Una sombra es un área oscura donde un objeto bloquea la luz de una fuente de luz. Ocupa todo el volumen tridimensional detrás de un objeto con luz delante. La sección transversal de una sombra es una silueta bidimensional o una proyección inversa del objeto que bloquea la luz.
Una fuente puntual de luz proyecta sólo una simple sombra, llamada " umbra ". Para una fuente de luz no puntual o "extendida", la sombra se divide en umbra, penumbra y antumbra . Cuanto más amplia es la fuente de luz, más borrosa se vuelve la sombra. Si dos penumbras se superponen, las sombras parecen atraerse y fusionarse. Esto se conoce como efecto ampolla de sombra .
Los contornos de las zonas de sombra se pueden encontrar siguiendo los rayos de luz emitidos por las regiones más exteriores de la fuente de luz extendida. La región de umbra no recibe luz directa de ninguna parte de la fuente de luz y es la más oscura. Un espectador situado en la región de la umbra no puede ver directamente ninguna parte de la fuente de luz.
Por el contrario, la penumbra está iluminada por algunas partes de la fuente de luz, dándole un nivel intermedio de intensidad luminosa. Un espectador ubicado en la región de penumbra verá la fuente de luz, pero está parcialmente bloqueada por el objeto que proyecta la sombra.
Si hay más de una fuente de luz, habrá varias sombras, con las partes superpuestas más oscuras, y varias combinaciones de brillos o incluso colores. Cuanto más difusa es la iluminación, más suaves y confusos se vuelven los contornos de las sombras hasta desaparecer. La iluminación de un cielo nublado produce pocas sombras visibles.
La ausencia de efectos atmosféricos difusos en el vacío del espacio exterior produce sombras marcadas y claramente delineadas por límites de alto contraste entre la luz y la oscuridad.
Para una persona u objeto que toca la superficie donde se proyecta la sombra (por ejemplo, una persona parada en el suelo o un poste en el suelo), las sombras convergen en el punto de contacto.
Una sombra muestra, aparte de la distorsión, la misma imagen que la silueta cuando se mira el objeto desde el lado del sol, de ahí la imagen especular de la silueta vista desde el otro lado.
Los nombres umbra, penumbra y antumbra se utilizan a menudo para las sombras proyectadas por los objetos astronómicos , aunque a veces se utilizan para describir niveles de oscuridad, como en las manchas solares. Un objeto astronómico proyecta sombras visibles para los humanos cuando su magnitud aparente es igual o inferior a -4. [2] Los únicos objetos astronómicos capaces de proyectar sombras visibles sobre la Tierra son el Sol , la Luna y, en las condiciones adecuadas, Venus o Júpiter . [3] La noche es causada por el hemisferio de un planeta frente a su estrella orbital que bloquea su luz solar.
Una sombra proyectada por la Tierra sobre la Luna es un eclipse lunar . Por el contrario, una sombra proyectada por la Luna sobre la Tierra es un eclipse solar . [4]
El sol proyecta sombras que cambian dramáticamente a lo largo del día. La longitud de una sombra proyectada sobre el suelo es proporcional a la cotangente del ángulo de elevación del sol : su ángulo θ con respecto al horizonte. Cerca del amanecer y el atardecer, cuando θ = 0° y cot(θ) = ∞, las sombras pueden ser extremadamente largas. Si el sol pasa directamente sobre nosotros (sólo es posible en lugares entre los trópicos de Cáncer y Capricornio), entonces θ = 90°, cot(θ) = 0, y las sombras se proyectan directamente debajo de los objetos.
Estas variaciones han ayudado durante mucho tiempo a los viajeros durante sus viajes, especialmente en regiones áridas como el desierto de Arabia . [5]
Cuanto mayor sea la distancia desde el objeto que bloquea la luz hasta la superficie de proyección, mayor será la silueta (se consideran proporcionales ). Además, si el objeto se está moviendo, la sombra proyectada por el objeto proyectará una imagen con dimensiones (longitud) que se expandirán proporcionalmente más rápido que la velocidad de movimiento del propio objeto. El aumento de tamaño y movimiento también es cierto si la distancia entre el objeto de interferencia y la fuente de luz es menor. Esto, sin embargo, no significa que la sombra pueda moverse más rápido que la luz, incluso cuando se proyecta a grandes distancias, como años luz . La pérdida de luz, que proyecta la sombra, se desplazará hacia la superficie de proyección a la velocidad de la luz .
Aunque el borde de una sombra parece "moverse" a lo largo de una pared, en realidad el aumento de la longitud de una sombra es parte de una nueva proyección que se propaga a la velocidad de la luz desde el objeto de interferencia. Dado que no existe comunicación real entre puntos en una sombra (excepto por reflexión o interferencia de la luz, a la velocidad de la luz), una sombra que se proyecta sobre una superficie de grandes distancias (años luz) no puede transmitir información entre esas distancias con la velocidad de la sombra. borde. [6]
Los artistas visuales suelen ser muy conscientes de la luz coloreada emitida o reflejada por varias fuentes, que pueden generar sombras multicolores complejas. El claroscuro , el sfumato y la silueta son ejemplos de técnicas artísticas que utilizan deliberadamente efectos de sombra. [7]
Durante el día, la sombra proyectada por un objeto opaco iluminado por la luz del sol tiene un tinte azulado. Esto sucede debido a la dispersión de Rayleigh , la misma propiedad que hace que el cielo parezca azul. El objeto opaco es capaz de bloquear la luz del sol, pero no la luz ambiental del cielo, que es azul ya que las moléculas de la atmósfera dispersan la luz azul de manera más efectiva. Como resultado, la sombra aparece azulada. [8]
Una sombra ocupa un volumen de espacio tridimensional, pero normalmente no es visible hasta que se proyecta sobre una superficie reflectante. Una ligera niebla , neblina o nube de polvo pueden revelar la presencia tridimensional de patrones volumétricos en luces y sombras.
Las sombras de niebla pueden parecer extrañas para los espectadores que no están acostumbrados a ver sombras en tres dimensiones. Una fina niebla es lo suficientemente densa como para ser iluminada por la luz que pasa a través de los huecos de una estructura o de un árbol. Como resultado, el camino de la sombra de un objeto a través de la niebla se vuelve visible como un volumen oscurecido. En cierto sentido, estas franjas de sombra son lo contrario de los rayos crepusculares causados por haces de luz, son causados por las sombras de objetos sólidos.
Los diseñadores de iluminación y artistas visuales a veces utilizan niebla teatral y fuertes rayos de luz que buscan resaltar los aspectos tridimensionales de su trabajo.
A menudo, las sombras de las vallas encadenadas y otros objetos similares se invierten (las áreas claras y oscuras se intercambian) a medida que se alejan del objeto. La sombra de una cerca de tela metálica comenzará con diamantes claros y contornos de sombra cuando toque la cerca, pero se irá borrosa gradualmente. Con el tiempo, si la cerca es lo suficientemente alta, el patrón de luz se convertirá en diamantes de sombra y contornos claros.
En fotografía, que consiste esencialmente en registrar patrones de luz, sombra y color, las "ilusiones" y las "sombras" son las partes más brillantes y más oscuras, respectivamente, de una escena o imagen. La exposición fotográfica debe ajustarse (a menos que se deseen efectos especiales) para permitir que la película o el sensor , que tiene un rango dinámico limitado , registre detalles en las luces sin que se desvanezcan, y en las sombras sin que se conviertan en áreas negras indiferenciadas.
En las imágenes de satélite y en las fotografías aéreas , tomadas verticalmente, los edificios altos pueden reconocerse como tales por sus largas sombras (si las fotografías no se toman en los trópicos alrededor del mediodía), mientras que estas también muestran más la forma de estos edificios.
Sombra como término se utiliza a menudo para cualquier oclusión o bloqueo, no sólo con respecto a la luz. Por ejemplo, una sombra de lluvia es una zona seca, que con respecto a la dirección del viento predominante , se encuentra más allá de una cadena montañosa ; el terreno elevado impide que las nubes de lluvia entren en la zona seca. Una sombra acústica ocurre cuando un sonido directo ha sido bloqueado o desviado alrededor de un área determinada.
Las sombras suelen aparecer en contextos míticos o culturales. A veces bajo una luz malévola, otras no. Algunas culturas pensaban que una sombra desatendida era similar a la de un fantasma. El nombre del miedo a las sombras es "sciofobia" o "sciafobia".
Chhaya es la diosa hindú de las sombras.
En heráldica , cuando una carga supuestamente se muestra "en la sombra" (la apariencia es la de la carga simplemente delineada en un tinte neutro en lugar de ser de una o más tinturas diferentes del campo en el que se coloca), técnicamente es descrito como "umbrado". Supuestamente, sólo un número limitado de cargas específicas pueden representarse de esta manera. [ cita necesaria ]
Las sombras suelen estar vinculadas con la oscuridad y el mal; en el folklore común, al igual que las sombras que cobran vida, suelen ser seres malvados que intentan controlar a las personas que reflejan. La película Upside-Down Magic presenta un espíritu de sombra antagónico que posee a las personas.
Los antiguos egipcios suponían que una sombra, a la que llamaban šwt (cerrado), contiene algo de la persona que representa porque siempre está presente. A través de esta asociación, a veces se hacía referencia a las estatuas de personas y deidades como sombras.
En un comentario al Libro Egipcio de los Muertos (BD), el egiptólogo Ogden Goelet, Jr. analiza las formas de la sombra: "En muchos papiros y tumbas de BD se representa al difunto emergiendo de la tumba durante el día en forma de sombra, una delgada , silueta negra y sin rasgos distintivos de una persona. La persona en esta forma es, como diríamos, una mera sombra de su existencia anterior, pero aún existe. Otra forma que la sombra asume en el BD, especialmente en relación con los dioses, Es una sombrilla de plumas de avestruz, un objeto que crearía una sombra." [9]
Científicos de la Universidad Nacional de Singapur presentaron un generador de energía con efecto de sombra (SEG), que consta de células de oro depositadas sobre una oblea de silicio adherida a una película de plástico. El generador tiene una densidad de potencia de 0,14 μW cm −2 en condiciones interiores (0,001 sol). [10]
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