Zunehmende Schattenunschärfe unter direkter Sonneneinstrahlung

hallo,

ich hab mir in der vergangenheit schon öfter die frage gestellt welcher mechanismus der schattenunschärfe unter direkter sonnenlichteinstrahlung zu grunde liegt, ich habe natürlich ein paar eigene überlegungen zu denen ich gleich kommen werde, ich weiß halt nur nicht sorecht wonach ich googeln soll udn hab es der faulheit halber auch gleich gelassen :D

es geht um folgendes

dem einen oder anderen ist es womöglich schon aufgefallen, von hohen gebäuden oder auch bäumen ist der schatten - es geht um direkte sonnenlichteinstrahlung - am fuße der objekte viel schärfer und wird mit der entfernung zum objekt immer weicher und ich frage mich halt welches 'phänomen' dafür verantwortlich ist

ich kann mir persönlich nicht vorstellen das es daran liegt das die sonne eine 'kugel' ist, da ich der meinung bin das die sonne mit eienr entfernung von schlappen 149,6 millionen kilometern im mittel gegenüber der größe von objekten auf der erde einfach in keinem verhältnis steht

wenn der erdschatten auf den mond 'fällt' mag das vllcht noch ein faktor sein, da die erde mit rund 12.756 km einen schatten auf den ca. 384.400 km entfernten mond werfen kann, wenn die drei objekte günstig zueinander stehen, aber auf der erde selbst :ask:

dann hatte ich überlegt ob es vllcht an den 'kanten' der objekte liegt, das womöglich das licht an den 'kanten' gebeugt wird und dies halt mit zunehmender distanz - objekt <-> erdboden - stärker, also wenn man die silhouetten betrachtet,.. kann ich mir aber auch wieder nicht vorstellen da wolkenschatten extrem verschmiert sind und wolken keine wirklichen 'kanten' haben wie solide objekte (bäume, häuser etc)

dann käme für mich eigntlch nur noch die atmosphäre als grund in frage, das die elektromagnetischen strahlen halt an der atmosphäre gestreut werden..

aber würde das nicht implizieren das auf dem mond die schatten schärfer wären?

gut, ich war noch nie dort udn hohe gebäude gibt es auf dem mond auch nicht :D aber als gedankenexperiment, wie würden dort 'im vakuum schwebende - wolken schatten werfen, oder halt hohe gebäude? wären dort die schatten schärfer?

besseres beispiel find ich grad nicht

Muss wohl mit der Atmosphäre der Erde zusammenhängen, denn auf dem Mond sollen Schatten ganz scharf sein, Schlagschatten.

@LuciaFackel

oha, echt? nennt man die richtig schlagschatten?

jetz komm ich mir doof vor :D

ich hab das nur mal aufgeschnappt, ich weiss das nicht wirklich. ;) @canpornpoppy

@LuciaFackel

hm, ich denke das erklärt nicht ganz den verschmierten effekt, es geht zwar im wiki-artikel auch um punktlichtquellen und schattenprojektionen, halbschatten und kernschatten, so wie man das zur mond- und sonnenfinsternis betrachtet, aber nicht in der skala sonnenlicheinstrahlung und verhältnismäßig kleine objekte wie eben häuser, laternen, bäume oder ähnliches.. bin aber fasst der meinung das es mit der atmosphäre zusammenhängt, wie es sich auf dem mond verhält wüsst ich dann aber gern ^^

weil, wären die schatten auf dem mond mit zunehmnder entfernung auch unschärfer, kann es nicht (nur) an der atmosphäre liegen, dann würde es wohl wirklich daran liegen das die sonne eine 'kugel' ist oder ansatzweise(?) als punktlichtquelle gesehen werden kann, ich kann mir dabei nur nicht das verhältnis der distanzen erklären bzw finde es unpassend

:)

Durch das Wasser in der Luft werden die Schatten unscharf. Auf dem Mond hingegen sind sie natürlich gestochen scharf.

@canpornpoppy

Erst mal: Auf dem Mond hat man genau den gleichen Effekt wie auf der Erde, mit der Atmosphähe hat das nix zu tun. @LuciaFackel hat das wahrscheinlich in einer Diskussion über die Mondlandung aufgeschnappt, da hört man dieses falsche Argument öfters.
(Und wie ich grade sehe, ist sie nicht die einzige im Thread)

Der Grund ist einfach, dass die Sonne kein Punkt ist, sondern über 1 Million km groß. Trotz der großen Entfernung zur Erde ist sie, von der Erde aus betrachtet, eine Scheibe von immerhin 0,5° Durchmesser.

Wenn du hinter einem Gebäude stehst, und die Sonne wird vom Gebäude verdeckt, befindest du dich im Schatten, auch Kernschatten genannt. Es gibt aber auch Orte, an denen die Sonne nur teilweise vom Gebäude verdekct wird, diese Bereiche nennt man dann Halbschatten. Der Halbschatten-Bereich beginnt an der Gebäudekante und öffnet sich in einem Winkel von eben diesen 0,5°.

Und bei schmalen Objekten wie einer Laterne kommt man schnell zu dem Punkt, wo es gar keinen Kernschatten mehr gibt, und deshalb nur noch der verschwommene Halbschatten vorhanden ist.

Also so:
Rot ist Kernschatten, Gelb ist Halbschatten.



Frage geklärt?

Eine kleine Rechnung:

Sonnenradius:
ca 700.000.000 m

Abstand zur Sonne:
ca. 150.000.000.000 m

Winkel zwischen der Parallel zur Achse zwischen Sonne und Erde verlaufenden Strahlung und der vom Rand:
700.000.000 / 150.000.000.000 = sin (a)

a = 0,27°

Der Winkel zwischen den beiden äußersten Strahlen ist b = 2a also b = 0,54°.

Betrachten wir jetzt verschieden lange Schatten und die "Unschärfe", die durch diesen Winkel entsteht:
Länge Abweichung
0,01 m -> 0,00009 m ca 0,1 mm
0,1 m -> 0,0009 m ca 1 mm
1 m -> 0,009 m ca 10 mm

Also spielt die Ausdehnung der Sonne doch eine Rolle.

okay, hätte nicht gedacht das der effekt so deutlich ist, bei der distanz und den 'kleinen' objekten, dann sind die schatten auf venus und merkur wohl noch deutlich unschärfer als auf mars und jupiter

@canpornpoppy
ich denke das hängt mit der entfernung zusammen.

vom sockel bis zum boden ist die entfernung sehr gering, wodurch das licht nicht genug platz bekommt um zu streuen.

MareTranquil schrieb am 30.04.2012:mit der Atmosphähe hat das nix zu tun.

Warum hat das nichts mit Streulicht zu tun? Klar ist Deine Erklärung zur Ausdehnung der Sonne korrekt, aber zusätzlich gibt es doch den Effekt des Streulichtes, das an anderen Objekten reflektiert wird?

@kleinundgrün
Das Streulicht sorgt aber nur dafür, dass es im Kernschatten nicht vollständig dunkel ist. An der Schattenkante ändert das eher nichts.

Was noch zu Unschärfe der Schattenkante auch im Kernschattenbereich führt sind Beugungseffekte am Gegenstand.

@Zotteltier
Hm, danke.
Aber hat nicht der TE ursprünglich gemeint, dass mit zunehmender Entfernung des Schattens zu dem Objekt dieser immer "verwaschener" wird? Und je näher ich am Objekt bin, um so weniger direkte Sichtlinien habe ich doch zu anderen Objekten und damit auch weniger Streulicht - oder unterliege ich da einem Denkfehler?

@kleinundgrün

kleinundgrün schrieb:Aber hat nicht der TE ursprünglich gemeint, dass mit zunehmender Entfernung des Schattens zu dem Objekt dieser immer "verwaschener" wird?

Ja klar.

kleinundgrün schrieb:Und je näher ich am Objekt bin, um so weniger direkte Sichtlinien habe ich doch zu anderen Objekten und damit auch weniger Streulicht - oder unterliege ich da einem Denkfehler?

Prinzipiell richtig (auch wenn das nur SEHR nah am Objekt einen Unrerschied machen dürfte).
Aber das hat nur einen Einfluss auf die Helligkeit. Mit der Schattenschärfe hat das nichts zu tun.