S. f. en Astronomie, signifie cette ombre faible qu'on observe dans les éclipses avant l'obscurcissement total, et avant la lumière totale. Ce mot vient des mots latins pene, presque, et umbra ombre. Voyez OMBRE.

La penombre est principalement sensible dans les éclipses de lune, car on voit cette planète s'obscurcir par degrés à mesure qu'elle avance vers la partie la plus épaisse de l'ombre de la terre ; au contraire il n'y a point à proprement parler de penombre dans les éclipses du soleil, car les parties du soleil qui se cachent à nos yeux, se cachent et s'obscurcissent tout d'un coup et sans dégradation. Cependant on peut dire que les endroits de la terre où une éclipse de soleil n'est pas totale, ont la penombre, parce qu'ils sont en effet dans l'ombre par rapport a la partie du soleil qui leur est cachée.

La penombre vient de la grandeur du disque du soleil ; car si cet astre n'était qu'un point lumineux, il n'y aurait qu'une ombre parfaite sans pénombre ; mais comme le soleil a un diamètre d'une certaine grandeur, il arrive que dans les éclipses certains endroits reçoivent la lumière d'une partie de son disque, sans être éclairés par le disque entier.

Ainsi, supposons que S soit le soleil (Pl. astronom. fig. 47.) que T soit la lune, et que l'ombre de cette dernière planète soit projetée sur un plan ; l'ombre vraie et propre de la lune T, savoir G H, sera environnée d'une ombre imparfaite ou penombre H I et G E, dont chaque portion est éclairée par quelque partie du disque du soleil.

Le degré de lumière ou d'obscurité est différent dans les différentes parties de la penombre, selon que ces parties sont éclairées par une partie plus ou moins grande du soleil. Ainsi de L en H et de E en G, la lumière diminue continuellement ; et dans les confins G et H la penombre se perd et se confond avec l'ombre même, comme elle se confond avec la lumière parfaite dans les confins E et L.

Il doit y avoir de la penombre dans toutes les éclipses, soit de soleil, soit de lune, soit d'autres planètes, premières ou secondaires ; mais l'effet de la penombre est principalement remarquable dans les éclipses de soleil, pour les raisons que nous allons rapporter. Dans les éclipses de lune, la terre est à la vérité entourée par la penombre ; mais la penombre ne nous est sensible que proche de l'ombre totale.

La raison de cela est que la penombre est fort faible à une distance considérable de l'ombre ; et comme la lune n'a pas par elle-même une lumière aussi vive à beaucoup près que celle du soleil, la diminution que son entrée dans la penombre cause à sa lumière, ne devient sensible que quand la penombre commence à être forte. Aussi rien n'est-il plus difficile que de déterminer dans les éclipses le moment où la lune entre dans la penombre, ce moment devrait être nécessairement incertain, et par conséquent différent pour chaque observateur ; l'effet de la penombre dans les éclipses de lune est si peu considérable, que la lune n'est point censée éclipsée toutes les fois qu'elle ne tombe que dans la penombre. Une autre difficulté qui empêche de reconnaitre l'instant de l'entrée dans la penombre, c'est que la face de la lune, même lorsqu'elle est entrée tout à fait dans l'ombre, n'est pas entièrement obscurcie, et est couverte d'une lumière rougeâtre qui empêche de la perdre entièrement de vue. Mais un astronome qui serait placé sur la lune dans le temps d'une éclipse de lune, verrait alors le soleil éclipsé, commencerait à voir une petite partie de son disque couverte si-tôt qu'il entrerait dans la penombre ; ainsi il déterminerait beaucoup plus exactement l'instant de l'entrée de la lune dans la penombre, que ne pourrait faire un observateur placé sur la terre.

Ainsi l'oeil placé en I ou en F verrait seulement le demi diamètre du soleil, le reste étant caché par la lune. Si l'oeil avançait de I vers H, il verrait continuellement une moindre partie du soleil, jusqu'à ce qu'enfin arrivé dans l'ombre parfaite, il cesserait totalement de voir cet astre.

C'est pour une semblable raison que nous avons des éclipses de soleil, quoique l'ombre de la lune ne touche pas la terre, pourvu que la penombre seulement l'atteigne ; et c'est de-là que vient la différence que l'on observe dans les éclipses de soleil, selon que la partie cachée par la penombre est plus ou moins grande, au lieu que les éclipses de lune paraissent les mêmes dans tous les endroits où elles sont visibles.

Quand l'ombre totale parvient jusqu'à la terre, on dit alors que l'éclipse du soleil est totale ou centrale ; quand il n'y a que la penombre qui touche la terre, l'éclipse est partiale. Voyez ECLIPSE.

La penombre s'étend à l'infini en longueur, parce qu'à chaque point du diamètre du soleil, il répand un espace infini en longueur, et qui est privé de la lumière de ce point, mais non de la lumière de tous les autres. Les deux extrémités ou tranchants de la penombre, sont formés par deux rayons tirés des deux extrémités du diamètre de la terre, et qui sont divergens : par conséquent la penombre augmente continuellement en largeur, et est aussi infinie en ce sens. Tout cet espace infini est la penombre, si on en excepte le triangle d'ombre qu'elle renferme.

Cet espace a la figure d'un trapèse, dont un des côtés est le diamètre de la terre ; le côté opposé, parallèle au diamètre de la terre, est une ligne infinie, c'est-à-dire la largeur de la penombre projetée à l'infini, et les deux autres côtés sont deux rayons tirés des extrémités du diamètre de la terre, aux extrémités du diamètre du soleil, et qui avant que d'arriver au soleil se croisent en un certain point, où ils font un angle égal au diamètre apparent du soleil ; cet angle peut être appelé angle de la penombre.

La penombre est d'autant plus grande que cet angle, c'est-à-dire que le diamètre apparent de l'astre est plus grand, la planète demeurant la même ; et si le diamètre de la planète augmente, l'astre demeurant le même, la penombre augmente.

M. de la Hire a examiné les différents degrés d'obscurité de la penombre, et les a représentés géométriquement par les ordonnées d'une courbe qui sont entr'elles comme les parties du disque du soleil qui éclairent un corps placé dans la penombre.

Voilà pour ainsi dire l'abrégé de la théorie géométrique de la penombre ; cette théorie peut s'appliquer non-seulement aux planètes éclairées par le soleil, mais à tout corps opaque éclairé par un corps lumineux. Au reste, il est bon de remarquer que l'expérience diffère ici de la théorie à beaucoup d'égards : les ombres d'un corps et leur penombre, telles qu'on les observe, ne suivent point les lois qu'elles paraitraient devoir suivre en considérant la chose mathématiquement. M. Maraldi, dans les mem. de l'acad. de 1723, nous a donné un recueil d'expériences sur ce sujet, un détail des bizarreries singulières auxquelles l'ombre et la penombre des corps sont sujettes. On trouvera à l'article OMBRE, un précis de ces expériences.