لماذا يمكنك رؤية ظلك في بركة موحلة أو في بركة ضحلة صافية ولكن لا يمكنك ذلك في بركة عميقة وصافية؟ لماذا . يجب أن تكون المياه موحلة للغاية حتى ترى ظلال الأشخاص الآخرين؟
بينما تلقي بظل على سطح مائي ذي موجات صغيرة عشوائية الاتجاه، افحص السطح الذي يحيط بظل رأسك. تمتد خطوط ساطعة من الظل تشبه شعاع العجلة، كما وصفها الشاعر والت ويتمان بشكل جميل في قصيدة عبور قارب بروكلين بديوانه «أوراق العشب». فما الذي يتسبب في ظهور شكل شعاع العجلة هذا؟
في مياه صافية يبلغ عمقها حوالي متر تقريبا افحص حافات بقع الضوء التي تشكلت في الجزء السفلي بواسطة ضوء الشمس الذي ينسل عبر أوراق الشجر بالأعلى. إذا كانت الشمس خلفك، فستكون البقع بيضاء. أما إذا كنت تواجه الشمس، فسيكون للبقع حافات ملونة ذات لون أحمر على الجانب القريب ولون أزرق على الجانب البعيد. فما السبب وراء ظهور هذه الألوان، ولماذا يعتمد شكلها على اتجاه وقوفك؟
الجواب: ستتمكّن من رؤية الظل فقط إذا كان أكثر إعتاما مما يُحيط به، كما هي الحال عندما ينعكس ظلك على الرصيف. إذا صببت ماءً رائقًا على الرصيف فسيصبح ظلك أقل وضوحًا؛ لأن السطح العلوي للمياه يعكس إليك صورة السماء والأجسام التي تُحيط بك. وبما أن بعض الصور المنعكسة تُغطّي على ظلك، فلا تكون هذه المنطقة داكنة كما كانت من قبل.
يكون تباين ظلك مع ما يحيط به أضعف إذا كان الماء الصافي أعمق؛ وذلك لأن السطح السفلي لم يعد يُشتت الضوء بقوة تجاهك. ومع ذلك، إذا كان الماء عكرا نسبيا، يُصبح ظلُّك ملحوظا أكثر؛ وذلك لأن الضوء يتشتت تجاهك من المواد العالقة في الماء الموجود حول ظلك. حينئذ يصبح ظلك ثلاثي الأبعاد بدلا من أن يكون انعكاسا مسطحًا على الرصيف، ولهذا السبب قد لا تكون قادرًا على رؤية ظلّ شخص آخر لأنك عندما تنظر إليه، يكون منظور رؤيتك بطول مسار مائل عبر كل من المنطقتين المضاءة والظليلة من الماء. إذا زادت تدريجيا عكارة الماء بحيث يرتفع الظل تدريجيًّا نحو سطح الماء، وإذا كان الماء موحلا بشدة، فسينعكس الظل على السطح ويرى بسهولة.
عندما تتحرك الأمواج فوق الماء الصافي نسبيًّا، تُرَكّز الأمواج الضوء داخل الماء حيث تشتته المواد العالقة حينئذ خارج الماء مرة أخرى. إذا اعترضت هذا الضوء المشتت، سترى خطوطا ساطعة حيث يكون الضوء متركزا وخطوطًا قاتمة حيث لا يكون كذلك. تقع الخطوط بموازاة خط يفصل بين الشمس وعينيك ومن ثَم ستبدو وكأنها تتلاقى عند النقطة المقابلة للشمس مباشرة أو يشعان إلى الخارج منها؛ أي داخل إطار ظل رأسك. (يُشبه شكلها التلاقي الظاهري لقضيبي السكك الحديدية عندما تنظر إليهما على امتداد البصر). يُعتبر الدوران الظاهري لأشعة الضوء التي تشبه شعاع العجلة مجرد وهم يفرض فيه دماغك نظامًا على نمط عشوائي متغير.
تظهر بقع الضوء في المياه الضحلة الصافية باللون الأبيض عندما تكون الشمس خلفك، على الرغم من أن ضوء الشمس في كل حزمة ضوئية ينقسم إلى ألوان مختلفة بمجرد دخوله الماء. تصطدم الأشعة الحمراء والزرقاء الموجودة في أي حزمة ضوئية بقاع بركة الماء عند نقاط مختلفة وتتشتَّت في اتجاهات عديدة. ومع ذلك، فالأشعة التي تعترضها عيناك لا بد أن تسير بطول طريقها الأصلي مرةً أخرى، ألا وهو اتجاه الشمس. وهكذا، تمتزج الألوان مرةً أخرى عند خروجها من الماء، ومن ثم فأنت تعترض الضوء الأبيض وترى بقعة بيضاء على قاع البركة.
أما عندما تكون في مواجهة الشمس، فإنك بذلك تعترض الأشعة الملونة القادمة من نقاط التشتت المختلفة في قاع البركة (شكل 1) يَغلب اللون الأبيض على البقعة التي تراها على قاع البركة والتي تكون تجسيدًا لحزمة ضوئية ضيقة؛ لأنك تعترض من نقاط الحزمة الضوئية الأشعة بكل ألوانها ولكن من النقاط التي تقع بطول الحافات القريبة والبعيدة من البقعة ستتمكن من رؤية ألوان مختلفة. يُكَوِّنُ الضوء الأزرق الحافة البعيدة من البقعة؛ حيث ينكسر الشعاع الأول من ضوء الشمس داخل الماء: ينكسر الشعاع الأزرق أكثر وتنتهي به الحال في مكان أسفل البركة أبعد من المكان الذي تقف فيه وأبعد من باقي الألوان. وبالمثل، يُكَوِّنُ الضوء الأحمر الحافة القريبة من البقعة؛ وذلك لأن الشعاع الأحمر ينكسر بصورة أقل وتنتهي به الحال بالقرب منك. وهكذا، تشتت الحافة البعيدة الضوء الأزرق نحوك، بينما تُشتت الحافة الأقرب الضوء الأحمر.
شكل 1 يرى المراقب الذي يواجه الشمس حواف ملونة في قاع بركة.
