين تعكسهم.

افترض المصريون القدماء أن الظل، الذي أطلقوا عليه اسم "شوت" (المغلق)، يحمل شيئًا من الشخص الذي يمثله لأنه حاضر دائمًا. ومن خلال هذا الربط، كانت تماثيل الأشخاص والآلهة تُشار إليها أحيانًا بالظلال.

في الإسلام ، تُعدّ الظلال علامةً على الخضوع لله . ويؤكد القرآن الكريم أن كل شيء في السماوات والأرض، بما في ذلك الظلال، يسجد لله تعالى في رهبةٍ وخضوع: "أَلَمْ يَرَوا إِنَّ كُلَّ مَا خَلَقَ اللَّهُ يُلْقِيَ ظِلَّهَا ۖ مَخْوِيًّا وَشَرْبِياً سَاجِدًا لِلَّهِ وَهُمْ خَاشِعُونَ" (القرآن 16:48). وبالمثل، يقول القرآن الكريم: "وَيَسْجُدُ لِلَّهِ مَنْ فِي السَّمَاوَاتِ وَالْأَرْضِ طَوْلًا أَوْ كَارَضًا وَظِلَّتِهِمْ غَدِيَّةً وَعَشْرَى" (القرآن 13:15). فالظلال، في هذا السياق، شاهدٌ على النظام الإلهي ووحدة الخلق.

في تعليقٍ على كتاب الموتى المصري، يناقش عالم المصريات أوجدن غوليت الابن أشكال الظل: "في العديد من برديات ومقابر كتاب الموتى المصري، يُصوَّر المتوفى وهو يخرج من المقبرة نهارًا في هيئة ظل، صورة ظلية سوداء رفيعة بلا ملامح. الشخص في هذه الهيئة، كما نقول، ليس سوى ظل لوجوده السابق، ولكنه مع ذلك لا يزال موجودًا. ومن الأشكال الأخرى التي يتخذها الظل في كتاب الموتى المصري، وخاصة فيما يتعلق بالآلهة، مظلة شمسية من ريش النعام، وهو جسم يُلقي بظلاله." ^{[ 12 ]}

قدّم علماء من جامعة سنغافورة الوطنية مولد طاقة يعتمد على تأثير الظل (SEG)، ويتكون من خلايا من الذهب مُرسبّة على رقاقة سيليكون مُلصقة بغشاء بلاستيكي. تبلغ كثافة طاقة المولد 0.14 ميكروواط/سم² ^في الظروف الداخلية (0.001 شمس). ^{[ 13 ]}

• 
  يتسبب الضوء غير المنتشر في الفضاء الخارجي في ظهور ظلال عميقة
• 
  نص معكوس في الظل
• 
  يُلقي برج سوتيرو بظلال ضبابية ثلاثية الأبعاد.
• 
  هذه الصورة لأزهار الياسمين لا تحتوي إلا على ظلال ناعمة ناتجة عن الضوء المنتشر.
• 
  غيوم وظلال فوق البحر الأبيض المتوسط
• 
  الظل الذي يُلقيه أثر بخار الطائرات المارة
• 
  ظلّ أحد الوالدين والطفل
• 
  ظل الشجرة
• 
  ظل على القلعة
• 
  ظل ضوء القمر
• 
  ظل طويل لشجرة ميتة بأغصانها على حقول جافة، في وقت متأخر من بعد الظهر
• 
  عندما تكون الشمس منخفضة، تصبح الظلال طويلة، وتكتسب التفاصيل نسباً خاطئة.
• 
  ظلال من ستارة النافذة
• 
  الظل كدلالة ذات معانٍ غير متوقعة .

• تأثير القطرة السوداء
• ظلال مموهة
• تطبيقات الالتفاف ، لمزيد من النقاش الفيزيائي والرياضي حول الظلال
• ظل الأرض
• غنومون
• ضوء المدرج
• علم الظلال ، فن الظلال المعمارية
• الظل
• حكومة الظل
• رسم خرائط الظلال ، في رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد
• أشباح الظل
• مسرح الظل
• فن رسم الظلال أو فن الظلال اليدوية

• كيف تُلقي الشمس بظلالها خلال ساعات النهار (مؤرشف بتاريخ 8 مايو 2017 في أرشيف الإنترنت )