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Paulo Lisboa, “Plasma”

Do ponto de vista da luz, os objectos dividem-se entre os luminosos – com luz própria – e os iluminados – os outros. O Sol, e as estrelas em geral, são exemplos dos primeiros. A lua, que por vezes dizemos que brilha, não brilha de facto: simplesmente reflecte a luz do Sol, ou seja, é iluminada por ele e é, por isso, um exemplo dos segundos.

 

A razão exacta porque o Sol brilha permaneceu misteriosa até recentemente e iludiu mentes brilhantes. Lord Kelvin, um justamente famoso físico britânico do século XIX, argumentou com veemência que a luz do Sol se devia ao seu constante bombardeamento por meteoritos (ou variações sobre este tema). Foi Arthur Eddington, outro ilustre cientista britânico, quem pela primeira vez em 1920 sugeriu que o brilho do Sol se deveria à fusão de núcleos de Hidrogénio (protões) no seu interior profundo. Esta ideia foi o germe da teoria da nucleosíntese estelar, que valeu a Hans Bethe (sem dúvida um dos mais notáveis físicos do século XX, de origem alemã mas, fugido aos horrores nazis, posteriormente naturalizado americano) o prémio Nobel da Física em 1967. Especificamente, sabemos hoje, a fusão de protões no interior do Sol gera raios gama, isto é, fotões (as unidades basilares da luz) particularmente energéticos.

 

A luz do Sol nasce assim, no seio do plasma quente e denso que forma o seu núcleo (concretamente, o núcleo do Sol encontra-se a uma temperatura de cerca de 16 milhões de graus Celsius e a uma densidade de cerca de 150 g/cm^3, condições estas particularmente adeptas às reações de fusão). Aos fotões aí gerados espera uma viagem tortuosa até à superfície do Sol. Serão absorvidos e re-emitidos inúmeras vezes, em direções aleatórias. Perdem energia, dividem-se, recombinam-se. A sua identidade dissipa-se – os fotões que eventualmente escapam do Sol não são os mesmo que foram gerados no seu núcleo. Aquilo que é relevante do ponto de vista da luminosidade do Sol é que existe uma relação causal entre uns e outros. Estima-se que este processo de escape leve em média dezenas de milhares de anos.

 

Porém, chegados à superfície, a vida afigura-se mais simples: desimpedidos, os fotões levarão 8 minutos a chegar à Terra (a distância média da Terra ao Sol é 1.5×10^11 m;  a velocidade da luz no vácuo é 3×10^8 m/s; dividindo o primeiro pelo segundo e convertendo para minutos obtemos o tempo de viagem da luz, cerca de 8 minutos). É interessante perceber que apenas podemos ter a certeza que o Sol ainda lá estava há 8 minutos atrás, mas não neste agora preciso; de igual forma, porque a velocidade da luz é finita, quando observamos algo estamos a vê-lo como era no passado. Estritamente falando, o presente não é observável.

 

São esses fotões que chegam à Terra que nos permitem ver (nas situações iluminadas por luz natural). Embatem e são parcialmente reflectidos pelos objectos (e parcialmente absorvidos, dependendo da cor do objecto; no caso do preto, por exemplo, não existe reflexão, a absorção é total). Alguns desses fotões seguem então viagem até aos nossos olhos – detectores soberbos afinados por milhões de anos de evolução. A refração da luz na córnea, e posteriormente no cristalino, transporta estes fotões eleitos ao seu destino final: a retina, onde os esperam células foto-receptoras que os irão converter em impulsos eléctricos, dos quais resulta o estímulo do córtex visual que permite ao nosso cérebro formar a imagem do objecto que observamos.
Nuno F. G. Loureiro*
Agosto de 2016

 

*  Professor assistente do departamento de Ciência e Engenharia Nuclear no MIT

 

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Data

09.09.2016 - 29.10.2016

Categoria

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