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Os Caminhos da Luz |
| Quais os caminhos da luz? Pra definir bem uma imagem na TV, a câmera de televisão precisa de uma certa quantidade de luz. A câmera funciona mais ou menos como nosso olho. Conforme vai aumentando a intensidade da luz branca, a gente passa a enxergar outras coisas e deixa de ver, por exemplo, fontes mais fracas de luz, como lâmpadas vermelhas. Assim acontece com firmamento noturno ao amanhecer. Vênus é um bom exemplo.
A luz é muito mais do que os nossos olhos podem ver. E nem tudo o que os nossos olhos vêem é exatamente como a gente vê. Um pôr-do-Sol, um amanhecer no campo... há sempre algo mágico nos limites entre os dias e as noites. Um espetáculo que as pessoas gostam de ver ao redor de todo o mundo, mas que pouca gente sabe que é um fenômeno astronômico. No momento em que vemos o astro rei tocando a linha do horizonte, o Sol já não está mais ali, ele já se pôs. Mas é fácil de entender. A luz que vem do Sol muda a sua direção quando penetra na atmosfera da Terra. Quando nós olhamos para o Sol, estamos vendo sua imagem e não mais o objeto propriamente dito. Mas isso não diminui a beleza do fenômeno... pelo contrário, estimula o Homem a conhecê-lo mais profundamente, a se enquadrar à superfície do planeta e também a conhecer melhor o universo que o cerca. Esse desvio que a atmosfera realiza na imagem do Sol é resultado da REFRAÇÃO. Os raios de luz mudam sua trajetória ao atravessar substâncias diferentes. A cultura indígena parece incluir noções de REFRAÇÃO, porque ensina seus pescadores a atirar no "ESPÍRITO DO PEIXE" e não na imagem aparente desviada pelas águas transparentes dos rios limpos desse país. A luz pode nos ensinar muito sobre as coisas que ilumina. Cada tipo de matéria emite, absorve ou reflete a luz de maneira própria. As fontes de luz também têm, cada uma, sua identidade.
As lentes funcionam basicamente desse jeito e há dois tipos básicos de lentes: - As lentes DIVERGENTES, onde os raios de luz chegam paralelos e divergem, vão embora para o infinito. - As lentes CONVERGENTES, onde os raios de luz chegam paralelos e convergem para um ponto único, que é o foco. O olho humano tem uma lente conhecida como CRISTALINO, que é uma lente CONVERGENTE. Todos os objetos emitem ou refletem luz que passa através da córnea e pupila; essa última regula a passagem da luz se abrindo ou se fechando. Depois disso, o feixe luminoso passa pelo cristalino, que converge os raios de luz para formar a imagem no ponto focal do olho humano. Mas os caminhos da luz já tiveram interpretações as mais curiosas. Platão, o grande pensador grego, imaginava, no século V antes de Cristo, que o olhar funcionasse como "TENTÁCULOS" que saíssem dos olhos para se apropriar dos objetos observados. Ou seja, quando, no início do século XVII, o holandês HANS LIPPERSHEY montou o primeiro tubo óptico com lentes, já havia passado muita água debaixo da ponte, ou melhor, foi preciso muita luz pra clarear os horizontes do conhecimento. Vamos ver como funciona uma luneta simples, vamos montar uma pequena luneta. A gente precisa de duas lentes: Uma OBJETIVA e uma OCULAR. A objetiva tem de ser colocada exatamente na frente do tubo da luneta. Depois, a ocular tem de ser fixada na extremidade de outro tubo móvel para possibilitar o ajuste de foco. Não deve ter levado mais do que dez anos para que uma luneta como essa viajasse da HOLANDA para VENEZA e chegasse às mãos de GALILEU GALILEI. Ele foi um dos primeiros a apontar um desses tubos para o céu e fazer observações sistemáticas. GALILEU viu imagens de pequenos pontos luminosos em torno de JÚPITER que se deslocavam ao longo do tempo, comprovando a existência de satélites no planeta, e uma forma anormal para SATURNO, indicando já o reconhecimento dos anéis. A Lua, que até então era considerada "lisinha" como uma pérola, apareceu para GALILEU toda enrugada e com áreas escuras, que ele chamou de mares lunares. As observações de GALILEU mudaram muita coisa na astronomia. Os satélites de JÚPITER mostravam que nem tudo no céu girava somente em torno da Terra. SATURNO "deformado" rompia o equilíbrio da geometria do universo. Essa visão harmônica do cosmos com esferas perfeitas se movendo de maneira equilibrada em torno da Terra, que predominava na época de GALILEU, foi representada nas ESFERAS ARMILARES... aqueles globos estranhos que a gente vê nas ilustrações dos sec XVII e XVIII. É claro que nós vivemos "sobre" a Terra e que a primeira sensação é de que o céu está "a nossa volta". Mas a evolução dos instrumentos e do conhecimento sobre a luz abre as portas para novas concepções do cosmos. O primeiro passo para se aprofundar na observação do céu foi melhorar a qualidade das lentes e corrigir as distorções que atrapalhavam as imagens de GALILEU. Depois começou a busca por mais luz. A única alternativa era "aumentar"...aumentar tudo: aumentar o diâmetro da objetiva e a distância focal, e melhorar a qualidade e a resolução da imagem. O instrumento instalado na cúpula em que fizemos as gravações deste programa é essencialmente uma luneta, parecida com a de GALILEU, só que bem mais moderna. Ela foi produzida no século XX pela firma alemã Zeiss.
É, mas a busca por mais luz ainda continua. Tubos cada vez maiores e objetivas maiores e de melhor qualidade infelizmente não corrigem um problema estrutural básico. Cada uma das sete cores que formam a luz branca, ao atravessar um lente, converge para dois pontos focais diferentes: um próximo da luz azul e outro próximo do vermelho. Esse fenômeno é conhecido como ABERRAÇÃO CROMÁTICA e é uma característica básica do fenômeno de refração. Já na reflexão isso não acontece. Quando os raios de luz incidem sobre um espelho côncavo, eles convergem todos para uma região focal única, não há ABERRAÇÃO CROMÁTICA. Voltando a usar o kit de óptica, a gente percebe que não dá pra observar a imagem formada sem interromper a entrada da luz. A solução é colocar um outro espelho antes do ponto focal, pra que a imagem se forme fora do campo do espelho principal. Quem primeiro utilizou essa montagem óptica foi ninguém mais, ninguém menos que ISSAC NEWTON, que lá pelo final do século XVII inaugurava a era dos telescópios REFLETORES. Um telescópio NEWTONIANO é facilmente reconhecido, porque não há nenhuma lente recebendo a luz; quem recebe a luz é um espelho, um espelho primário que fica na base do tubo. Depois de receber a luz, o espelho primário envia para o secundário, um espelho plano, que fica mais ou menos próximo ao foco; esse espelho envia a luz para a ocular. Nesse tipo de montagem tanto óptica quanto mecânica, os amadores, em especial, fixam lunetas ou máquinas fotográficas para fazer registros de imagens de corpos celestes. Esse tipo de técnica chama-se GUIAGEM. Não devemos nos surpreender se olharmos imagens invertidas através das lunetas e telescópios. Essas montagens ópticas não são como das lunetas terrestres e essa inversão é indiferente para observação astronômica. As imagens obtidas nesses instrumentos já nos ensinaram muito e encantam a todos, mas a astronomia quer mais, a astronomia precisa ir muito mais longe e com essa montagem óptica os tubos iriam ficando imensos. A astronomia buscava soluções que pudessem garantir a distância focal sem aumentar indefinidamente o tamanho dos tubos. A solução já estava na mira dos astrônomos desde o começo do século XVII, mas só cem anos depois entrou em uso: a montagem CASSEGRAIN para telescópios refletores.
As parabólicas
enxergam no invisível, portanto não precisam da noite
para funcionar. Os radiotelescópios são montados preferencialmente
em depressões de terreno e em áreas livres de emissoras
de rádio e televisão, que provocariam interferências.
As radiações eletromagnéticas vêm de todos
os lugares do espaço. A luz visível e as ondas de rádio
penetram pela nossa atmosfera.
Cornetas metálicas de captação e os instrumentos instalados no centro da antena selecionam as freqüências do espectro que vão ser observadas. As ondas não visíveis do espectro atravessam tranqüilamente a redoma de material sintético que protege o aparelho e, depois de selecionadas pelas freqüências e comprimentos de onda, são registradas pelo computador dedicado à função. Para melhorar e ampliar a capacidade de observação dos radiotelescópios, o caminho foi o mesmo da astronomia do visual, ou seja, AUMENTAR...aumentar as parabólicas e aprimorar as técnicas de captação e construção. O maior radiotelescópio fixo é o de ARECIBO, em PORTO RICO, com 305 metros de diâmetro e que começou a operar em 1963. Dos radiotelescópios móveis, o maior deles é o que está montado no NOVO MÉXICO. É constituído por 27 antenas com 25 metros de diâmetro cada uma, formando um "Y" que funciona como uma única antena. Entretanto, e sempre tem um ENTRETANTO, todos esses grandes instrumentos convivem com uma dificuldade básica: A ATMOSFERA...(e ainda bem que tem a atmosfera.) Apenas uma pequena parte das radiações que chegam ao planeta Terra consegue atravessar a camada protetora da atmosfera e chegar até a superfície. Pra estudarmos todo o espectro eletromagnético precisamos abandonar a ATMOSFERA. A astronomia do visível e do ultravioleta sonhou muito tempo com um telescópio orbital como o HUBBLE, que foi lançado em 1990 por um ônibus espacial. Ele é capaz de coletar luz sem as interferências da atmosfera e, apesar dos problemas iniciais, já tem enviado imagens que impressionam pela beleza e abrem caminhos para a pesquisa moderna. Essa é uma das mais importantes aplicações derivadas da corrida espacial. Os telescópios orbitais possibilitam informações que, processadas em computação gráfica, revelam imagens belíssimas e muito significantes para a pesquisa. Viajando a 300.000 quilômetros por segundo, a luz define os limites humanos para compreensão da matéria e do universo. . . . . . e como o índio que entende o espírito do peixe, continuamos desenvolvendo nossos sentidos para apreender os CAMINHOS DA LUZ. ENSINAR
E APRENDER
1 - Uma maneira
de verificar os efeitos da REFRAÇÃO é colocar um
lápis num copo d’água e pedir uma observação
simples. (Dá pra entender por que os índios arpoam o "espírito
do peixe"?)
A água pode ajudar de novo, se usarmos uma mangueira para borrifar água e posicionarmos os alunos em relação ao Sol de maneira a verem o arco-íris que se forma. É possível discutir as características do arco-íris de maneira bem simples, usando a refração da luz. 2 - Para fazer uma luneta simples é necessário, inicialmente, conseguir duas lentes convergentes. O foco de uma tem de coincidir com o foco da outra. Em outras palavras, basta aproximar uma lente da outra até obter uma imagem ampliada, mas não se impressione se a imagem aparecer invertida. O responsável por isso é o caminho que a luz realiza da primeira lente (também chamada de objetiva) para a segunda lente (ocular). Para observações terrestres, essa inversão atrapalha um bocado, mas para a astronomia não faz diferença. Lembre-se de pintar de preto o interior do tubo da luneta para diminuir as reflexões da luz e os incômodos provocados por ela. Você vai perceber que a imagem terá alguns "fantasmas coloridos": são as "aberrações cromáticas" que, como o programa explica, causam problemas para as observações astronômicas. Ah... sempre lembrando que não se pode observar o Sol diretamente sob nenhuma circunstância, principalmente com uma luneta. (Lembra da brincadeira de queimar papel com uma lente? Ela funciona muito bem pra ilustrar). |
