Por que o espectro eletromagnético é tão interessante e útil para cientistas e para a vida cotidiana?

Uma imagem composta da Nebulosa do Caranguejo, que foi criada combinando dados de cinco telescópios abrangendo quase toda a amplitude do espectro eletromagnético. Crédito da imagem: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF e G. Dubner (Universidade de Buenos Aires)

O espectro eletromagnético, ou espectro EM, é o nome dado à coleção de toda a radiação eletromagnética do universo. É um tipo de energia que permeia o cosmos na forma de ondas elétricas e magnéticas, permitindo a transferência de energia e informações.

Descoberto há mais de um século, o espectro eletromagnético é a base sobre a qual nosso universo opera. Sem ele não seríamos capazes de ver, as estrelas não brilhariam e a vida não existiria. É um dos princípios mais importantes que regem tudo ao nosso redor.

É também uma ferramenta inestimável, usada por astrônomos para sondar os confins do cosmos, muito além do que nossos olhos podem testemunhar. As informações transportadas no espectro eletromagnético fornecem quase todo o nosso conhecimento de como tudo como o conhecemos funciona.

O QUE É ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO?

O espectro EM é uma faixa de frequências que corresponde a todas as diferentes formas de radiação eletromagnética no universo. Ele começa nas frequências mais altas, onde as ondas são mais estendidas (baixa frequência) para ondas muito compactadas (alta frequência).

Essas frequências correspondem a diferentes níveis de radiação, que é a transmissão de energia através do universo na forma de ondas e partículas. A radiação de frequência mais baixa tem comprimentos de onda muito mais longos, o que significa que a distância entre as ondas de radiação é longa, chegando a muitos quilômetros. Na outra extremidade, a radiação de alta frequência tem comprimentos de onda muito curtos, trilionésimos de metro de comprimento.

O tipo de radiação emitida por um objeto depende de sua temperatura. Coisas que são mais frias emitem radiação em frequências mais baixas e, portanto, comprimentos de onda mais longos. Por outro lado, coisas que são mais quentes emitem radiação em frequências mais altas e comprimentos de onda mais curtos. 

COMO O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO ESTÁ ORGANIZADO?

Um diagrama do espectro eletromagnético. Crédito da imagem: Getty Images

Existem sete grupos do espectro eletromagnético. À esquerda do espectro eletromagnético estão as ondas de rádio, a forma de radiação de frequência mais baixa com os comprimentos de onda mais longos. Muitos objetos naturais emitem ondas de rádio, de planetas a estrelas, mas também outros fenômenos, como raios.

Em seguida estão as micro-ondas, seguidas por infravermelho, luz visível (a forma de radiação que podemos ver), ultravioleta, raios X e raios gama. Todas essas formas de radiação viajam à mesma velocidade no vácuo do espaço, a velocidade da luz, ou cerca de 300 milhões de metros por segundo (300.000 km/s).

Cada tipo de radiação EM é criado por partículas sendo aceleradas por um campo elétrico e produzindo ondas oscilantes de campos elétricos e magnéticos. A distância entre os picos dessas ondas é o comprimento de onda da radiação, enquanto o número de ondas é a frequência.

POR QUE O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO É IMPORTANTE?

O espectro EM é o meio pelo qual nosso universo transfere energia e informações de um local para outro. Dependendo do tipo de radiação, no entanto, diferentes conhecimentos podem ser recolhidos.

Ondas de rádio e micro-ondas, com seus longos comprimentos de onda, permitem aos cientistas ver em densas nuvens moleculares onde as estrelas nascem, que são obscurecidas por outros comprimentos de onda. As ondas infravermelhas transferem calor, enquanto isso, ao passo que a luz visível nos permite ver estrelas distantes e outros objetos.

A luz ultravioleta pode nos mostrar o brilho das estrelas nascendo e também revela as propriedades de algumas das estrelas mais energéticas do universo, como os pulsares. Os raios X nos permitem sondar locais extremamente quentes, como perto de buracos negros ou estrelas de nêutrons, enquanto os raios gama vêm de eventos extremamente energéticos, como a colisão de estrelas de nêutrons.

QUEM DESCOBRIU O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO?

A descoberta do espectro eletromagnético não foi o resultado de uma única pessoa, mas sim o trabalho de vários cientistas ao longo de mais de um século, que descobriram as várias categorias de radiação eletromagnética que compunham o espectro EM como o conhecemos hoje.

As primeiras descobertas de que havia outros comprimentos de onda além da luz visível surgiram no século XIX. Em 1800, o astrônomo britânico Sir William Herschel usou um prisma para separar a luz e mediu a temperatura das cores resultantes. Ele descobriu que além da luz vermelha, onde não havia luz, o termômetro ficava mais quente, devido à luz infravermelha invisível.

Em 1867, o cientista escocês James Clerk Maxwell previu a existência de comprimentos de onda na outra direção, além da extremidade roxa da luz visível. As primeiras ondas de rádio, comprovando a correção dessa previsão, foram produzidas pelo físico alemão Heinrich Hertz em 1887. A última forma de radiação descoberta foram os raios X, do físico britânico Ernest Rutherford, em 1914.

POR QUE O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO É ÚTIL?

Fora da astronomia, usamos o espectro EM para todos os tipos de coisas na Terra. Em primeiro lugar, as ondas de rádio são muito úteis para a comunicação, como televisão e rádio, pois seus comprimentos de onda longos significam que podem ser transferidas facilmente a grandes distâncias.

As micro-ondas são úteis para cozinhar, porque suas frequências podem ser facilmente absorvidas pelas moléculas encontradas dentro dos alimentos. As ondas infravermelhas são úteis para aquecedores elétricos, porque a luz infravermelha faz com que ligações químicas liberem calor, mas também para câmeras de visão noturna, pois as câmeras infravermelhas podem ver o brilho da luz infravermelha.

A luz visível é, obviamente, crucial para que possamos ver tudo ao nosso redor. A radiação ultravioleta, embora possa ser prejudicial em grandes quantidades do sol, também pode ser usada para esterilizar a água. E os raios gama são úteis na medicina, por exemplo, permitindo que células cancerosas sejam direcionadas e destruídas.

O espectro eletromagnético tem muitos usos, sem os quais não veríamos quase nada no universo.

♦ Todos os artigos baseados em tópicos são determinados por verificadores de fatos como corretos e relevantes no momento da publicação. Texto e imagens podem ser alterados, removidos ou adicionados como uma decisão editorial para manter as informações atualizadas.

RECURSOS ADICIONAIS

• Faça um tour da NASA Espectro Eletromagnético
• Universo Invisível: O Espectro Eletromagnético de Ondas de Rádio a Raios Gama: Séries 6º a 8º
• Luz: O Espectro Visível e Além

Junte-se aos nossos Canais Espaciais para continuar falando sobre o espaço nas últimas missões, céu noturno e muito mais! Siga-nos no facebook e no twitter. E se você tiver uma dica, correção ou comentário, informe-nos aqui ou pelo e-mail: gaiaciencia@gaiaciencia.com.br

Referência:

O'CALLAGHAN, Jhonathan. What is the electromagnetic spectrum? Space, 29, out. 2021. Disponível em: <https://www.space.com/what-is-the-electromagnetic-spectrum>. Acesso em: 05, jan. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.