Umbra, penumbra y antumbra
La umbra, la penumbra y la antumbra son tres partes distintas de una sombra, creadas cuando una fuente de luz incide sobre un objeto opaco. Estas regiones se definen por el grado en que la fuente de luz queda oculta por el objeto. Suponiendo la ausencia de difracción y una fuente de luz colimada (como una fuente puntual), solo se proyecta la umbra.[1]
Estos nombres se utilizan con mayor frecuencia para describir las sombras proyectadas por cuerpos celestes durante los eclipses, aunque también se aplican en otros contextos, como en la descripción de manchas solares o en la proyección de sombras cotidianas.
Umbra
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La umbra (del latín umbra, "sombra") es la región más profunda y oscura de una sombra, donde la fuente de luz está completamente bloqueada por el objeto oclusivo (el cuerpo que proyecta la sombra). Un observador situado en la umbra experimenta un eclipse total del cuerpo luminoso.[1]
La umbra de un cuerpo redondo que ocluye una fuente de luz redonda tiene forma de cono circular recto. Para un observador situado en el vértice del cono, los discos del cuerpo oclusivo y de la fuente de luz tienen exactamente el mismo tamaño aparente. La distancia desde la Luna hasta el vértice de su umbra es aproximadamente igual a la distancia media entre la Luna y la Tierra (unos 384,402 km). Dado que el diámetro de la Tierra es aproximadamente 3.7 veces el de la Luna, su cono de umbra se extiende mucho más: alrededor de 1,400,000 km (casi 870,000 millas), superando con creces la órbita de la Luna.[2]
Características
[editar]- En un eclipse solar, la umbra de la Luna proyectada sobre la Tierra tiene un diámetro máximo de unos 270 km (170 millas).[1]
- En un eclipse lunar, la Luna entra por completo en la umbra de la Tierra, adquiriendo un característico tono rojizo por la refracción de la luz solar en la atmósfera terrestre.
- La umbra es una región de oscuridad total; no llega luz directa desde la fuente.
Penumbra
[editar]La penumbra (del latín paene, "casi", y umbra, "sombra") es la región donde solo una parte de la fuente de luz está oscurecida por el cuerpo oclusivo. Un observador en la penumbra experimenta un eclipse parcial: parte del disco de la fuente permanece visible mientras que otra parte está oculta.[1]
Una definición alternativa, utilizada por la Instalación de Navegación e Información Auxiliar de la NASA (NAIF), considera que la penumbra es la región donde se oculta parte o la totalidad de la fuente de luz. En esta definición, la umbra es un subconjunto de la penumbra.[3]
Características
[editar]- La penumbra rodea completamente la umbra.
- En un eclipse solar, los observadores situados en la penumbra de la Luna ven un eclipse parcial, con la Luna cubriendo solo una porción del Sol.
- La penumbra es gradual: la fracción de la fuente oculta aumenta a medida que uno se acerca a la umbra.
- En iluminación cotidiana, la penumbra es la zona de sombra "suave" o "difusa" que rodea la umbra más oscura.
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Antumbra
[editar]La antumbra (del latín ante, "antes", y umbra, "sombra") es la región desde la cual el cuerpo oclusivo aparece completamente dentro del disco de la fuente de luz, pero sin llegar a cubrirlo por completo. Un observador en la antumbra experimenta un eclipse anular: se ve un anillo brillante de luz alrededor del cuerpo eclipsante.[4]
La antumbra se forma cuando la fuente de luz tiene un diámetro aparente mayor que el cuerpo oclusivo. Si el observador se acerca a la fuente de luz (o se aleja del objeto oclusivo), el tamaño aparente del objeto oclusivo disminuye, y la antumbra da paso a una penumbra o, si se aleja lo suficiente, a una umbra.[4]
Características
[editar]- La antumbra se extiende más allá del vértice del cono de umbra.
- En un eclipse solar anular, la Luna está demasiado lejos de la Tierra para cubrir completamente el disco solar, dejando visible un "anillo de fuego".
- La antumbra no existe en los eclipses lunares, ya que la Tierra es siempre más grande que la Luna y su umbra se extiende mucho más allá de la órbita lunar.
Tabla comparativa
[editar]| Característica | Umbra | Penumbra | Antumbra |
|---|---|---|---|
| Ocultación de la fuente | Total (100%) | Parcial (0% < ocultación < 100%) | Anular (el objeto está dentro del disco, sin cubrirlo totalmente) |
| Tipo de eclipse | Total | Parcial | Anular |
| Forma de la región | Cono (punta hacia la fuente) | Región cónica divergente | Región cónica divergente más allá de la umbra |
| Existencia en eclipses solares | Sí (estrecha, solo en una pequeña zona de la Tierra) | Sí (amplia, abarca gran parte de la Tierra) | Sí (cuando la Luna está cerca del apogeo) |
| Existencia en eclipses lunares | Sí (la Luna entra completamente en ella) | Sí (la Luna entra parcialmente) | No (la Tierra es siempre más grande en apariencia que la Luna) |
| Brillo relativo | Oscuridad total (sin luz directa) | Oscuridad parcial (gradual) | Anillo brillante alrededor del objeto |
Aplicaciones y fenómenos relacionados
[editar]Eclipses
[editar]El estudio de la umbra, penumbra y antumbra es fundamental para predecir y clasificar los eclipses:[1]
- Eclipse solar total: ocurre cuando el observador se encuentra en la umbra de la Luna.
- Eclipse solar parcial: ocurre cuando el observador se encuentra en la penumbra de la Luna.
- Eclipse solar anular: ocurre cuando el observador se encuentra en la antumbra de la Luna.
- Eclipse lunar total: ocurre cuando la Luna entra completamente en la umbra de la Tierra.
- Eclipse lunar parcial: ocurre cuando solo una parte de la Luna entra en la umbra terrestre.
Manchas solares
[editar]En la observación de manchas solares, los términos umbra y penumbra se utilizan para describir las regiones de la mancha:
- Umbra: la región central más oscura, más fría y con campos magnéticos más intensos.
- Penumbra: la región exterior más clara, con filamentos radiales y temperaturas intermedias.[5]
Fotografía y gráficos 3D
[editar]En gráficos por computadora y fotografía, la umbra, penumbra y antumbra se utilizan para renderizar sombras realistas:
- La umbra es la sombra dura (hard shadow).
- La penumbra es la sombra suave (soft shadow) creada por fuentes de luz extendidas.
- Los algoritmos de sombreado avanzados (soft shadow mapping) calculan estas regiones para mejorar el realismo.
Astronomía de exoplanetas
[editar]El estudio de las curvas de luz de tránsitos de exoplanetas utiliza conceptos análogos a la penumbra para determinar la presencia de atmósferas. El oscurecimiento gradual durante el tránsito de un exoplaneta (similar a una penumbra) puede indicar la presencia de una atmósfera que refracta parte de la luz estelar.[6]
Véase también
[editar]Referencias
[editar]- 1 2 3 4 5 NASA. «Glossary of Solar Eclipse Terms». eclipse.gsfc.nasa.gov (en inglés). Consultado el 23 de abril de 2026.
- ↑ Pogge, Richard. «Lecture 9: Eclipses of the Sun & Moon». Astronomy 161: An Introduction to Solar System Astronomy (en inglés). Ohio State University. Consultado el 16 de julio de 2015.
- ↑ NASA NAIF. «Event Finding Subsystem Preview» (en inglés). Consultado el 23 de abril de 2026.
- 1 2 «Eclipses: What Is the Antumbra?». timeanddate.com (en inglés). Consultado el 26 de mayo de 2019.
- ↑ Thomas, J. H. (2004). «The Structure of Sunspots». Annual Review of Astronomy and Astrophysics (en inglés) 42 (1): 517-548. doi:10.1146/annurev.astro.42.010803.115226.
- ↑ Madhusudhan, Nikku (2019). «Atmospheric characterization of exoplanets». Annual Review of Astronomy and Astrophysics (en inglés) 57: 617-663. doi:10.1146/annurev-astro-081817-051846.
Enlaces externos
[editar]- NASA Eclipse Web Site – Información completa sobre eclipses de la NASA (en inglés)
- Guide to Solar and Lunar Eclipses – Guía interactiva de eclipses (en inglés)
- Video explicativo: Umbra, Penumbra y Antumbra – Canal de divulgación (en inglés)
| Control de autoridades |
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Datos: Q1068535