¿Puede el aire hacer sombras?

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Sí, el aire sí puede crear sombras. Una sombra se produce cuando un objeto en un haz de luz impide que parte de la luz continúe en la dirección de avance. Cuando el haz de luz golpea una pared o el suelo, se ve una forma más oscura donde menos luz golpea la superficie. Tanto la luz como la sombra, que es sólo la ausencia de luz, viajan a la superficie a la velocidad de la luz. Hay tres formas en que un objeto puede evitar que la luz continúe en la dirección de avance:

Absorción : la luz que incide sobre el objeto es absorbida y convertida en calor. Una mesa negra crea una sombra en la pared principalmente al absorber la luz que la golpea.

Reflexión : la luz que incide en el objeto se refleja en la superficie frontal y se redirige a otra parte de la habitación. Un cuenco plateado crea una sombra en la pared al reflejar la luz que incide en su superficie frontal.

Refracción La luz que incide en el objeto lo atraviesa, pero el objeto desvía la dirección de la luz. Si la dirección se dobla lo suficiente, la luz que pasa a través del objeto formará un ángulo fuera del haz que viaja hacia adelante. Como resultado, el rayo tendrá un punto oscuro; una sombra. Considere objetos completamente transparentes, como vasos de vidrio, botellas de agua o lentes de anteojos. Aunque estos objetos transparentes no absorben ni reflejan mucha luz, interactúan con la luz a través de la refracción. La refracción es lo que hace que las copas transparentes sean visibles para nuestros ojos. La refracción también permite que los objetos claros proyecten sombras. Quítese los anteojos y colóquelos sobre la mesa por la noche bajo la iluminación de una sola lámpara y verá una sombra distinta causada por los lentes transparentes.

Aunque el aire es casi perfectamente transparente, aún puede proyectar sombras a través de la refracción. El principio clave con respecto a la refracción es que la luz se desvía cuando el índice de refracción difiere de un lugar a otro. El aire y el vidrio son materiales diferentes y tienen diferentes índices de refracción. Por lo tanto, la luz se dobla cuando pasa del aire al vidrio, como en la superficie de una lente de vidrio. La refracción no ocurre dentro de una lente de vidrio porque el material dentro de la lente es uniforme. La refracción ocurre en la superficie de una lente de vidrio porque ese es el único lugar donde difiere el índice de refracción. El aire uniforme en sí mismo no puede refractar la luz y crear sombras porque el índice de refracción no difiere en ninguna parte. Pero, cuando diferentes regiones del aire tienen diferentes índices de refracción,

La forma más común de obtener un índice de refracción cambiante en diferentes regiones del aire es calentar el aire. A medida que el aire se calienta, se expande y cambia su índice de refracción. Por lo tanto, una bolsa de aire caliente junto a una bolsa de aire frío constituirá regiones con diferentes índices de refracción. La interfaz entre el aire frío y el aire caliente, por lo tanto, desviará la luz y causará sombras. Este efecto es más visible cuando la luz solar intensa y directa entra de lado a través de una ventana, pasa a través del aire frío del ambiente y luego pasa a través del aire caliente sobre un calentador. La sombra que crea este sistema de aire en la pared del fondo consiste en líneas ondulantes que imitan el movimiento turbulento del aire caliente a medida que asciende.

El índice de refracción del aire también cambia a medida que cambia la presión y la composición, por lo que estos efectos también pueden provocar sombras en el aire. Por ejemplo, las variaciones de presión provocadas por un avión surcando el aire pueden generar sombras. Además, los gases que se expulsan al aire ambiente crean variaciones espaciales en el aire y, por lo tanto, provocan variaciones en el índice de refracción que provocan sombras.

La capacidad del aire no uniforme para crear sombras se utiliza con gran ventaja en la técnica de imagen conocida como fotografía schlieren. En la fotografía schlieren, las sombras se utilizan para trazar con precisión las variaciones en el aire.

Además de la excelente respuesta de V.Joe sobre la refracción, quiero agregar que el aire bloquea (absorbe, no refracta) directamente parte de la luz infrarroja y ultravioleta.

Si sus ojos pudieran ver la luz en los espectros infrarrojo y ultravioleta, el aire parecería parcialmente opaco en esas longitudes de onda. La superficie de la tierra está en la 'sombra' infrarroja y ultravioleta de la atmósfera.

Si las partículas de aire son lo suficientemente densas o están agrupadas, entonces sí. Las sombras no se crean tanto como se proyectan, como mirarse en un espejo. El reflejo es exactamente eso, un reflejo, si la luz no puede penetrar un objeto, por lo tanto, lo rodea. Para el observador parece una sombra o un reflejo.

Versión simplificada: ¿Cuándo sucede esto con el aire? Cuando las partículas en el aire tienen una mayor concentración que las partículas ligeras.