sábado, 21 de março de 2009

Uma controvérsia luminosa

Coluna Física sem mistério
Publicada no Ciência Hoje On-line
20/03/2009

A compreensão que temos do mundo a nossa volta é predominantemente dominada pelo contato sensorial. Tudo o que percebemos por meio dos nossos sentidos influencia o nosso entendimento da realidade. Um simples passeio por um local agradável, como uma praia ensolarada ou um bosque iluminado, faz com que recebamos uma infinidade de sensações, que levam o nosso cérebro a fazer as mais diversas interpretações.

Para alguns, as experiências descritas acima podem estimular paz e tranquilidade. Para outros, podem trazer lembranças há muito tempo guardadas, como aquele passeio feito na infância, que, mesmo distante atualmente, se torna tão presente por alguns segundos.

Do ponto de vista filosófico, cada indivíduo tem a sua representação do mundo exterior. Dependendo do seu estado de espírito, uma pessoa pode encarar uma determinada situação com otimismo, enquanto outra pode ser mais pessimista. O que para alguns é problema pode ser solução para outros. A interpretação do mundo em que vivemos pode ser então uma experiência muito particular.

Dentre os cinco sentidos, o que mais nos inspira confiança é a visão. Quando vemos alguma coisa, conseguimos descrevê-la sob diversos aspectos, como forma, cor, tamanho, entre outros. Quem é privado da visão faz uso de outros sentidos e constrói outra interpretação do objeto.

Da mesma forma, determinados fenômenos naturais podem se apresentar de maneira diferente dependendo de como tentamos observá-los. A luz, tão presente em nossas vidas, é uma das manifestações da natureza que podem levar a distintas interpretações.

A luz e a visão
Os antigos filósofos gregos não consideravam luz e visão como coisas separadas. Eles acreditavam que, de dentro dos olhos, projetavam-se raios luminosos que tateavam os objetos e retornavam, trazendo consigo informações que, ao serem interpretadas pelo cérebro, acabavam gerando a sensação visual, de maneira similar ao tato.

É desse modo que, em suas histórias, o Super-homem consegue enxergar através dos objetos: ele projeta “raios” dos olhos para ver objetos ocultos por paredes. Contudo, sabemos que nem mesmo ele conseguiria fazer isso.

O que de fato acontece é que, para enxergarmos um objeto, ele deve estar iluminado. Enxergamos a luz refletida ou emitida pelos objetos. Apenas alguns animais e as câmeras com sensores especiais conseguem observar objetos na ausência de luz. Isso é possível porque eles captam outra faixa do espectro eletromagnético (o infravermelho), que todos os objetos emitem por estarem aquecidos.

A natureza da luz
No século 17, o físico inglês Isaac Newton (1642-1727) elaborou uma teoria para interpretar a luz. Para ele, a luz era composta por pequenas partículas. Com esse conceito, ele pôde explicar, por exemplo, por que a luz branca se divide em várias cores quando passa por um prisma ou quando é espalhada por gotículas de água em suspensão, formando o arco-íris no céu.

Aproximadamente na mesma época, o astrônomo holandês Christian Huygens (1629-1695) propôs que a luz era um fenômeno ondulatório, ou seja, a luz se comportaria como se fosse uma onda se propagando sobre a superfície de um lago. Esse tipo de interpretação para a luz permitiu explicar os fenômenos conhecidos como difração e interferência. Na difração, a luz, ao passar por uma fenda estreita ou contornar um objeto, espalha-se e produz faixas iluminadas e escuras. Já a interferência é a superposição de duas ou mais ondas num mesmo ponto.

Um exemplo desses fenômenos acontece se incidirmos a luz de um laser pointer (muito usado para apontar) sobre um CD (não deixando que ela atinja os olhos, pois pode danificá-los). Nesse caso, a luz projetada apresentará um padrão de claros e escuros. Isso ocorre porque a luz se comporta como uma onda ao se refletir sobre a superfície do CD. Como o CD tem vários sulcos usados para a gravação, as ondas ora se somam, gerando faixas brilhantes (interferência construtiva), ora se anulam, formando faixas escuras (interferência destrutiva).

No final do século 19, o físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879) mostrou que a luz era uma manifestação de campos elétricos e magnéticos que se propagam no espaço na forma de ondas, denominadas ondas eletromagnéticas.

Curiosamente, quando o físico alemão Heinrich Rudolph Hertz (1857-1894) estudava a natureza das ondas eletromagnéticas previstas por Maxwell, deparou-se com outro fenômeno que, alguns anos depois, iria revolucionar novamente a compreensão da natureza da luz.

Tratava-se do efeito fotoelétrico, que aparece quando incidimos luz sobre a superfície de um metal. Hertz observou que uma corrente elétrica surgia somente quando o metal era iluminado com a luz em uma determinada frequência (cor). Se fosse utilizada outra cor, o fenômeno não ocorria, independentemente da intensidade de luz usada.

Em 1905, foi apresentada uma explicação revolucionária para esse intrigante fenômeno. A luz se comporta como pequenos corpúsculos de energia (posteriormente batizados de fótons), que, ao se chocarem com os elétrons do metal, arrancam-nos dos átomos, permitindo o surgimento da corrente elétrica. Essa explicação foi proposta pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955) e lhe valeu o Prêmio Nobel de Física de 1921. A confirmação da teoria de Einstein foi feita pelo físico norte-americano Arthur Holly Compton (1892-1962) em 1911.

Mas, afinal de contas, qual é a verdadeira natureza da luz?

Dualidade essencial

Experimentos mais cuidadosos mostraram que a luz tem tanto o comportamento ondulatório como o corpuscular. Um único fóton pode apresentar esses dois comportamentos, dependendo da situação. Um fóton comporta-se como partícula quando está sendo emitido por um átomo ou quando é absorvido (ou detectado) pelos nossos olhos ou qualquer outro dispositivo. Por outro lado, comporta-se como uma onda quando está se propagando da fonte para o local onde será detectado.

Esse comportamento bizarro à primeira vista não é exclusividade da luz. Ele também é observado em outros objetos, como as partículas que compõem o átomo. Os modernos microscópios eletrônicos utilizam justamente os elétrons para “iluminar” objetos muito pequenos e permitir que sejam observados diretamente. Na escala atômica, tudo se comporta segundo essa dualidade.

A compreensão desse aspecto da natureza foi possível graças à física quântica, que introduziu novos conceitos para interpretarmos a realidade. Dependendo da maneira como observamos um objeto, verificamos determinada característica. De fato, a construção da realidade depende fundamentalmente do ponto de vista, principalmente quando estamos no mundo quântico.

_____________________________________________________
A coluna Física sem Mistério é publicada na terceira sexta-feira do mês pelo físico Adilson J. A. de Oliveira, professor da UFSCar

ACIEPE - Astronomia no Ensino Fundamental - Uma Abordagem multidisciplinar

No dia 21 de março, logo no çomeço do outono, demos inicio a ACIEPE - Astronomia no Ensino Fundamental - uma abordagem multidisciplinar. ACIEPE quer dizer "Atividade Curricular Integrada de Ensino Pesquisa e Extensão" que é oferecida como uma experiência na qual podemos integrar essas atividades na UFSCar. Em particular, propusemos uma sobre o Astronomia, pois além de ser o Ano Internacional da Astronomia, esse tema sempre chama atenção e é possível fazer uma abordagem interdisciplinar.
Objetivo principal é desenvolvermos uma metodologia para a divulgação científica. Para isso, estamos utilizando as ferramentas da WEB 2.0, como a construção de blogs, webquest, produções de vida entre outros. A atividade terminará no dia 04 de julho, quando o inverno já começou.
Mais informações podem ser obtidas no site do LAbI (www.labi.ufscar.br)

sexta-feira, 13 de março de 2009

Há 228 anos era descoberto Urano


No dia 13 de março de 1781 o astronômo William Herschel descobriu o planeta Urano. Contudo, ele foi registrado anteriormente em diversas ocasiões, mas era confundido com uma estrela. Em 1690 John Flamstedd o catalogou como a 34 Tauri.

Quando Herschel observou Urano ele o catalogou como se fosse um cometa. Após a verificação que se tratava de fato de um novo planeta el o nomeou como Georgium Sidus (estrela de Jorge) em honra ao rei da Inglaterra Jorge III. No entanto, o nome não demorou para mudar para Grã-Bretanha. Finalmente, o astrônomo alemão Bode propôs o nome de Urano em honra ao deus grego, pai de Cronoscujo equivalente Romano era chamado de Saturno.

A importância dessa descoberta foi o fato de mostrar que existiam novos planetas no sistema solar, que posteriormente foram descobertos. Em particular, devido a irregularidades na órbita de Urano foi possível especular a existência de outro planeta, Netuno, descoberto em 1846.

Em 1977 foram descobertos os aneis de Urano. Até aquela época apenas eram conhecidos os aneis de Saturno. Hoje sabemos que Júpiter e Netuno também possuem aneis

Nos dias atuais novos planetas são descobertos ao redor de outros sistemas estelares. Planetas com tamanho similar a Urano já foram observados. Espera-se que o telescópio espacial Kepler, lançado no dia 06 de março passado, possa detectar planetas com o tamanho da Terra.

domingo, 8 de março de 2009

Um novo olho está no céu

Na última sexta-feira, 06 de março, foi lançado de Cabo Canaveral, Flórida, um novo observatório espacial projetado especialmente para detectar planetas terrestres em outros sistemas estelares. Ele foi batizado de Kepler, em homenagem ao astrônomo alemão Johannes Kepler (1571-1630), que entre muitas contribuições deduziu as leis das órbitas dos planetas. Em particular, há 400 anos, ele publicou a obra que ficou conhecida como "Astronomia Nova", no qual ele apresentou as duas primeras leis do movimento planetário. A primeira afirma que as órbitas dos planetas ao redor do Sol é uma elipse, com o Sol ocupando um dos focos. A segunda lei descreve que o raio vetor que liga o planeta ao Sol descreve áreas iguais em tempos iguais.

A sonda deverá ao longo de 4 anos observar as 100.000 estrelas mais brilhantes do céu com o objetivo de detectar alguma ocultação periódica de uma estrela por um de seus planetas. Para isso a sonda Kepler terá uma órbita de perseguição à órbita solar, ou seja, ela seguirá a Terra ao redor do Sol, mas realizará movimento de maneira que não ocorra a ocultação, além de ficar distante das luzes terrestres. A sonda deverá obter uma imagem a cada 3 segundos. O objetivo é ter resolução suficiente para detectar planetas que tenham tamanho entre Marte e Júpiter.
A descoberta de planetas extra-solares com esse tamanho abre a grande perspectiva de encontrar alguns com condições semelhantes a da Terra, e por consequencia, poderem abrigar formas de vida semelhante a nossa. Contudo, a busca é semelhante a de encontrar uma agulha no palheiro, mas a sorte também faz parte das descobertas científicas.

Com certeza, há 400 anos, quando o genial Kepler tentava descobrir os segredos dos movimentos planetários, ele não imaginava que nas estrelas distantes existissem mundos semelhantes ao nosso, é mais do que isso, que obedecesse as mesma leis que ele estava descobrindo.