Skygge - Shadow

Skygger av besøkende til Eiffeltårnet , sett fra den første plattformen

Parkgjerde skygge er forvrengt av en ujevn snøoverflate

En skygge er et mørkt område der lys fra en lyskilde er blokkert av et ugjennomsiktig objekt. Den opptar hele det tredimensjonale volumet bak et objekt med lys foran det. Den tverrsnitt av en skygge er et to- dimensjonalt silhuett , eller en omvendt projeksjon av gjenstanden blokkerer lyset.

Punkt og ikke-punkt lyskilder

Umbra, penumbra og antumbra .

En punktkilde for lys kaster bare en enkel skygge, kalt en " umbra ". For en ikke-punkt eller "utvidet" lyskilde er skyggen delt inn i umbra, penumbra og antumbra . Jo bredere lyskilden er, jo mer uskarp blir skyggen. Hvis to penumbras overlapper hverandre, ser det ut til at skyggene tiltrekker seg og smelter sammen. Dette er kjent som skyggeblæreeffekten .

Konturene til skyggesonene kan bli funnet ved å spore lysstrålene som sendes ut av de ytterste områdene av den utvidede lyskilden. Umbra -regionen mottar ikke noe direkte lys fra noen del av lyskilden og er den mørkeste. En betrakter som ligger i umbra -regionen, kan ikke direkte se noen del av lyskilden.

Derimot blir penumbra belyst av noen deler av lyskilden, noe som gir den et mellomliggende lysintensitetsnivå. En betrakter som befinner seg i penumbra -regionen vil se lyskilden, men den er delvis blokkert av objektet som kaster skyggen.

Hvis det er mer enn én lyskilde, vil det være flere skygger, med de overlappende delene mørkere, og forskjellige kombinasjoner av lysstyrker eller til og med farger. Jo mer diffus belysningen er, jo mykere og mer utydelig blir skyggeskissene til de forsvinner. Belysningen av en overskyet himmel gir få synlige skygger.

Fraværet av diffunderende atmosfæriske effekter i vakuumet i verdensrommet produserer skygger som er skarpe og skarpt avgrenset av høy kontrastgrenser mellom lys og mørke.

For en person eller et objekt som berører overflaten der skyggen projiseres (f.eks. En person som står på bakken, eller en stolpe i bakken), konvergerer skyggene ved kontaktpunktet.

En skygge viser, bortsett fra forvrengning, det samme bildet som silhuetten når man ser på objektet fra solsiden, derav speilbildet av silhuetten sett fra den andre siden.

Astronomi

Tre måner ( Callisto , Europa og Io ) og deres skygger paraderer over Jupiter .

Navnene umbra, penumbra og antumbra brukes ofte for skyggene kastet av astronomiske objekter , selv om de noen ganger brukes til å beskrive nivåer av mørke, for eksempel i solflekker. Et astronomisk objekt kaster skygger som er synlige for mennesker når dens tilsynelatende størrelse er lik eller lavere enn -4. De eneste astronomiske objektene som kan projisere synlige skygger på jorden er solen , månen og under de rette forholdene Venus eller Jupiter . Natt er forårsaket av halvkule av en planet som vender mot sin banestjerne og blokkerer sollyset.

En skygge kastet av jorden på månen er en måneformørkelse . Motsatt er en skygge kastet av månen på jorden en solformørkelse .

Variasjon på dagtid

Solen kaster skygger som endrer seg dramatisk gjennom dagen. Lengden på en skygge kastet på bakken er proporsjonal med cotangenten til solens høydevinkel - dens vinkel θ i forhold til horisonten. Nær soloppgang og solnedgang, når θ = 0 ° og barneseng (θ) = ∞, kan skygger være ekstremt lange. Hvis solen passerer direkte overhead (bare mulig på steder mellom kreftene og Steinbukken), så er θ = 90 °, barneseng (θ) = 0, og skygger kastes direkte under gjenstander.

Slike variasjoner har lenge hjulpet reisende under sine reiser, spesielt i ufruktbare regioner som den arabiske ørkenen .

Formeringshastighet

Steam fase utbrudd av Castle Geyser i Yellowstone National Park kaster en skygge på egen maskin. Crepuskulære stråler er også synlige.

Jo lenger avstanden fra objektet som blokkerer lyset til overflaten av projeksjonen, desto større silhuett (de regnes som proporsjonale ). Hvis objektet beveger seg, vil også skyggen som objektet kaster projisere et bilde med dimensjoner (lengde) som utvides proporsjonalt raskere enn objektets egen bevegelseshastighet. Økningen av størrelse og bevegelse er også sant hvis avstanden mellom objektet for interferens og lyskilden er nærmere. Dette betyr imidlertid ikke at skyggen kan bevege seg raskere enn lys, selv når den projiseres på store avstander, for eksempel lysår . Tapet av lys, som projiserer skyggen, vil bevege seg mot projeksjonens overflate med lyshastighet .

Selv om kanten av en skygge ser ut til å "bevege seg" langs en vegg, er økningen av en skyggelengde i realiteten en del av en ny projeksjon som forplanter seg med lysets hastighet fra objektet for interferens. Siden det ikke er noen egentlig kommunikasjon mellom punkter i en skygge (bortsett fra refleksjon eller forstyrrelse av lys, med lysets hastighet), kan en skygge som projiserer over en overflate med store avstander (lysår) ikke formidle informasjon mellom disse avstandene med skyggens kant.

Farge

Billedkunstnere er vanligvis veldig klar over farget lys som sendes ut eller reflekteres fra flere kilder, som kan generere komplekse flerfargede skygger. Chiaroscuro , sfumato og silhuett er eksempler på kunstneriske teknikker som bevisst bruker skyggeeffekter.

På dagtid har en skygge kastet av et ugjennomsiktig objekt opplyst av sollys et blålig skjær. Dette skjer på grunn av Rayleigh -spredning , den samme egenskapen som får himmelen til å se blå ut. Det ugjennomsiktige objektet er i stand til å blokkere solens lys, men ikke det omgivende lyset på himmelen som er blått da atmosfæremolekylene spreder blått lys mer effektivt. Som et resultat ser skyggen blåaktig ut.

Dimensjon

Tåkeskygge av det sørlige tårnet til Golden Gate Bridge

En skygge opptar et tredimensjonalt volum av plass, men dette er vanligvis ikke synlig før det projiserer på en reflekterende overflate. En lett tåke , tåke eller støvsky kan avsløre 3D -tilstedeværelsen av volumetriske mønstre i lys og skygge.

Tåkeskygger kan se rart ut for seere som ikke er vant til å se skygger i tre dimensjoner. En tynn tåke er akkurat tett nok til å bli opplyst av lyset som passerer gjennom hullene i en struktur eller i et tre. Som et resultat blir banen til et objekts skygge gjennom tåken synlig som et mørkt volum. På en måte er disse skyggefeltene omvendt av krepuskulære stråler forårsaket av lysstråler, de er forårsaket av skyggene til faste gjenstander.

Teatralsk tåke og sterke lysstråler brukes noen ganger av lysdesignere og billedkunstnere som søker å markere tredimensjonale aspekter av arbeidet sitt.

Inversjon

Ofte blir skygger av kjedeleddede gjerder og andre slike gjenstander inverterte (lyse og mørke områder byttes) etter hvert som de kommer lenger fra objektet. En kjede-link gjerde skygge vil begynne med lyse diamanter og skyggekonturer når den berører gjerdet, men den vil gradvis bli uskarp. Til slutt, hvis gjerdet er høyt nok, vil lysmønsteret gå til skyggediamanter og lyse konturer.

Fotografering

Måneskygge av en fotograf

I fotografering, som i hovedsak registrerer mønstre av lys, skygge og farge, er "høydepunkter" og "skygger" henholdsvis de lyseste og mørkeste delene av en scene eller et bilde. Fotografisk eksponering må justeres (med mindre det ønskes spesialeffekter) for at filmen eller sensoren , som har et begrenset dynamisk område , kan registrere detaljer i høydepunktene uten at de blir vasket ut, og i skyggen uten at det blir udifferensierte svarte områder.

På satellittbilder og luftfotografier , tatt vertikalt, kan høye bygninger gjenkjennes som sådan av deres lange skygger (hvis fotografiene ikke er tatt i tropene rundt middagstid), mens disse også viser mer av formen på disse bygningene.

Analoge begreper

Skygge som begrep brukes ofte for okklusjon eller blokkering, ikke bare for lys. For eksempel er en regnskygge et tørt område, som med hensyn til den rådende vindretningen er utenfor et fjellkjede ; det forhøyede terrenget hindrer regnskyer i å komme inn i den tørre sonen. En akustisk skygge oppstår når en direkte lyd har blitt blokkert eller avledet rundt et gitt område.

Kulturelle aspekter

En uovervåket nyanse ble antatt av noen kulturer å ligne den på et spøkelse. Navnet på frykten for skygger er "sciophobia" eller "sciaphobia".

Chhaya er den hinduistiske gudinnen for skygger.

I heraldikk , når en ladning visstnok vises "i skyggen" (utseendet er at ladningen bare er skissert i en nøytral fargetone i stedet for å være av en eller flere tinkturer som er forskjellige fra feltet den er plassert på), er den teknisk sett beskrevet som "umbrated". Angivelig kan bare et begrenset antall spesifikke kostnader avbildes slik.

Skygger er ofte knyttet til mørke og ondskap; i vanlig folklore og moderne grafiske romaner, som skygger som kommer til liv, er ofte onde vesener som prøver å kontrollere menneskene de reflekterer. Filmen Upside-Down Magic inneholder en antagonistisk skyggeånd som besitter mennesker.

Energiproduksjon

Forskere fra National University of Singapore presentert en skyggeeffekt energigenerator (SEG), som består av celler av gull avsatt på en silisiumskive festet på en plastfilm. Generatoren har en effekttetthet på 0,14 μW cm ⁻² under innendørs forhold (0,001 sol).