Тень
Тень — это темная область, в которой свет от источника света блокируется объектом. Он занимает весь трехмерный объем позади объекта со светом перед ним. Поперечное сечение тени представляет собой двухмерный силуэт или обратную проекцию объекта, закрывающего свет.
Точечные и неточечные источники света.
[ редактировать ]
Точечный источник света отбрасывает только простую тень, называемую « умброй ». Для неточечного или «протяженного» источника света тень делится на тень, полутень и антумбру . Чем шире источник света, тем более размытой становится тень. Если две полутени перекрываются, создается впечатление, что тени притягиваются и сливаются. Это известно как эффект теневого волдыря .
Контуры теневых зон можно найти, прослеживая лучи света, испускаемые самыми удаленными областями расширенного источника света. Область тени не получает прямого света ни от какой части источника света и является самой темной. Зритель, находящийся в области тени, не может напрямую видеть какую-либо часть источника света.
Напротив, полутень освещается некоторыми частями источника света, что придает ей промежуточный уровень интенсивности света. Зритель, находящийся в области полутени, увидит источник света, но он частично перекрыт объектом, отбрасывающим тень.
Если имеется более одного источника света, будет несколько теней, причем перекрывающиеся части будут более темными, а также различные комбинации яркости или даже цвета. Чем более рассеяно освещение, тем мягче и нечетче становятся очертания теней, пока они не исчезнут. Освещение пасмурного неба дает мало видимых теней.
Отсутствие рассеивающих атмосферных эффектов в вакууме космического пространства приводит к резким и резко очерченным высококонтрастным границам между светом и тьмой.
Для человека или объекта, касающегося поверхности, на которую проецируется тень (например, человека, стоящего на земле, или столба, вставленного в землю), тени сходятся в точке контакта.
Тень, если не считать искажений, показывает то же изображение, что и силуэт, если смотреть на объект со стороны Солнца, отсюда и зеркальное отражение силуэта, видимого с другой стороны.
Астрономия
[ редактировать ]
Названия умбра, полутень и антумбра часто используются для обозначения теней, отбрасываемых астрономическими объектами , хотя иногда они используются для описания уровней темноты, например, в солнечных пятнах. Астрономический объект отбрасывает видимую человеком тень, когда его видимая величина равна или меньше -4. [2] Единственные астрономические объекты, способные проецировать видимые тени на Землю, — это Солнце , Луна и, при правильных условиях, Венера или Юпитер . [3] [4] Ночь возникает из-за того, что полушарие планеты, обращенное к своей орбитальной звезде, блокирует солнечный свет.
Тень, отбрасываемая Землей на Луну, — это лунное затмение . И наоборот, тень, отбрасываемая Луной на Землю, — это солнечное затмение . [5]
Дневной вариант
[ редактировать ]Солнце отбрасывает тени, которые резко меняются в течение дня. Длина тени, отбрасываемой на землю, пропорциональна котангенсу угла Солнца возвышения — его углу θ относительно горизонта. Вблизи восхода и заката солнца, когда θ = 0° и cot(θ) = ∞, тени могут быть очень 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 вариации уже давно помогают путешественникам во время путешествий, особенно в бесплодных регионах, таких как Аравийская пустыня . [6]
Скорость распространения
[ редактировать ]
Чем дальше расстояние от объекта, закрывающего свет, до поверхности проекции, тем больше силуэт (они считаются пропорциональными ). Кроме того, если объект движется, тень, отбрасываемая объектом, будет проецировать изображение, размеры (длина) которого расширяются пропорционально быстрее, чем собственная скорость движения объекта. Увеличение размера и движения справедливо и в том случае, если расстояние между объектом интерференции и источником света меньше. Это, однако, не означает, что тень может двигаться быстрее света, даже если она проецируется на огромные расстояния, например световые годы . Потеря света, отбрасывающая тень, будет двигаться к поверхности проекции со скоростью света .
Хотя кажется, что край тени «движется» вдоль стены, на самом деле увеличение длины тени является частью новой проекции, которая распространяется со скоростью света от объекта интерференции. Поскольку между точками тени нет фактической связи (за исключением отражения или интерференции света со скоростью света), тень, которая проецируется на поверхность на большие расстояния (световые годы), не может передавать информацию между этими расстояниями с помощью тени. край. [7]
Цвет
[ редактировать ]Художники-визуалисты обычно хорошо осведомлены о цветном свете, излучаемом или отраженном от нескольких источников, который может создавать сложные разноцветные тени. Светотень , сфумато и силуэт — примеры художественных техник, в которых сознательно используются эффекты тени. [8]
В дневное время тень от непрозрачного предмета, освещенного солнечным светом, имеет голубоватый оттенок. Это происходит из-за рэлеевского рассеяния — того же свойства, из-за которого небо кажется голубым. Непрозрачный объект способен блокировать солнечный свет, но не окружающий свет неба, который имеет синий цвет, поскольку молекулы атмосферы более эффективно рассеивают синий свет. В результате тень кажется голубоватой. [9]
Измерение
[ редактировать ]
Тень занимает трехмерный объем пространства, но обычно ее не видно, пока она не проецируется на отражающую поверхность. Легкий туман , дымка или облако пыли могут выявить трехмерное присутствие объемных узоров в свете и тени.
Тени тумана могут показаться странными зрителям, которые не привыкли видеть тени в трех измерениях. Тонкий туман достаточно плотный, чтобы его освещал свет, проходящий через щели в конструкции или дереве. В результате путь тени объекта сквозь туман становится виден как затемненный объем. В каком-то смысле эти теневые полосы являются противоположностью сумеречных лучей, вызванных лучами света, они вызваны тенями твердых объектов.
Театральный туман и сильные лучи света иногда используются художниками по свету и художниками, которые стремятся подчеркнуть трехмерные аспекты своих работ.
Инверсия
[ редактировать ]Часто тени сетчатых заборов и других подобных объектов становятся инвертированными (светлые и темные области меняются местами) по мере удаления от объекта. Тень забора из рабицы начинается со светлых ромбов и контуров теней, когда она касается забора, но постепенно она будет размываться. В конце концов, если забор достаточно высокий, световой узор перейдет в теневые ромбы и светлые контуры.
Фотография
[ редактировать ]
В фотографии, которая, по сути, фиксирует закономерности света, тени и цвета, «блики» и «тени» — это самые яркие и самые темные части сцены или изображения соответственно. Экспозицию фотографии необходимо отрегулировать (если не требуются специальные эффекты), чтобы позволить пленке или датчику , имеющему ограниченный динамический диапазон , записывать детали в светлых участках без их размытия, а также в тенях, чтобы они не превращались в недифференцированные черные области.
На спутниковых снимках и аэрофотоснимках , сделанных вертикально, высотные здания можно узнать по их длинным теням (если фотографии не сделаны в тропиках около полудня), хотя на них также лучше видна форма этих зданий.
Аналогичные концепции
[ редактировать ]Термин « тень » часто используется для обозначения любой окклюзии или блокировки, а не только тех, которые касаются света. Например, дождевая тень — это сухая территория, находящаяся по отношению к преобладающему направлению ветра за пределами горного хребта ; возвышенность местности препятствует попаданию дождевых облаков в засушливую зону. Акустическая тень возникает, когда прямой звук блокируется или отклоняется в определенную область.
Культурные аспекты
[ редактировать ]Тени часто появляются в мифическом или культурном контексте. Иногда в злобном свете, иногда нет. оставленная без присмотра, Некоторые культуры считали, что тень, похожа на тень призрака. Боязнь тени называется «скайофобия» или «скайофобия».
Чхая — индуистская богиня теней.
В геральдике , когда заряд предположительно показан «в тени» (вид заряда просто очерчен нейтральным оттенком, а не имеет один или несколько оттенков, отличных от поля, на котором он помещен), это технически считается описывается как «замкнутый». Предположительно, так можно изобразить лишь ограниченное количество конкретных обвинений. [ нужна ссылка ]
Тени часто связаны с тьмой и злом; в народном фольклоре, подобно оживающим теням, часто являются злыми существами, пытающимися контролировать людей, которых они отражают. В фильме «Магия вверх тормашками» показан антагонистический теневой дух, овладевающий людьми.
Древние египтяне предполагали, что тень, которую они называли šwt (закрыть), содержит в себе что-то от человека, которого она представляет, потому что она всегда присутствует. Благодаря этой ассоциации статуи людей и божеств иногда назывались тенями.
В комментарии к «Египетской книге мертвых» (BD) египтолог Огден Гоелет-младший обсуждает формы тени: «Во многих папирусах и гробницах BD умерший изображен выходящим из гробницы днем в теневой форме, тонкой , черный, безликий силуэт человека. Человек в этой форме есть, как мы бы сказали, всего лишь тень своего прежнего существования, но, тем не менее, все еще существующая. Другая форма, которую тень принимает в БД, особенно в связи с богами, — это солнцезащитный козырек из страусиных перьев, предмет, создающий тень». [10]
Производство энергии
[ редактировать ]Ученые из Национального университета Сингапура представили генератор энергии теневого эффекта (SEG), который состоит из ячеек золота , нанесенных на кремниевую пластину , прикрепленную к пластиковой пленке. Генератор имеет плотность мощности 0,14 мкВт см. −2 в комнатных условиях (0,001 солнца). [11]
Галерея
[ редактировать ]
Нерассеянное освещение в космическом пространстве вызывает глубокие тени
Перевернутый текст в тени
Башня Сутро отбрасывает трехмерную туманную тень.
На этой фотографии цветов жасмина только мягкие тени, отбрасываемые рассеянным светом.
Облака и тени над Средиземным морем
Тень, отбрасываемая паровым следом пролетающего самолета
Тень родителя и ребенка
Тень дерева
Тень на замке
Тень лунного света
Длинная тень мертвого дерева с ветвями на сухих полях, ближе к вечеру
Когда солнце низко, тени становятся длинными, а детали приобретают неправильные пропорции.
Тени от оконной шторы
См. также
[ редактировать ]
- Грабли света
- Эффект черной капли
- Приложения свертки для более подробного физического и математического обсуждения теней.
- Тень Земли
- Гномон
- Оттенок
- Теневой кабинет
- Отображение теней в компьютерной 3D-графике.
- Теневые люди
- Игра теней
- Теньография или омбромания – искусство нанесения теней от руки.
- Сциография , искусство архитектурных теней.
- Тени в камуфляже
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Марш лун» . Архивировано из оригинала 28 июля 2015 года . Проверено 24 июня 2015 г.
- ^ Научный вопрос недели НАСА . Gsfc.nasa.gov (7 апреля 2006 г.). Проверено 26 апреля 2013 г.
- ^ «Молодой астроном улавливает тень, отбрасываемую Юпитером: Плохая астрономия» . Блоги.discovermagazine.com. 18 ноября 2011 года. Архивировано из оригинала 2 июля 2013 года . Проверено 27 мая 2013 г.
- ^ Дункан, Дж. К. (1906). «Юпитер, отбрасывающий тень» . Популярная астрономия . 14 : 123. Бибкод : 1906PA.....14..123D . Проверено 21 мая 2024 г.
- ^ «Лунное затмение против солнечного затмения» . www.moonconnection.com . Проверено 27 ноября 2019 г. .
- ^ Эдинбургский ежемесячный обзор . 1820. с. 372.
- ^ Филип Гиббс (1997) Возможны ли путешествия или общение со скоростью, превышающей скорость света? Архивировано 10 марта 2010 г. на сайте Wayback Machine math.ucr.edu.
- ^ Моэн, Уильям (14 августа 2013 г.). Полное руководство художника по рисованию головы . Кларксон Поттер/Десять Скоростей. ISBN 978-0-7704-3473-1 .
- ^ Доска вопросов – Вопросы о Свете . Pa.uky.edu. Проверено 26 апреля 2013 г.
- ^ Гоэлет, Огден младший (1994). Египетская Книга мертвых: Книга выхода днем: Папирус Ани (царского писца божественных подношений), написанный и иллюстрированный около 1250 г. до н.э. неизвестными писцами и художниками, включая остаток глав книг. о мертвых, известная как Фиванская редакция, составленная на основе древних текстов, восходящих к истокам египетской цивилизации (1-е изд.). Книги летописи. п. 152. ИСБН 0811807673 .
- ^ Цянь Чжан; и др. (2020). «Сбор энергии за счет теневого эффекта». Энергетика и экология. дои : 10.1039/D0EE00825G .
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Национальный | |
|---|---|
| Другой | |
