[598] Schatten. Wenn Licht einer Lichtquelle auf absorbierende oder reflektierende Körper trifft, so entsteht hinter diesen ein lichtärmeres Gebiet, der Schattenraum. Auf einer den Schattenraum durchschneidenden lichtauffangenden Fläche, dem »Schirm«, entsteht der Schatten des Körpers.[598]
Die Schattenumrisse entsprechen der geradlinigen Fortpflanzung des Lichts in von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen, indem sie bei gröberer Betrachtung den Schattenraum als ein Konoid erscheinen lassen, das von den gemeinsamen Tangenten des leuchtenden und des beleuchteten Körpers umgrenzt wird. Ueber Abweichungen der Lichtfortpflanzung von dieser Regel der Schattenbegrenzung s. Licht (Beugung des Lichtes). Je nach dem Verhältnis der Ausdehnungen der Lichtquelle und des beleuchteten Körpers und je nachdem man den Schattenraum durch die inneren oder äußeren gemeinschaftlichen Tangenten begrenzt, sind verschiedene Formen des Schattenraums und Arten des Schattens zu unterscheiden: divergente und konvergente Schattenräume, Kern-, Scheitel-, Halbschatten. Schatten, die auf der belichteten Seite des schattenwerfenden Körpers gebildet werden durch den Schatten vorspringender Teile, heißen Schlagschatten. Von besonderem Interesse sind die Schatten der von der Sonne beleuchteten Körper. Hat eine Kugel vom Radius r, der erheblich kleiner ist als der Radius R der Sonne, von dieser die Entfernung e, so entsteht hinter der Kugel ein konvergenter Kernschattenkegel von der Länge l = r e : (R – r) oder sehr annähernd l = r e : R. Für die Körper in der mittleren Entfernung e unsrer Erde oder unsers Mondes ist daher nahe übereinstimmend l = 115 r, oder der Achsenwinkel des Kernschattenkegels hat dieselbe Größe wie der Winkel, unter welchem uns der Sonnendurchmesser erscheint. Die Länge des Mondschattenkegels kommt im Mittel der Entfernung von Erde und Mond sehr nahe, daher die totalen Sonnenfinsternisse nur für ein kleines Gebiet der Erdoberfläche sichtbar werden und dann nur annulare Finsternisse entstehen, wenn die Spitze des Kernschattenkegels nicht bis zur Erdoberfläche reicht. Auch der Kegel der inneren Tangenten der zwei Kugeln, der sich hinter der beleuchteten Kugel divergent erweitert, besitzt einen ebenso großen Achsenwinkel; er begrenzt das Gebiet des den Kernschatten umgebenden Halbschattens. Die vom Halbschatten des Mondes getroffenen Teile der Erdoberfläche haben partiale Sonnenfinsternis (s. Finsternisse). Der Kernschatten- und Halbschattenraum irdischer Objekte bewirken gewöhnlich zusammen die Erscheinung von an den Rändern verschwommenen Schatten. Im elektrischen Licht, falls die Lichtquelle mehr punktförmig ist, ist der Halbschatten sehr schmal, die Schattenränder sind scharf. Wenn beim Aufgang oder Untergang der Sonne ein auf einem hohen Berge stehender Mensch seinen Schatten auf eine seine Nebelschicht wirst, so bildet der Scheitelschatten zusammen mit dem Halbschatten einen langen, mit der Entfernung sich erweiternden Trichter und ist nur dem in der Achse des Trichters Stehenden deutlich sichtbar. Dieser mit der Entfernung wachsende Schatten erhebt sich über dem als Kernschatten mit der Entfernung verjüngten Bergesschatten und erzeugt die phantomhafte Erscheinung des »Brockengespenstes«, zuweilen begleitet vom »Ring des Ulloa«.
A. Schmidt.