«Потемневшем небом» — почему пишется буква «е», а не «и»?

В словосочетании «потемневшем небом» допущена грамматическая ошибка. Правильно будет «потемневшим небом» или «потемневшем небе» — в зависимости от падежа.

Чтобы понять, почему в одном случае пишется буква «е», а в другом — «и», нужно определить падеж причастия и существительного, с которым оно согласуется.

1. «На потемневшем небе» — пишется «е».

Слово «потемневшем» — это действительное причастие прошедшего времени, образованное от глагола «потемнеть».

Оно стоит в предложном падеже, единственном числе, среднем роде и согласуется с существительным «небе».

Задаём вопрос: на небе (каком?) потемневшем.

У причастий в предложном падеже единственного числа мужского и среднего рода пишется окончание -ем (или -ом в зависимости от основы).

Пример: «На потемневшем небе появились первые звёзды».

2. «Потемневшим небом» — пишется «и».

Здесь существительное «небом» стоит в творительном падеже единственного числа.

Задаём вопрос: небом (каким?) потемневшим.

В творительном падеже единственного числа причастие имеет окончание -им (или -ым).

Пример: «Мы любовались потемневшим небом».

3. Почему внутри слова «потемневшем» тоже пишется «е»?

Если вопрос касается буквы «е» перед суффиксом -вш-, то она объясняется образованием причастия от глагола «потемнеть».

Основа глагола — «потемне-». При образовании действительного причастия прошедшего времени сохраняется гласная «е» перед суффиксом -вш-:

потемнеть → потемне- → потемневший → потемневшем.

Поэтому писать «потемнившем» вместо «потемневшем» неправильно, если имеется в виду причастие от глагола «потемнеть».

Вывод: если речь идёт об окончании причастия, то в форме «потемневшем» пишется «е», потому что это предложный падеж (о каком? — о потемневшем). Но со словом «небом» нужно употребить форму «потемневшим», поскольку существительное стоит в творительном падеже (каким? — потемневшим).

Таким образом, словосочетание «потемневшем небом» грамматически неверно: окончания причастия и существительного не согласованы по падежу.