Тень — это темная область, где свет от источника света блокируется объектом. Она занимает весь трехмерный объем позади объекта со светом перед ним. Поперечное сечение тени — это двумерный силуэт , или обратная проекция объекта, блокирующего свет.
Точечный источник света отбрасывает только простую тень, называемую « умброй ». Для неточечного или «протяженного» источника света тень делится на умбру, полутень и антумбру . Чем шире источник света, тем более размытой становится тень. Если две полутени перекрываются, тени как будто притягиваются и сливаются. Это известно как эффект теневого пузыря .
Контуры теневых зон можно найти, прослеживая лучи света, испускаемые самыми внешними областями расширенного источника света. Область тени не получает прямого света от какой-либо части источника света и является самой темной. Наблюдатель, находящийся в области тени, не может напрямую видеть какую-либо часть источника света.
Напротив, полутень освещается некоторыми частями источника света, что дает ей промежуточный уровень интенсивности света. Наблюдатель, находящийся в области полутени, увидит источник света, но он частично перекрыт объектом, отбрасывающим тень.
Если источников света больше одного, то будет несколько теней, с перекрывающимися частями темнее, и различными комбинациями яркостей или даже цветов. Чем более рассеяно освещение, тем мягче и нечетче становятся очертания тени, пока они не исчезнут. Освещение пасмурного неба дает мало видимых теней.
Отсутствие рассеивающих атмосферных эффектов в вакууме космического пространства приводит к появлению резких и четких теней, очерченных высококонтрастными границами между светом и тьмой.
Если человек или предмет касается поверхности, на которую отбрасывается тень (например, человек, стоящий на земле, или столб, вкопанный в землю), тени сходятся в точке контакта.
Тень, за исключением искажения, дает то же изображение, что и силуэт, если смотреть на объект со стороны солнца, отсюда и зеркальное отображение силуэта, видимого с другой стороны.
Названия umbra, penumbra и antumbra часто используются для теней, отбрасываемых астрономическими объектами , хотя иногда они используются для описания уровней темноты, например, солнечных пятен. Астрономический объект отбрасывает видимые человеку тени, когда его видимая величина равна или ниже -4. [2] Единственными астрономическими объектами, способными проецировать видимые тени на Землю, являются Солнце , Луна и, при правильных условиях, Венера или Юпитер . [3] [4] Ночь вызвана тем, что полушарие планеты, обращенное к своей орбитальной звезде, блокирует ее солнечный свет.
Тень, отбрасываемая Землей на Луну, является лунным затмением . И наоборот, тень, отбрасываемая Луной на Землю, является солнечным затмением . [5]
Солнце отбрасывает тени, которые резко меняются в течение дня. Длина тени, отбрасываемой на землю, пропорциональна котангенсу угла возвышения солнца — его углу θ относительно горизонта. Вблизи восхода и заката, когда θ = 0° и cot(θ) = ∞, тени могут быть чрезвычайно длинными. Если солнце проходит прямо над головой (возможно только в местах между тропиками Рака и Козерога), то θ = 90°, cot(θ) = 0, и тени отбрасываются прямо под объектами.
Такие изменения долгое время помогали путешественникам во время их путешествий, особенно в бесплодных регионах, таких как Аравийская пустыня . [6]
Чем больше расстояние от объекта, блокирующего свет, до поверхности проекции, тем больше силуэт (они считаются пропорциональными ). Кроме того, если объект движется, тень, отбрасываемая объектом, будет проецировать изображение с размерами (длиной), расширяющимися пропорционально быстрее, чем собственная скорость движения объекта. Увеличение размера и движения также верно, если расстояние между объектом интерференции и источником света меньше. В конце концов, эта скорость может превысить скорость света. [7] Однако это не нарушает специальную теорию относительности, поскольку тени не несут никакой информации или импульса.
Хотя край тени кажется «движущимся» вдоль стены, на самом деле увеличение длины тени является частью новой проекции, которая распространяется со скоростью света от объекта интерференции. Поскольку между точками в тени нет фактической связи (за исключением отражения или интерференции света со скоростью света), тень, которая проецируется на поверхность больших расстояний (световых лет), не может передавать информацию между этими расстояниями с краем тени. [8]
Художники обычно очень хорошо осведомлены о цветном свете, излучаемом или отражаемом от нескольких источников, который может создавать сложные многоцветные тени. Кьяроскуро , сфумато и силуэт являются примерами художественных приемов, которые намеренно используют эффекты тени. [9]
В дневное время тень, отбрасываемая непрозрачным объектом, освещенным солнечным светом, имеет голубоватый оттенок. Это происходит из-за рэлеевского рассеяния , того же свойства, которое заставляет небо казаться голубым. Непрозрачный объект способен блокировать свет солнца, но не окружающий свет неба, который является голубым, поскольку молекулы атмосферы рассеивают синий свет более эффективно. В результате тень кажется голубоватой. [10]
Тень занимает трехмерный объем пространства, но это обычно не видно, пока не спроецируется на отражающую поверхность. Легкий туман , дымка или облако пыли могут выявить трехмерное присутствие объемных узоров в свете и тени.
Тени от тумана могут показаться странными для зрителей, которые не привыкли видеть тени в трех измерениях. Тонкий туман достаточно плотный, чтобы быть освещенным светом, проходящим через щели в конструкции или в дереве. В результате путь тени объекта через туман становится видимым как затемненный объем. В некотором смысле эти теневые полосы являются инверсией сумеречных лучей, вызванных пучками света, они вызваны тенями твердых объектов.
Театральный туман и яркие лучи света иногда используются светодизайнерами и визуальными художниками, стремящимися подчеркнуть трехмерные аспекты своих работ.
Часто тени от цепных ограждений и других подобных объектов становятся инвертированными (светлые и темные области меняются местами) по мере удаления от объекта. Тень от цепного ограждения начнется со светлых ромбов и теневых контуров, когда она коснется ограждения, но постепенно она будет размываться. В конце концов, если ограждение достаточно высокое, световой узор перейдет в теневые ромбы и светлые контуры.
В фотографии, которая по сути фиксирует закономерности света, тени и цвета, «блики» и «тени» являются соответственно самыми яркими и самыми темными частями сцены или изображения. Фотографическая экспозиция должна быть скорректирована (если не требуются специальные эффекты), чтобы позволить пленке или датчику , которые имеют ограниченный динамический диапазон , записывать детали в светлых участках без их размытия, и в тенях без их превращения в недифференцированные черные области.
На спутниковых снимках и аэрофотоснимках , сделанных вертикально, высокие здания можно распознать по их длинным теням (если фотографии не сделаны в тропиках около полудня), при этом они также лучше передают форму этих зданий.
Термин « тень» часто используется для обозначения любой преграды или блокировки, а не только тех, которые касаются света. Например, дождевая тень — это сухая область, которая по отношению к преобладающему направлению ветра находится за пределами горного хребта ; возвышенная местность препятствует попаданию дождевых облаков в сухую зону. Акустическая тень возникает, когда прямой звук блокируется или отклоняется вокруг заданной области.
Тени часто появляются в мифических или культурных контекстах. Иногда в зловещем свете, иногда нет. В некоторых культурах считалось, что оставленная без присмотра тень похожа на призрака. Название боязни теней — «sciophobia» или «sciaphobia».
Чхая — индуистская богиня теней.
В геральдике , когда заряд предположительно показан «в тени» (внешний вид заряда просто очерчен нейтральным оттенком, а не имеет одного или нескольких оттенков, отличных от поля, на котором он расположен), технически он описывается как «затененный». Предположительно, только ограниченное количество конкретных зарядов может быть изображено таким образом. [ необходима цитата ]
Тени часто связаны с тьмой и злом; в обычном фольклоре, как и оживающие тени, часто являются злыми существами, пытающимися контролировать людей, которых они отражают. В фильме Upside-Down Magic есть антагонистический дух тени, который овладевает людьми.
Древние египтяне предполагали, что тень, которую они называли šwt (закрыта), содержит в себе что-то от человека, которого она представляет, потому что она всегда присутствует. Благодаря этой ассоциации статуи людей и божеств иногда называли тенями.
В комментарии к «Египетской книге мертвых» (БД) египтолог Огден Гоэлет-младший обсуждает формы тени: «Во многих папирусах и гробницах БД покойный изображен выходящим из гробницы днем в форме тени, тонкого, черного, невыразительного силуэта человека. Человек в этой форме, как мы бы сказали, является всего лишь тенью своего прежнего существования, но тем не менее все еще существующим. Другая форма, которую тень принимает в БД, особенно в связи с богами, — это зонтик от солнца из страусиных перьев, предмет, который создает тень». [11]
Ученые из Национального университета Сингапура представили генератор энергии с эффектом тени (SEG), который состоит из ячеек золота , нанесенных на кремниевую пластину, прикрепленную к пластиковой пленке. Генератор имеет плотность мощности 0,14 мкВт см −2 в условиях помещения (0,001 солнца). [12]
.jpg/1280px-Er%C5%91d_-_Trsat,_Fiume_(7).jpg)
