هل جلست يومًا في قاع حوض سباحة وتأملت سقفك المغطى بالمياه؟ إن معظم السطح عبارة عن طبقة زرقاء فاتحة اللون، ولا يمكنك الرؤية من خلالها، على الرغم من أن المياه صافية. ولكن فوقك مباشرة، توجد نافذة دائرية شفافة.
وإليكم الأمر المذهل: من خلال هذه الحلقة، يمكنك الحصول على منظر عين السمكة الذي لا يظهر لك السماء فحسب، بل وأيضًا الأشياء المحيطة بجانب المسبح، مثل الأشجار أو الأشخاص الذين يحتسون مشروبات الماي تاي على سطح المسبح. ويحدث هذا التأثير الرائع بسبب الخصائص البصرية للمياه، وله اسم: نافذة سنيل.
يمكنك رؤية ذلك حتى لو لم تقضِ الكثير من الوقت تحت الماء. ربما تفضل، مثلي، مشاهدة مقاطع فيديو صيد الأسماك بالرمح على YouTube. إليك مثال جميل لنافذة سنيل من قناة YBS Youngbloods (يأخذك الرابط مباشرة إلى المقطع المثير للاهتمام الذي تبلغ مدته 15 ثانية).
هناك أمر غريب يجب ملاحظته هنا: فبينما ينزل الغواص (برودي) وشخص الكاميرا، يبدو أن النافذة تظل بنفس الحجم. ولكن ما السبب إذن؟ حسنًا، فكر في الأمر: إذا قمت بتصوير نافذة في منزلك وأنت تبتعد عنها، فستبدو أصغر حجمًا.
في الواقع، نافذة سنيل أصبحت مفتوحة أكبر—انظر كيف يملأ الغواص على السطح كميات أقل فأقل من الماء؟ ولكن على عكس النافذة أو أي شيء آخر على الأرض الجافة، فإن زاوية الحجم، كما تراه عينك، يبقى كما هو كلما زادت المسافة.
أسرار الأعماق! هناك بعض الفيزياء الرائعة وراء كل هذا، لذا فلنبحث، أليس كذلك؟
الانكسار وقانون سنيل
نظرًا لأن الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، فإنه لا يحتاج إلى وسط “للانتشار” (على عكس الصوت). وهذا يعني أنه يمكنه السفر عبر الفضاء الفارغ – كما يفعل ضوء الشمس، لحسن الحظ بالنسبة لنا. نظرًا لأن الضوء ينتقل بسرعة 3 × 108 متر في الثانية، وتستغرق هذه الرحلة من الشمس إلى الأرض حوالي ثماني دقائق.
ولكن يحدث شيء ما عندما يدخل الضوء وسطًا شفافًا مثل الغلاف الجوي: فهو يتباطأ. فالهواء يبطئه بنسبة 0.029% فقط، ولكن عندما يدخل الضوء الماء فإنه يفقد حوالي 25% من سرعته. الأمر يشبه تمامًا كيف تتباطأ سرعتك عندما تركض من الشاطئ إلى المحيط، لأن الماء أكثر كثافة من الهواء.
يختلف هذا الفارق في السرعة باختلاف الوسائط، ويتم وصفه من خلال معامل الانكسار الخاص به (ن)، وهي نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى السرعة في مادة معينة. وكلما زاد معامل الانكسار، كلما كانت سرعة الضوء أبطأ في ذلك الوسط. في الهواء، ن = 1.00027. في الماء، ن = 1.333. في الزجاج، ن = 1.5
لكن هذا هو الشيء: تغيير السرعة يسبب أيضًا اتجاه إن انحناء الضوء عن الجزء الموجود تحت الماء يجعلك ترى الضوء في مكان آخر غير الموجود تحت الماء. وهذا هو ما نعنيه بالفعل بـ “الانكسار”. يمكنك أن ترى ذلك عندما تنظر إلى القشة في كوب من الماء: الجزء الموجود تحت الماء من القشة لا يتطابق مع الجزء الموجود أعلاه. لماذا؟ إن انحناء الضوء عن الجزء الموجود تحت الماء يجعلك ترى الضوء في مكان آخر غير الموجود فيه.
