קשת בענן

קשת בענן היא תופעת טבע אופטית, הנוצרת כתוצאה משבירה, נפיצה והחזרה של קרני אור הבוקעות ממקור נקודתי או כמעט נקודתי. בדרך כלל הכוונה היא לקשת הנובעת משבירת אור השמש. הקשת נראית בכיוון הנגדי למקור האור, לאחר שהאור נתקל בדרכו במקום בו נמצאות טיפות מים רבות בעלות צורה דומה, הגורמות יחד להיווצרות מראה ייחודי זה.
ניתן ליצור, בעזרת מקור אור מלאכותי, קשת  בצורת מעגל שלם, אולם אדם הניצב על פני כדור הארץ וצופה בקשת שמקור האור שלה הוא השמש או הירח, יראה אותה תמיד בצורה של חלק ממעגל, כלומר קשת גאומטרית.
הקשת מורכבת מצבעי הספקטרום, המסודרים לפי אורך הגל שלהם. נהוג לחלק את הספקטרום הרציף של הקשת לצבעים בדידים הקרויים "צבעי הקשת". החלוקה היא תלוית תרבות ואיננה אחידה בכל העולם. הצבע האדום נמצא בצידה החיצוני של הקשת, ואחריו באים הצבעים כתום, צהוב, ירוק, תכלת, כחול, ואילו הצבע הסגול נמצא בצידה הפנימי. כיוון שהשמש פולטת גם קרינה תת אדומה הרי שבעזרת מכשור מתאים (ואפילו מד טמפרטורה) ניתן להבחין שמעבר לצבע האדום מצוי התת אדום, וכך גם הוא התגלה . באותה מידה ניתן למצוא את הצבע העל סגול.

מקומות בהם מופיעה קשת

מקור קרני האור עשוי להיות השמש, הירח, או אף מקור אור מלאכותי בעל ספקטרום רציף. כיוון שהעין האנושית מתקשה באבחנה בין צבעים באור חלש, נתפסת קשת הירח כקשת לבנה. במפלי הניאגרה למשל ניתן היה לראות קשת ירח, עד שהחלו להאיר את המפלים באור מלאכותי בלילה.
טיפות המים עשויות להיות טיפות גשם או טיפות מים אחרות שמתפזרות באוויר ומקורן למשל במפלי מים או במזרקות. הקשת הנפוצה ביותר נראית בימים בעלי ראות אטמוספירית טובה, כאשר יורד גשם עדין, והשמש גלויה. הקשת נראית בכיוון המנוגד לכיוון בו נמצאת השמש, ולכן קל יותר לראות קשת מרהיבה בבוקר או בערב, כאשר השמש נמוכה. ניתן ליצור אפקט קשת באופן יזום באמצעות ריסוס טיפות מים באוויר ביום שמש.

הסבר מדעי

קשת נגרמת כתוצאה מנפיצה של אור שמש, כאשר הוא נשבר בחדירה וביציאה מטיפות מים כדוריות בקירוב.

מיקומה של הקשת

על מנת לראות קשת יש לעמוד בין השמש ובין הגשם ולהסתכל לכיוון הגשם. הקשת הראשית ממוקמת בזווית מעט גדולה מ־40 מעלות סביב הנקודה ההפוכה לכיוון השמש (נקודה אנטיסולרית). נקודה זו נמצאת בדרך כלל מתחת לאופק ולכן הקשת הנראית קטנה מחצי מעגל. אם עומדים על הר אז ניתן לראות קשת גדולה מחצי מעגל, וממטוס ניתן לראות אפילו מעגל שלם. אם השמש גבוהה מדי בשמים אז הקשת כלל לא תיראה, ולכן השעות הטובות יותר לצפייה בקשת הן שעות הבוקר לאחר הזריחה או שעות הערב לפני השקיעה.
הזווית הגדולה של הקשת מקשה על צילום שלה בתמונה אחת - תמונה כזו דורשת מפתח זוויתי של 84°. עבור מצלמה עם סרט של 35 מ"מ, יהיה צורך בעדשה בעלת אורך מוקד קצר במיוחד — 19 מ"מ או פחות, בעוד שלרוב הצלמים יש רק עדשות רחבות של 28 מ"מ.

קשתות סופרנומרריות

לעיתים ניתן לחזות בתופעת קשת מרהיבה נוספת: מספר קשתות קלושות בחלקה הפנימי של הקשת הראשית, ולעיתים נדירות מאוד גם בחלקה הפנימי של הקשת המשנית. קשתות אלו מופרדות במעט מן הקשתות העיקריות, ויש להן רצועות בצבעי פסטל שאינם מתאימים לתבנית הרגילה. קשתות אלו מכונות קשתות סופרנומרריות (בנות קשת). לא ניתן להסביר את קיומן באמצעות אופטיקה גאומטרית קלאסית.
הקשתות הסופרנומרריות נגרמות כתוצאה מהתאבכות בין קרני אור הנעות במסלולים שונים מעט באורכם בתוך הטיפות. חלק מהקרניים נמצאות באותו מופע, מחזקות זו את זו ויוצרות רצועה בוהקת. אחרות נמצאות במופעים מנוגדים, יוצרות התאבכות הורסת ומבטלות זו את זו, ובכך יוצרות פער (רצועה בה אין אור). מכיוון שזוויות השבירה שונות עבור אור בצבעים שונים, תבנית ההתאבכות תלויה בצבע. לכן כל רצועה בוהקת נבדלת בצבעה, ויוצרת קשת בזעיר אנפין.
הקשתות הסופרנומרריות רחבות יותר כאשר טיפות המים קטנות יותר. במקרה זה הן גם ברורות למדי ויש סיכוי רב יותר להבחין בהן. מבחינה היסטורית, עצם קיומן של קשתות סופרנומרריות היווה אינדיקציה ראשונית לטבעו הגלי של האור.

קשת שיקוף

נגזרת אחרת של קשת נוצרת כאשר אור מוחזר מגוף מים. כאשר אור שמש משוקף ממים טרם הגיעו לטיפות גשם, נוצרת קשת שיקוף. לקשתות אלו יש אותם קצוות כמו לקשת רגילה, אך הן מתפרסות על פני זווית גדולה הרבה יותר, כאשר כל הקשת גלויה. ניתן לראות קשתות שיקוף ראשיות ומשניות.

קשת משוקפת

קשת משוקפת נוצרת כאשר אור שהוחזר קודם בתוך טיפות, משוקף לאחר מכן מגוף מים שטוח או מחול רטוב, בטרם הגיעו לצופה. קשת משוקפת אינה בבואה של הקשת העיקרית, אלא מוסטת ממנה במידה התלויה בגובהה של השמש.

הילת הטייס והילות נוספות

כאשר האוויר מכיל טיפות מים זעירות בכיוון ההפוך מן השמש לגבי מטוס או מסוק, נוסעי המטוס וטייסיו רואים לפעמים קשת בענן. משום שאין שום דבר שיפריע לקשת, היא מופיעה כמעגל שלם, כשצילו של המטוס נמצא במרכזה. תופעה זו מכונה "הילת הטייס". תופעה דומה יכולה להתרחש גם על פני הקרקע בתנאים גאוגרפיים (למשל כשנמצאים בפסגת הר או בראש בניין גבוה) או אטמוספיריים מיוחדים.
 מדיה וקבצים בנושא הילות בוויקישיתוף

היסטוריה של מדע הקשתות

חושבים כי האסטרונום הפרסי קוטב אל־דין אל־שירזי היה הראשון שנתן הסבר מדויק דיו לתופעת הקשת. ידוע כי גם תאודוריק מפריברג נתן הסבר תאורטי לקשת בשנת 1307. הוא גרס כי "כאשר אור שמש נופל על טיפות לחות בודדות, הקרניים נשברות פעמיים (בכניסה וביציאה) ומחזרות פעם אחת (בגב הטיפה), בטרם הגיען אל עין הצופה" (ציטוט מ־David C, Lindberg, Roger Bacon's Theory of the Rainbow: Progress or Regress?, Isis, Vol. 57, no. 2, p. 236).
ב־1637 פיתח דקארט הסבר זה הלאה. ביודעו שגודל הטיפות לא שינה את הקשת הנצפית, הוא ערך ניסויים בהעברת אור דרך כדור זכוכית גדול, מלא במים. ממדידת הזוויות בהן הגיחו קרני האור, הסיק כי הקשת הראשית נוצרת כתוצאה מהחזרה בודדת בתוך הטיפה, וכי ניתן ליצור את הקשת המשנית באמצעות שתי החזרות פנימיות. הוא הצליח לגבות טענה זו באמצעות פיתוח של חוק השבירה (אחרי סנל, אך באופן בלתי תלוי) וחישוב נכון של הזוויות של שתי הקשתות. עם זאת, הוא לא הצליח להסביר את הצבעים.
אייזק ניוטון היה הראשון להראות כי אור לבן מורכב מאור בכל צבעי הקשת, אשר מנסרת זכוכית יכולה לפצל לספקטרום הצבעים המלא. הוא אף הראה כי אור אדום נשבר פחות מאור כחול. גילוי זה הוביל להסבר המדעי הראשון של מאפייניה העיקריים של הקשת.

מדיני הקשת

התלמוד הבבלי פוסק ש"המסתכל בקשת ראוי לו שלא בא לעולם", שכן הוא "אינו חס על כבוד קונו". חז"ל מספרים בשבחם של מספר צדיקים בשל כך שבכל ימיהם לא נראתה קשת בענן.

הקשת בקבלה

בקבלה הקשת מסמלת את גלות השכינה בין הקליפות. בספר הזהר נכתב כי לפני ביאת המשיח תופיע קשת חריגה, שצבעיה יהיו חזקים במיוחד. כמו כן מתואר בספר זה כי האיסור להביט בקשת נובע מכך שמי שמסתכל בקשת הוא כמי שמסתכל בשכינה עצמה.