Quando a luz se propaga através de um meio homogêneo e transparente, ela o faz de modo retilíneo. Esse princípio é chamado de propagação retilínea e é possível de ser observado no cotidiano, como a formação de sombras e penumbras.
Tecnicamente, sombras são a prova de que a luz se propaga em linha reta nessa condições. Se um feixe de luz encontra um objeto opaco, raios não são capazes de trespassá-lo. Contudo, aqueles que “escapam” do choque direto continuam o seu trajeto ao longo do contorno desse objeto.
Assim sendo, a verdade é que objetos não “projetam” sua sombra. Trata-se exatamente do contrário: a luz se projeta a partir de um ponto ou uma área, e seus raios prosseguem de modo retilíneo nas condições citadas – exceto por aqueles que encontram objetos opacos em seu caminho. Trocando em miúdos, a sombra é exatamente o local onde não foi possível para a fonte projetar a sua luz.
A penumbra ocorre quando a fonte de luz não é apenas um ponto – e sim um segmento de reta, uma área ou vários pontos. Chama-se sombra a ausência total de luz e penumbra a iluminação parcial.
Exemplo de formação de sombra
Na figura abaixo, há um anteparo S, uma fonte de luz puntiforme F e um objeto opaco. A fonte F emite luz em várias direções, formando um cone de luz. Parte da luz atinge o objeto e não o atravessa. Assim sendo, a luz deixa de iluminar o local abaixo do objeto e a sombra resultante é tanto maior quanto maior for a distância entre a superfície onde a sombra é projetada e o objeto opaco que impediu os raios de atravessar.
A mancha escura delimitada pelos feixes de luz que tangenciam o objeto é denominada de sombra projetada. Quando a fonte de luz é um único ponto, não há formação de penumbra.
Exemplo de formação de sombra e penumbra
A formação de penumbra acontece quando a extensão da fonte de luz não é desprezível em relação às dimensões do objeto opaco e às distâncias envolvidas. Por exemplo, estrelas não são, de forma alguma, fontes de luz de extensão desprezível.
Entretanto, uma vez que encontram-se a distâncias inimagináveis da Terra, acabam por possuir, relativamente, uma área desprezível. À distância que estão, funcionam como uma fonte puntiforma. O Sol, por outro lado, está próximo o suficiente para funcionar com uma fonte extensa.
Quando isso ocorre, temos uma região onde nenhum dos raios, provenientes de qualquer ponto da fonte emissora, chegarão até a superfície de projeção: a região de sombra, que não recebe luz proveniente da fonte F.
A penumbra, por outro lado, ocorre ao redor da sombra. Nessa zona, raios provenientes de alguns dos pontos da fonte emissora de luz atingem a superfície de projeção – outros não. O resultado é uma área onde há alguma iluminação, embor atênue. Finalmente, há porções da superfície de projeção que acabam por receber raios de luz de todos os pontos da fonte – a região totalmente iluminada.
Sombra e penumbra nos eclipses
A palavra “eclipsar” pode ser entendida como “deixar de ver”. O fenômeno da sombra e penumbra, em escala planetária e astral, explica a origem dos eclipses. A fonte emissora é parcialmente interrompida pela interposição de um objeto entre o observador (nós, nesse caso) e o corpo celeste emissor de luz.
Eclipse solar
O eclipse solar ocorre quando a Lua nova posiciona-se entre o Sol e a Terra. Como ocorre com a penumbra, há uma pequena área do globo, móvel, onde o eclipse é total: nenhum raio de luz solar atinge essa área.
Em outros lugares, a Lua impede que alguns raios atinjam a Terra. Outros, contudo, permanecem. Como consequência, essas regiões ficam mais escuras, embora não escuras a ponto de serem comparadas com o período noturno.
Eclipse lunar
No eclipse lunar, é a própria Terra que impede que raios solares atinjam a Lua. Para quem está na Terra, isso significa que a Lua não pode ser vistas, ou apenas é visível de maneira tênue. Nas estações, esse período compreende a fase da Lua Nova.
Aqui não há penumbra: como a secção da Terra é muito maior que a da Lua, ao posicionar-se à frente de seu satélite, a Terra impede que quaisquer raios atinjam aquela superíficie.
Por: Carlos Artur Matos
