Schatten entstehen, wenn Licht auf ein Objekt fällt. Obwohl dies ein einfaches Konzept ist, kann das Schattenvolumen hinter dem Objekt verblüffende Phänomene offenbaren. Eine Mondfinsternis tritt beispielsweise nur auf, wenn der Mond voll ist und einen Teil des Erdschattens durchquert. Physiker beschreiben das Schattenvolumen als Kernschatten und Halbschatten.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Der Kernschatten ist der dunkelste Teil des Schattens, während der Halbschatten der hellere Teil an den Rändern ist.
Ursprungswurzel
Umbra und Penumbra sind Latein. Der Begriff „Umbra“ bedeutet Schatten. Der „Stift“ im Halbschatten leitet sich vom lateinischen „pendere“ ab, was „hängen“ bedeutet. Der Halbschatten „hängt“ am Kernschatten; der Halbschatten ist die hellere Schattierung, die entsteht, wenn eine Lichtquelle auf ein Objekt scheint.
Der Umbra
In der Physik bezieht sich der Kernschatten auf den dunkelsten Teil des Schattens. Wenn Sie eine Lichtquelle direkt auf ein Objekt richten, ist der schwärzeste Teil des Schattens direkt hinter dem Objekt der Kernschatten des Schattens. Wenn in der Astronomie die Sonne direkt auf die westliche Hemisphäre der Erde scheint, die östliche Hemisphäre ist in Dunkelheit getaucht und Objekte hinter der Erde (wie der Mond oder andere Planeten) befinden sich in der Erde Umbra.
Der Halbschatten
Penumbra bezieht sich auf die hellere Schattierung, die am Rand des Kernschattens hängt. Der Halbschatten ist kein echter Schatten. Die Lighting Design and Simulation Knowledgebase beschreibt den Halbschatten als Gradient: Die Schattierung nimmt allmählich von Schatten zu Licht ab, wenn sich der Halbschatten vom Kernschatten weg erstreckt.
Anwendung: Mondfinsternis
Eine Mondfinsternis tritt auf, wenn der Mond den Erdschatten durchquert. Es gibt drei Arten von Mondfinsternissen. Eine Halbschatten-Mondfinsternis tritt auf, wenn der Mond den Halbschatten der Erde durchquert. Laut MrEclipse.com sind Halbschattenfinsternisse schwer zu beobachten. Die anderen beiden Arten von Finsternisse sind partielle und totale Finsternisse. Beides tritt auf, wenn der Mond den Kernschatten der Erde durchquert.
Bilden einer Umbra und Penumbra
Sie können zu Hause mit Umbras und Penumbras experimentieren. Suchen Sie eine leere Wand und positionieren Sie eine Lichtquelle in 6 bis 10 Metern Entfernung davon. Schalten Sie das Licht ein und stellen Sie sich zwischen die Lichtquelle und die Wand. Beachten Sie Ihren Schatten an der Wand. Wenn Sie sich der Wand nähern, wird der dunkelste Teil des Schattens – der Kernschatten – dunkler und der Teilschatten – der Kernschatten beginnt, vollständiger in den Kernschatten überzugehen. Wenn Sie sich von der Wand entfernen, wächst Ihr Schatten und der Kernschatten weicht allmählich dem Halbschatten.
