Ombre sfumate - Risposta 37 ad American Moon

Domanda 37 - Visto che il sole, trovandosi a milioni di chilometri di distanza, deve fare delle ombre nette sul terreno, sai spiegare perchè invece in queste foto, tutto attorno all'ombra dell'astronauta, c'è un contorno fortemente sfumato?

Risposta sintetica: Non è vero che il sole fa ombre nette, perché oltre a essere molto distante è anche molto grande e appare come un disco di una certa dimensione. Un oggetto, lungo i suoi bordi, può oscurare il disco solare solo parzialmente, formando una zona d’ombra sfumata detta penombra.

Risposta dettagliata:

Prima di parlare delle ombre degli astronauti, vediamo che tipo di ombre fa il sole in generale.

Per esempio, quando la Luna, nella sua orbita attorno alla Terra, si frappone tra il Sole e la Terra, si verifica il noto fenomeno dell’eclissi di sole, in cui la Luna proietta la sua ombra sulla Terra. Quest’ombra è composta da una parte centrale, l’ombra propriamente detta, e da una zona periferica evanescente, chiamata penombra. L’effetto complessivo è quello di un’ombra sfumata, visibile nella sua interezza soltanto dallo spazio.

(fonte)

La sfumatura della penombra non può essere causata dall’atmosfera, perché fra la Terra e la Luna c’è il vuoto. L’atmosfera terrestre è solo una sottile pellicina rispetto alle enormi distanze in gioco.

Sebbene l’intera penombra sia visibile solo dallo spazio, i suoi effetti sono ben visibili dagli osservatori a terra. Chi ha avuto il privilegio di assistere a un’eclissi totale, infatti, sa bene che il passaggio da luce a ombra è graduale e dura diversi minuti. Questo è dovuto proprio alla penombra. Mentre la Luna si muove nella sua orbita, la sua ombra/penombra si sposta lungo la superficie terrestre, facendo un certo percorso. Un osservatore che si trova lungo il percorso dell’ombra entrerà prima nella penombra e percepirà un calo progressivo della luce ambientale, poi nell’ombra propriamente detta, in cui vedrà il massimo del buio, infine tornerà nella penombra e vedrà la luce ritornare lentamente ai livelli normali.

Questo succede perché, dal punto di vista dell’osservatore a terra, la Luna copre gradualmente il Sole (penombra), poi lo occlude totalmente (ombra vera e propria), infine lo scopre altrettanto gradualmente (penombra).

Pertanto la premessa della domanda, il sole deve fare ombre nette sul terreno, è semplicemente falsa. Se fosse vera, l’ombra della Luna dovrebbe essere un cerchio coi bordi netti e gli osservatori a terra dovrebbero percepire un passaggio istantaneo dal giorno alla notte e viceversa, come se Dio spegnesse la luce e la riaccendesse dopo qualche minuto.

Il fatto che il Sole si trovi a milioni di chilometri di distanza è irrilevante, perché ha un diametro di più di un milione di chilometri, più di cento volte la Terra. Per questo, nonostante la distanza, esso ci appare come un cerchio di una certa dimensione, il disco solare venerato da antichi popoli di tutto il mondo.
Qualunque fonte di luce che abbia un’estensione (il sole, la luna, una lampada, un pannello riflettente), che non sia quindi un semplice puntino luminoso, produce una penombra sfumata. È una questione puramente geometrica, riassunta nel seguente schema:

Gli stessi concetti si applicano a persone e oggetti sulla Terra, nonché agli astronauti sulla Luna, con le dovute proporzioni. Chiunque può uscire all’aperto in una giornata di sole e verificare di persona che le ombre, compresa la propria, sono tutte più o meno sfumate.

Più l’oggetto è vicino alla sua ombra, più la sfumatura sarà impercettibile e l’ombra sembrerà netta. Viceversa, più l’oggetto è lontano dalla sua ombra, più la sfumatura sarà evidente. Quando il sole è basso, all’alba o al tramonto, le ombre sono lunghe e arrivano a notevoli distanze dalle persone e dagli oggetti che le producono, quindi appaiono notevolmente sfumate lungo i contorni.

Questo è il motivo per cui nelle foto dell’Apollo 12 mostrate in American Moon le ombre degli astronauti sono molto sfumate: in quel momento il sole era molto basso sull’orizzonte.

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