علم الظلال

علم الظلال

كانت مايا تلعب في الحديقة في ظهيرة مشمسة عندما لاحظت شيئًا يتبعها في كل مكان تذهب إليه. بغض النظر عن مدى سرعتها أو الاتجاه الذي تدور فيه، كان هناك شكل داكن يتحرك على الأرض تحتها. "ظلي!" ضحكت، قفزت وشاهدته يقفز أيضًا.

لكن مايا توقفت وتساءلت: لماذا لدينا ظلال على الإطلاق؟ قررت زيارة جارتها، الدكتورة تشين، العالمة التي دائمًا ما كانت لديها إجابات مثيرة لأسئلتها. ابتسمت الدكتورة تشين عندما سألتها مايا عن الظلال ودعتها إلى الفناء الخلفي لإجراء بعض التجارب.

"تُخلق الظلال عندما يحجب شيء ما الضوء،" شرحت الدكتورة تشين، وهي ترفع كرة بين مايا والشمس. "الضوء يسير في خطوط مستقيمة، وعندما يعترضه جسم ما، لا يمكنه المرور. المنطقة المظلمة خلف الجسم هي الظل." شاهدت مايا ظل الكرة يظهر على الأرض، دائريًا ومظلمًا تمامًا.

أخرجت الدكتورة تشين مصباحًا لتري مايا كيف تعمل الظلال حتى بدون الشمس. وضعت أشياء مختلفة أمام الضوء: كتاب، ديناصور لعبة، وحتى يدها. كل جسم خلق ظلًا على الحائط خلفه. "هل ترين كيف لا يمكن لأشعة الضوء أن تنحني حول الأجسام؟" سألت الدكتورة تشين. "تصطدم بالأجسام وتتوقف، تاركة الظلام على الجانب الآخر."

لاحظت مايا أن ظلها تغير حجمه طوال تجربتهم. عندما أمسكت الدكتورة تشين المصباح بالقرب من جسم ما، نما الظل بشكل كبير وامتد عبر الحائط. عندما حركت الضوء بعيدًا، أصبح الظل أصغر. "موقع مصدر الضوء يغير حجم وشكل الظل،" شرحت الدكتورة تشين.

أخبرت الدكتورة تشين مايا عن عالم رياضيات بارع من اليونان القديمة يدعى إراتوستينس عاش قبل أكثر من 2000 عام. استخدم إراتوستينس الظلال لفعل شيء مذهل: حساب حجم الأرض بأكملها! لاحظ أنه في الظهيرة في يوم معين، كانت الشمس تسطع مباشرة في بئر في مدينة سين، مما خلق عدم وجود ظل على الإطلاق.

"هذا مذهل!" صرخت مايا. "هل ساعد ظل شخصًا في قياس الكوكب بأكمله؟" أومأت الدكتورة تشين بحماس. "لقد كانت الظلال أدوات مفيدة لآلاف السنين. الساعات الشمسية تستخدم الظلال لقياس الوقت، ويدرس الفلكيون الظلال خلال الكسوف ليتعلموا عن القمر والشمس."

عندما بدأت الشمس تغرب، لاحظت مايا أن ظلها يزداد طولًا ويمتد عبر الفناء بأكمله. "لماذا هو طويل جدًا الآن؟" سألت. شرحت الدكتورة تشين أنه عندما تكون الشمس منخفضة في السماء، يضرب الضوء الأجسام بزاوية ضحلة جدًا، مما يخلق ظلالًا طويلة جدًا.