Come detto da John Rennie, ha a che fare con la sfocatura delle ombre. Tuttavia, questo da solo non lo spiega del tutto.

Facciamolo con l'effettiva sfocatura:

Ho simulato l'ombra sfocando ogni modellare e moltiplicare i valori di luminosità ¹ . Ecco il file GIMP, così puoi vedere esattamente come spostare le forme intorno a te stesso.

Non credo che diresti che ci sono piegature in corso, almeno per me il bordo del libro sembra ancora perfettamente dritto.

Allora, cosa sta succedendo nel tuo esperimento, allora?

Risposta non lineare è la risposta. In particolare nel tuo video, la parete illuminata direttamente dal sole è sovraesposta, ovvero indipendentemente dalla "luminosità esatta", il valore dei pixel è bianco puro. Per le ombre scure, la soppressione del rumore della fotocamera ritaglia i valori sul nero. Possiamo simulare questo per l'immagine sopra:

Ora che assomiglia molto al tuo video, non è vero?

A occhi nudi , normalmente non lo noterai, perché i nostri occhi sono in qualche modo addestrati a compensare l'effetto, motivo per cui nulla sembra piegato nell'immagine non elaborata. Questo fallisce solo in condizioni di luce piuttosto estreme: probabilmente, la maggior parte della tua stanza è buia, con un fascio di luce piuttosto stretto che crea una gamma di luminosità molto ampia. Quindi, anche gli occhi si comportano in modo troppo non lineare e il cervello non può più ricostruire come sarebbero state le forme senza la sfocatura.

In realtà, ovviamente, la topografia della luminosità è sempre la stessa, come si vede dalla quantizzazione. la tavolozza dei colori:

¹ Per simulare correttamente le ombre, è necessario utilizzare la convoluzione di l'intera apertura, con la forma del sole come un nocciolo. Come osserva Ilmari Karonen, questo fa una differenza rilevante: la convoluzione di un prodotto di due ombre nette $ A $ e $ B $ con il kernel sfocato $ K $ è

$$ \ begin {allineato} C (\ mathbf {x}) = & \ int _ {\ mathbb {R} ^ 2} \! \ mathrm {d} {\ mathbf {x '}} \: \ Bigl ( A (\ mathbf {x} - \ mathbf {x} ') \ cdot B (\ mathbf {x} - \ mathbf {x'}) \ Bigr) \ cdot K (\ mathbf {x} ') \\ = & \ mathrm {IFT} \ left (\ backslash {\ mathbf {k}} \ to \ mathrm {FT} \ Bigl (\ backslash \ mathbf {x} '\ to A (\ mathbf {x}') \ cdot B ( \ mathbf {x} ') \ Bigr) (\ mathbf {k}) \ cdot \ tilde {K} (\ mathbf {k}) \ right) (\ mathbf {x}) \ end {allineato} $$

mentre la sfocatura separata produce

$$ \ begin {align} D (\ mathbf {x}) = & \ left (\ int _ {\ mathbb {R} ^ 2} \! \ mathrm {d} {\ mathbf {x '}} \: A (\ mathbf {x} - \ mathbf {x}') \ cdot K (\ mathbf {x} ') \ right) \ cdot \ int _ {\ mathbb {R} ^ 2} \! \ Mathrm {d} {\ mathbf {x '}} \: B (\ mathbf {x} - \ mathbf {x'}) \ cdot K (\ mathbf {x} ') \ \ = & \ mathrm {IFT} \ left (\ backslash {\ mathbf {k}} \ to \ tilde {A} (\ mathbf {k}) \ cdot \ tilde {K} (\ mathbf {k}) \ right) (\ mathbf {x}) \ cdot \ mathrm {IFT} \ left (\ backslash {\ mathbf {k}} \ to \ tilde {B} (\ mathbf {k}) \ cdot \ tilde {K} (\ mathbf {k}) \ right) (\ mathbf {x}). \ end {align} $$

Se eseguiamo questo per una fessura stretta di larghezza $ w $ tra due ombre ( quasi un picco di Dirac), la trasformata di Fourier del prodotto può essere approssimata da una costante proporzionale a $ w $, mentre $ \ mathrm {FT} $ di ciascuna ombra rimane $ \ mathrm {sinc} $ - a forma di, quindi se prendiamo la serie di Taylor per la sovrapposizione stretta mostra che la luminosità decadrà solo come $ \ sqrt {w} $, cioè rimarrà più luminosa a distanze ravvicinate, il che ovviamente sopprime il rigonfiamento.

E in effetti, se sfociamo correttamente entrambe le ombre insieme , anche senza alcuna non linearità, otteniamo molto di più di un "effetto ponte":

Ma non sembra ancora così "voluminoso" come quello che si vede nel tuo video.

È perché il Sole non è una sorgente puntiforme, quindi i bordi delle ombre sono leggermente sfocati. Questo è il mio tentativo piuttosto rozzo di mostrare perché questo accade:

Ci sono diagrammi di gran lunga migliori nell'articolo di Wikipedia su l'ombra che spiega cosa sta succedendo. La parte sfocata sul bordo dell'ombra è chiamata penombra.

Il motivo per cui vedi il rigonfiamento dove si avvicinano le ombre è dovuto alla penombra e al fatto che l'occhio umano non è eccezionale nel gestire il contrasto. Quando le due ombre si avvicinano, ma prima di toccarsi, le loro penombre (penombre?) Si sovrappongono. Ciò significa che la regione tra le ombre è più scura rispetto al resto della penombra. Segue un altro diagramma piuttosto rozzo:

Questo non è un grande diagramma perché la densità della penombra non è costante, ma piuttosto sfumature dal nero al bianco attraverso la sua larghezza. Tuttavia Google Draw non esegue riempimenti sfumati, quindi sono bloccato con una rappresentazione piuttosto scadente. Ad ogni modo, dovrebbe essere ovvio che dove le penombre si sovrappongono si scuriscono a vicenda, quindi la regione tra le due ombre diventa più scura. Poiché l'occhio non è bravo a gestire un'ampia gamma di contrasto, sembra che le ombre si siano gonfiate l'una verso l'altra.

Credo che troverai la causa della diffrazione, come descritto in questo articolo. La foto mostra un effetto simile quando si tengono due dita vicine.

Effetto goccia nera descritto in Sky and Telescope

Mettendo insieme il gomito e il libro, crei uno schema di diffrazione come si può vedere in l'immagine nell'articolo qui sotto, una luce più brillante al centro con bande nere su entrambi i lati. Man mano che le avvicini ancora di più, le bande nere si avvicinano. Questo è il motivo per cui sembrano improvvisamente "saltare" l'uno verso l'altro.

Immagine del modello di diffrazione standard

Non garantisco che questa sia la risposta corretta, ma puoi verificarla praticamente.

I raggi di luce che causano l'ombra della tua mano e quella del tuo libro non sono paralleli. Il rigonfiamento delle ombre quando sono vicine l'una all'altra, significa che entrambe le ombre sporgenti sono del gomito. Quindi, nel punto in cui il tuo gomito è vicino al tuo libro, due sorgenti di luce (o flessione della luce in modo tale che raggi di luce non paralleli agiscano sul gomito causando due ombre) agiscono sul gomito.

Penso che anche tu lo abbia indovinato. Puoi verificarlo facendo due cose:

1. Aprendo la finestra in modo che la luce diretta possa cadere. Questo dirà se la flessione è causata dalla finestra di vetro.
2. Modifica dell'altezza del libro e del gomito rispetto. la finestra. Prova a vedere se l'effetto viene osservato a tutte le altezze.

Per coincidenza, recentemente mi sono chiesto un effetto simile in cui se focalizzi l'occhio su un oggetto vicino, ad esempio, il tuo dito, gli oggetti dietro di esso in lontananza sembrano curvarsi / distorti attorno al bordo del tuo dito. Sembra terribilmente correlato ...

Hai ragione, sono correlati. Questo è un altro effetto di diffrazione. Stai vedendo la diffrazione del bordo singolo, noto anche come effetto del bordo del coltello. Ecco una pagina web che lo descrive.

La luce che passa molto vicino al tuo dito viene deviata. Poiché la direzione è cambiata, sembra provenire da un posto diverso.

Provalo in una stanza con uno di quei ventilatori a soffitto con quattro lampadine. Le molteplici fonti di luce producono più ombre chiaramente visibili e puoi vedere questo tipo di fenomeno avere effetto. Quando le ombre si sovrappongono, dà questo aspetto e produce i fenomeni di cui si parla. In situazioni normali, le molteplici fonti di luce incontrate possono spesso essere la luce riflessa dalle pareti e dagli oggetti vicini, qualsiasi cosa sia bianca o di colore più chiaro. Le ombre multiple prodotte sono così deboli che non sono nemmeno visibili fino a quando non si sovrappongono ad altre ombre. Fonti di luce da diverse angolazioni producono più ombre. Quando il gomito si sposta verso il libro, ad esempio, più ombre di entrambi gli oggetti si sovrappongono dove sembrano combinarsi. Quello che sembra il bordo dell'ombra di un singolo oggetto è il bordo del punto in cui gli strati di ombre si sovrappongono maggiormente.