קשת בשמיים

צילום: Albrecht Fietz, מאגר Pixabay

הקשת נגרמת כתוצאה משבירת קרני שמש אל מול רסיסי מים. את זה אתם בטח כבר יודעים. אבל למה לקשת בשמיים יש דווקא צורה של קשת?

כשירד הגשם הראשון של המלחמה, רבים דיווחו על קשת מופלאה, רחבה, גבוהה ושלמה שנצפתה בשמים. טענה ששמעתי היתה: כולם, בכל הארץ, ראו את אותה הקשת!

נתחיל בשבירת מיתוסים. אין שום דבר ממשי שנקרא "קשת". אנחנו רואים קשת, ללא ספק, ובכל זאת מדובר באשליה אופטית. גם אם נרדוף אחריה, הקשת תמיד תתרחק מאיתנו. יותר מזה, ככל שנתמיד לרדוף אחריה, המיקום ישתנה וכעבור זמן הקשת תיעלם לגמרי, עקב השינויים במיקומה של השמש, שמכתיבים את מיקומה של הקשת.

צבעים וגלים

הקשת נגרמת כתוצאה משבירת קרני שמש אל מול רסיסי מים. גשם, ערפל ואפילו ממטרות או ה"שפריץ" של מים כשאתם שוטפים את חלום המכונית, עשויים להביא להופעת קשת, בתנאי שמיקומה של השמש ביחס לרסס המים יתאים לכך.

לטבע אין צבע. קרני השמש אינן צבעוניות. לא, הן גם לא שקופות. הן "סתם" קרינה – גלים אלקטרומגנטיים. חווית האור והצבע נוצרת רק על ידי המוח שלנו, כשהוא מפרש תדרי קרינה מסויימים לחוויות צבע שונות. אתייחס לתופעה הזאת, אבל בקצרה, מפני שאני רוצה לפתוח שאלה אחרת הנוגעת לקשת.

גלי קרינה של האור הנראה לעין אנושית
המוח שלנו מתרגם לצבע גלי קרינה באורכים שונים. איור: DrSciComm, ויקימדיה

חשבתי שאני יודעת להסביר את התופעה שנקראת קשת, להסביר על נפיצת האור הלבן , על אורכי גל, ובכלל…. עד שהתקילו אותי בשאלה: למה לקשת יש צורה של קשת?

פדיחה! זאת שאלה שאף פעם לא שאלתי את עצמי. הרי נפיצת האור ופיזור של צבעי הקשת מוכרים לנו משלוליות מכוסות שמן במגרשי חניה, מהדיסקים שפעם היינו מכניסים למחשב ועוד. פרט למקרה המיוחד של קשת בטיפות המים, בכל שאר המקרים מופיעים כל הצבעים, אבל בקווים עקומים, ולא בצורת קשת אלגנטית.

קשת היא לא תמיד בצורת קשת

רמז ראשון לכך שקשת מגיעה במגוון צורות, אפשר ללמוד מהתופעה של קשת עגולה. יש תופעה כזאת, ומי שרואים אותו הם בעיקר טייסים וגם מפעילי עגורנים, כאלה שצופים מלמעלה כלפי מטה. אלה רואים עיגול אופקי, כלומר – "שוכב", ולא חצי עיגול אנכי – "עומד".

איך זה ייתכן? לפני שננסה להסביר, נתחיל בקצרה ממש עם העובדות המפורסמות: האור שנראה לנו לבן, כולל את כל גוני הקשת. כאשר האור הלבן פוגע בגוף שקוף בעל צורה מתאימה, הוא "מתפרק" לגווניו השונים. זה קורה באבני חן, בגבישי קריסטל, בזכוכית מעוצבת שנקראת מנסרה, וגם בשלוליות שהזכרנו. בכל אלה נקבל את ספקטרום הצבעים, אך לא את הצורה המפורסמת שנתנה לתופעה את שמה: קשת.

קשת עגולה בצילום מהאוויר
קשת עגולה במבט מהאוויר. צילום: Steve Kaufman, ויקימדיה

איך נוצרת קשת בשמים?

בזמן שאחרי גשם טוב, האטמוספירה מלאה בטיפות דקיקות של גשם, והן גורמות לאותה תופעה של שבירת קרני האור. מיליארדים של טיפות פועלים יחד ושוברים מיליארדים של קרני שמש.

אנו עומדים כשגבנו לשמש ופנינו אל טיפות הגשם התלויות באוויר. קרן האור שמגיעה מהשמש שמאחורינו נשברת בכניסה לטיפת הגשם, אבל לא יוצאת מהצד השני של טיפת המים אלא מוחזרת מ"גב" הטיפה כמו ממראה, ונשברת בשנית כשהיא יוצאת, ואז מוחזרת לעינינו במצבה ה"שבור". כל אורך גל נשבר בזווית קצת שונה, כך שהאור האדום בקשת מופיע שתי מעלות גבוה יותר מעל האור הסגול. וביניהם שאר הגוונים, כל אחד לפי מקדם השבירה שלו.

זה היה בקיצור נמרץ הסבר להופעת צבעי הקשת. ועכשיו לשאלת הפתיחה: מנין מגיעה צורת הקשת?

איור של שבירת קרני האור על טיפת מים
קרני האור נשברות בכניסה לטיפת מים, ומוחזרת מגב הטיפה. איור: Kes47, ויקימדיה

עניין של זוויות

השמים תלת מימדיים, והם כמו בריכת ענק מלאה בטיפות גשם. כל אחת מהטיפות פועלת לבד ושוברת את קרני האור. הטיפות יכולות להיות קרובות אלינו או רחוקות מאיתנו, גבוהות או נמוכות, מימיננו או משמאלנו.

מבין כל מיליארדי האפשרויות, העיניים של האדם קולטות את האור הצבעוני רק מאותן טיפות מים שנמצאות בזווית הנכונה בין השמש לבין אדם זה.

אדם מביט לכיוון קשת, כאשר הוא נמצא במרכז של מעגל הקשת

כפי שמנסה האיור להסביר, אלומות האור יכולות להגיע אלי או אליכם בזווית המדויקת רק מהטיפות המסודרת בעיגול, כשאני או אתם במרכז! יוצא שה"קשת" היא מעגל שלם, שאתם נמצאים במרכזו. זו הסיבה לכך שמי שמסתכל מלמעלה רואה את כל המעגל, כאילו הוא מקביל לאדמה, אבל מי שמסתכל מהצד רואה רק קשת – חצי עיגול ניצב. החצי השני של העיגול כאילו נבלע באדמה, שאיננה שקופה.

יוצא שצורת הקשת תלויה בעיני המתבונן, ולעניין זה גם עדשת מצלמה היא "מתבונן".

מסקנה מדהימה: גם כשכולנו יחד רואים לכאורה את אותה הקשת, כל אחד רואה את הקשת שמשתקפת מטיפות המים "הנבחרות", אלה שנמצאות בזווית מדוייקת המכוונות לעיניים הפרטיות שלו.

קשת בשמים ברחוב עירוני
קשת ירושלמית

עוד דברים לראות בטבע פה