Schaduwen ontstaan wanneer licht op een object schijnt. Hoewel dit een eenvoudig concept is, kan het schaduwvolume achter het object verrassende verschijnselen onthullen. Een maansverduistering vindt bijvoorbeeld alleen plaats wanneer de maan vol is en wanneer deze door een deel van de schaduw van de aarde gaat. Natuurkundigen beschrijven schaduwvolume in termen van umbra en penumbra.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
De umbra is het donkerste deel van de schaduw, terwijl de penumbra het lichtere deel aan de randen is.
Wortel van oorsprong
Umbra en penumbra zijn Latijn. De term "umbra" betekent schaduw. De "pen" in penumbra is afgeleid van het Latijnse "pendere", wat ophangen betekent. De penumbra "hangt" aan de umbra; de penumbra is de lichtere schaduw die ontstaat wanneer een lichtbron op een object schijnt.
de Umbra
In de natuurkunde verwijst de umbra naar het donkerste deel van de schaduw. Als u een lichtbron direct op een object richt, is het zwartste deel van de schaduw direct achter het object de umbra van de schaduw. In de astronomie, als de zon direct op het westelijk halfrond van de aarde schijnt, het oostelijk halfrond baadt in duisternis, en objecten achter de aarde (zoals de maan of andere planeten) bevinden zich in de aarde umbra.
De halfschaduw
Penumbra verwijst naar de lichtere schaduw die aan de rand van de umbra hangt. De halfschaduw is geen echte schaduw. De Lighting Design and Simulation Knowledgebase beschrijft de halfschaduw als een gradiënt: de schaduw wordt geleidelijk minder van schaduw naar licht naarmate de halfschaduw zich verder van de umbra uitstrekt.
Toepassing: Maansverduistering
Een maansverduistering treedt op wanneer de maan door de schaduw van de aarde gaat. Er zijn drie soorten maansverduisteringen. Een penumbrale maansverduistering vindt plaats wanneer de maan door de halfschaduw van de aarde gaat. Volgens MrEclipse.com zijn penumbrale eclipsen moeilijk waar te nemen. De andere twee soorten verduisteringen zijn gedeeltelijke en totale verduisteringen. Beide komen voor wanneer de maan door de umbra van de aarde gaat.
Een Umbra en Penumbra vormen
U kunt thuis experimenteren met umbra's en penumbra's. Zoek een blinde muur en plaats een lichtbron op 6 tot 10 meter afstand. Doe het licht aan en ga tussen de lichtbron en de muur staan. Let op je schaduw op de muur. Naarmate je dichter bij de muur komt, wordt het donkerste deel van de schaduw - de umbra - donkerder en de gedeeltelijke schaduw - de umbra begint vollediger in de umbra te vervagen. Naarmate je van de muur weggaat, groeit je schaduw en maakt de umbra geleidelijk plaats voor de halfschaduw.