צל

צל של ציפור על גג הכנסייה באלוני אבא

עננים וצילם על הים התיכון

צל הוא אזור שבו מוסתר מקור האור הראשי, כך שהוא חשוך יותר בהשוואה לסביבתו.

מוצא המילה

המילה המקבילה למילה "צל", בערבית, היא ظل - טִ'ל. ט'לם / ظلم בערבית, פירושו חוסר צדק, השחרה או הצללה. לפי מודל השפה הפרוטו-שמית, באם כל השפות השמיות, פירוש המילה ט'לם היה "שחור". חיזוק להשארה זו מתקבל מהמילה בשפת הגעז האתיופית, המילה המתארת "שחור", שהיא s'allim. על כן, המילה צל נגזרה מהמילה הקדומה ט'לם, שפירושה היה "שחור".

יצירת צל

מבחינה פיזיקאלית כל גוף מחזיר אחוז מסוים מהאנרגיה (אור) הפוגעת בו. חלק מהאנרגיה מוחזר בהתאם לזווית הפגיעה וחלק מהאנרגיה מוחזר בצורה מפוזרת לכל הכיוונים. ניתן להגדיר צל בשני אופנים:

• צל אנרגטי - צל הנובע מהפרשי אנרגיה הפוגעים בגוף
• צל אופטי - צל הנובע מהפרשי אנרגיה המוחזרים על ידי הגוף לכיוון מסוים (הצופה).

למשל נעמיד אותו עצם באותם תנאי תאורה על משטחים שונים, נייר לבן בד שחור מראה וזכוכית שקופה. בכל הניסויים נמדוד את כמות האור באזורים שונים על פני המשטח בעזרת מד אור. מד האור בודק את האור הפוגע ולכן יראה תוצאות זהות בכל הניסוים לעומת זאת הצופה מהצד יבחין בצל רק על גבי המשטח הלבן. זאת מכיוון שהמשטח הלבן מחזיר את האור בצורה מפוזרת כך שאזורים מוארים יחזירו יותר אור לכיוון הצופה מאשר אזורים מוארים פחות.

צורת הצל

יש מספר דרכים לחשב את הטל הצל על מישור. כולן מבוססות על טריגונומטריה.

חישוב אורך הצל ע ית מקור האור

חשוב אורך הצל על מישור הנוצר על ידי עצם הניצב על המישור

$\theta$- זווית מקור האור

$h$ - גובה העצם

$d$ - אורך הצל

$d=h\cot \theta$

מפה נגזרות התופעות הבאות:

מפה נגזרות התופעות הבאות:

אורך הצל של עמוד הניצב על המישור יהיה תלוי במיקום מקור האור. למשל שעון שמש.

צל ממקור אור נקודתי יהיה יותר גדול מהעצם. למשל צללים שנוצרים מאור של נר.

צל המוטל מקרני אור מקבילות על מישור יכול להתארך או להתקצר רק בכוון אחד. בשאר הכיוונים הממדים יהיו זהים לממדי העצם. ללמשל הצלילים המאורכים הנוצרים בשקיעה

תופעות בשולי הצל

חדות שול הצל

בצל מוטל חדות הצל נגזרת מהתפלגות כיווני קרני האור ומרחק העצם מהמשטח. למשל הצל הנוצר ידי השמש שהקרניים ממנה ממוקדות הצל יהיה בעל שולים חדים. צל הנוצר מאור המגיע מחלון גדול יהיה צל בעל שוליים רכים מכיוון שהקרנים נכנסות מהחלון הן מפוזרות ומגיעות מכיונים שונים. בצל עצמי חדות הצל תלויה בחדות הזויות בין המשטחים השונים של הגוף. למשל צל עצמי על גבי כדור יהיה צל בעל שולים רכים מכיוון שזווית המישור משתנה בצורה הדרגתית. צל הנוצר על גבי קובייה יהיה צל חד מכיוון שהזווית בין המשטחים השונים היא זווית חדה.

תמונת התאבכות

האור מתנהג כגל וגל יוצר דפוס התאבכות בקצה מיכשול. תופעה זאת היא חלשה יחסית וניתן להבחין בה במעבדה בגוף בעל שוליים חדים ובתאורה מונוכרומטית.

סוגי צל (אופטי)

כאמור הצל נובע מהפרשי אור חדים הנקלטים על ידי העין. יש כמה סיבות להיווצרות צל.

צל מוטל

צל זה מופיע על גבי משטח כאשר האור כולו או רובו נחסם על ידי עצם אטום אחר מלהגיע אל המשטח. למשל הצל שמטיל עץ על פני הקרקע.

צל עצמי

צל זה מופיע על גבי גוף לא שטוח כאשר חלק מהגוף עצמו חשוך מכיוון שחלק אחר של אותו הגוף עצמו חוסם את האור. למשל היום והלילה על פני כדור הארץ

צל זוויתי

עוצמת האנרגיה הפוגעת בגוף מוגדרת כסך כל האנרגיה חלקי שטח הגוף. לפיכך עוצמת האנרגיה על פני משטח הניצב לקרני האור תהיה יותר גבוהה מזאת של משטח המקביל לקרני האור. עוצמת האור $I_{\mathrm {v} }$ ביחס למשטח בזווית $\theta$ ועוצמת האור המוחזרת ממשטח ניצב $I_{\mathrm {e} }$מחושבת כך

$I_{\mathrm {v} }=I_{\mathrm {e} }\cos \theta$

למשל הצללים הנוצרים על גבי נייר מקומט

צל מלא מול צל חלקי

אור יכול להגיע לאזור הצל ממקורות אחרים, או מהמקור הראשי באופן עקיף, דרך החזרה או עקיפה. אם לא מגיע כלל אור לאזור הצל אז הוא נראה שחור לחלוטין ("צל מלא"), או שאם הוא נראה כהה יחסית לסביבתו ("צל חלקי"), זאת אומרת שחלק מהאור הגיע לאזור הצל. השימוש התכוף ביותר למילה צל הוא בהקשר של הסתרת אור השמש. צבע האור אינו משנה את צבע הצל.

צל וטמפרטורה

רחוב המוצל על ידי עצים

צל שנוצר בעקבות צמרת של עץ בגן אלנבי שבחיפה. יכול לשמש כמחסה בפני החום בימי הקיץ

משום שמקור האור הראשי על פי רוב מפיץ גם חום, במקרים רבים הטמפרטורה של הצל תהייה נמוכה יותר מהסביבה המוארת.

הטרותרמיות ("דם קר") היא התכונה המאפיינת אורגניזמים שטמפרטורת גופם עוקבת באופן פסיבי אחר טמפרטורת הסביבה שלהם. זאת להבדיל מהומיאותרמיות ("דם חם") שהיא תכונה המתבטאת ביכולתו של האורגניזם לשמור ולווסת את טמפרטורת גופו ולשמור על רמתה הקבועה בהתאם לתנאי הסביבה הקיימים. כמעט כל בעלי החיים פרט ליונקים ולעופות הם הטרותרמיים. בעלי חיים אלו תלויים בצל כדי להוריד את טמפרטורת גופם במקרה הצורך. לעומת זאת, כאשר הטמפרטורה קרה יותר הם ימנעו ממקומות מוצלים.

עם זאת, גם בעלי חיים אשר מסוגלים לווסת את טמפרטורת גופים יתקשו לתפקד בתנאים קיצוניים. למשל, נוחות אקלימית של האדם היא טווח התנאים האקלימיים שבין הזעה הנגרמת מחשיפה לחום לבין צמרמורת הנגרמת מחשיפה לקור.

בהתאם לכך, שהייה באזור מוצל בימים חמים (במיוחד בעונת הקיץ) יכולה למנוע מכת חום. ישנם אזורים מרובי צל כמו יערות, אך באזורים מדבריים קשה מאוד למצוא צל.

כובע יכול לשמש להצללת אזור הראש והפנים כאשר הולכים במקומות בהם אין צל. כמו כן, שמשיה יכולה לשמש את הרוחצים בחוף הים או את הסועדים בפיקניק. בנייה מחנאית עוסקת בין היתר בהקמת סככות צל זמניות.

בנייה תואמת אקלים עוסקת ההתאמת הבנייה לתנאי האקלים והסביבה. גזיבו הוא מבנה בצורת "ביתן" לעתים בצורת מתומן המצוי בדרך כלל בפארקים, גנים, ושטחים ציבוריים מרווחים. תפקידו לספק צל ומקום מחסה, לעתים משמש גם בתור מבנה נוי ואף מקום לנוח.

צל באסטרונומיה

השפעה של צל במערכת השמש

ליקוי מאורות הוא אירוע אסטרונומי המתרחש כאשר גרם שמים נע אל תוך צילו של גרם שמים אחר.

קימות תופעות שונות במערכת השמש קשורות לצל שכוכב לכת או ירח יוצרים מאור השמש. למשל: ליקוי ירח, ליקוי חמה.

בנוסף החומר הנמצא מסביב לכתמי השמש הוא חם ובהיר יותר מהחומר שבתוכם כך שאורו מעפיל על האור הנוצר מכתם השמש וכך נוצר הרושם שהוא שחור.

אפשר לבצע זאת באמצעות ניסוי. יש לשים נורה דולקת מול מקור אור חזק יותר ואז הנורה תיראה כמו צללית מאירה.

שימושים טכנולוגיים

העובדה שבמשולשים דומים היחסים בין הצלעות המתאימות שווים מאפשרת למדוד את גובהם של עצמים גבוהים באמצעות מדידת צלם, כפי שמוסבר במסכת ערובין: "והרוצה לידע כמה גובהו של דקל מודד קומתו וצלו וצל קומתו וידע כמה גובה של דקל" (תלמוד בבלי, מסכת ערובין, דף מ"ג, עמוד ב').

אחד השימושים המוקדמים של האדם בצל היה לצורת יצירת שעון שמש. זהו שעון, שמשתמש בתנועת הצל הנופל מעצם דק המוצב באור השמש כדי להציג את השעה המקורבת.

שדוגרפיה היא שיטה אופטית המשמשת להבחנה בחוסר אחידות בהרכב חומרים, בתווך שקוף כמו אוויר, מים וזכוכית. פירוש השם הוא בהלחם בסיסים מהשפה האנגלית: Shadow - צל, Graphy - רישום.

חישוב רדיוס כדור הארץ על ידי ארטוסתנס בשנת 240 לפני הספירה נעשה בעזרת אורך הצל. בנייה ירוקה מתחשבת בהטל הצל בעונות השנה השונות.

הצל באומנות

צל של אנשים בחוף הים.

באמנות חזותית ישנן מספר טכניקות גראפיות אשר השימוש העיקרי שלהן לצורך יצירת תמונה או דימוי על משטח, הוא לא צבע, אלא אור וצל. למשל: רישום, הדפס ותחריט. הצל משמש לצורך יצירת אשליה של נפח על גבי משטח דו ממדי, על מנת לחקות את העולם התלת ממדי.

תיאטרון צלליות: צלליות ידיים הם סוג של אמנות שבה סיפור או מחזה מוצג בפני קהל כאשר האמן או האמנים משתמשים בידייהם מול מקרן אור כדי לייצר את הצלליות של כל הדמויות המופיעות כתוצאה מכך על גבי מסך או על גבי קיר.

הצל בפסיכולוגיה

צללים על מדרכה

ערך מורחב – הצל (פסיכולוגיה)

בפסיכולוגיה האנליטית, הצֵל הוא ארכיטיפ המתאר את החלקים באישיות האדם שאותם הוא מסרב לקבל ולכן מדחיקם. חלקים אלו נתפסים בעיניו כזרים לו וכ"אחרים", ולעתים קרובות הוא מגיב אליהם בכעס או בשנאה.

הצל במדרש

במכילתא דרבי ישמעאל מסופר על נחש הצד עופות באמצעות צלם: "אמרו שעכס זה רואה צל עוף שהוא פורח באוויר וכשהוא רואה העוף ומתחבר אל צלו, איבריו נושרין" (מכילתא על שמות טו).

ראו גם

• הצל (דמות בדיונית)
• הצל (ראפר)

קישורים חיצוניים

• דוידסון אונליין - שאל את המומחה: מתי הצל ארוך יותר, בזריחה או בשקיעה?