Sombra e Penumbra

São evidências da propagação retilínea da luz e explicadas de forma simples e objetiva pela óptica geométrica, que é um ramo da física que estuda os fenômenos luminosos e suas aplicações.
O princípio da propagação retilínea da luz diz que em um meio homogêneo e transparente, como o ar, a luz se propaga em linha reta. Uma das consequências ou aplicações desse comportamento da luz é a formação de sombra e penumbra, que se dá quando a luz encontra em seu caminho um objeto opaco (todo objeto que não permite a propagação da luz através de si).
O que determinará a formação de sombra ou penumbra será o tipo de fonte de luz, que pode ser uma fonte pontual ou extensa, vamos distinguir os dois casos:
1º: Fonte pontual (fonte de luz com dimensões pequenas em relação ao que vai iluminar):
Na figura 1, temos uma fonte pontual F e uma esfera opaca E.
Uma fonte pontual F emite luz em todas as direções. A esfera opaca E não permite que a luz se propague e dessa forma os raios luminosos não atingem a região atrás da esfera. Essa região não iluminada é denominada sombra.
Observe que a fonte F é pequena quando comparada às dimensões da esfera E, por isso dizemos que ela é uma fonte pontual ou puntiforme.
Observando a figura, nota-se que sombra é uma região onde há ausência de luz e ocorre quando a fonte luminosa é pontual.
2º Fonte extensa (fonte de luz com dimensões consideráveis em relação ao que vai iluminar):
Agora considere na figura 2 uma fonte de luz F extensa.
Com a fonte de luz extensa, pode-se observar na figura que existe uma região atrás do objeto opaco que recebe uma pequena intensidade de luz da fonte, não sendo totalmente escura, esta é denominada penumbra.

Logo, penumbra é uma região parcialmente iluminada e ocorre quando se tem uma fonte de luz extensa. Note que a fonte de luz e a esfera têm dimensões semelhantes e são quase do mesmo tamanho. Por isso, diz-se que a fonte é extensa.
Um fenômeno que se pode observar da Terra que tem origem através da