A luz ultravioleta (UV) tem comprimentos de onda mais curtos do que a luz visível.

Crédito da imagem: light-sources

Embora as ondas UV sejam invisíveis ao olho humano, alguns insetos, como as abelhas, podem vê-las. Isso é semelhante como um cão pode ouvir o som de um apito fora do alcance auditivo dos humanos.

A luz ultravioleta é um tipo de radiação eletromagnética que faz os cartazes de luz negra brilharem e é responsável pelo bronzeado do verão, e queimaduras solares. No entanto, muita exposição à radiação UV é prejudicial ao tecido vivo. 

A radiação eletromagnética vem do sol e é transmitida em ondas ou partículas em diferentes comprimentos de onda e frequências. Essa ampla faixa de comprimentos de onda é conhecida como espectro eletromagnético (EM). O espectro é geralmente dividido em sete regiões em ordem decrescente de comprimento de onda e crescente de energia e frequência. As designações comuns são ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho (IR), luz visível, ultravioleta (UV), raios X e raios gama.

A luz ultravioleta (UV) cai na faixa do espectro EM entre a luz visível e os raios X. Tem frequências de cerca de 8 × 10¹⁴ a 3 × 10¹⁶ ciclos por segundo, ou hertz (Hz), e comprimentos de onda de cerca de 380 nanômetros (1,5 × 10⁻⁵ polegadas) a cerca de 10 nm (4 × 10⁻⁷ polegadas). De acordo com o "Guia de Radiação Ultravioleta" da Marinha dos EUA , o UV é geralmente dividido em três sub-bandas:

• UVA, ou perto de UV (315–400 nm)
• UVB, ou UV médio (280-315 nm)
• UVC, ou UV distante (180-280 nm)

O guia continua afirmando: "As radiações com comprimentos de onda de 10 nm a 180 nm às vezes são chamadas de vácuo ou UV extremo". Esses comprimentos de onda são bloqueados pelo ar e só se propagam no vácuo.

Ionização

A radiação UV tem energia suficiente para quebrar as ligações químicas. Devido às suas energias mais altas, os fótons UV podem causar ionização, em um processo no qual os elétrons se separam dos átomos. A vacância resultante afeta as propriedades químicas dos átomos e faz com que eles formem ou quebrem ligações químicas que de outra forma não fariam. Isso pode ser útil para processamento químico ou pode ser prejudicial a materiais e tecidos vivos. Esse dano pode ser benéfico, por exemplo, na desinfecção de superfícies, mas também pode ser prejudicial, principalmente para a pele e os olhos, que são mais afetados pela radiação UVB e UVC de alta energia.

Efeitos UV

A maior parte da luz UV natural que as pessoas encontram vem do sol. No entanto, apenas cerca de 10 por cento da luz solar é UV, e apenas cerca de um terço disso penetra na atmosfera para atingir o solo, de acordo com o Programa Nacional de Toxicologia (NTP). Da energia solar UV que atinge o equador, 95% é UVA e 5% é UVB. Nenhum UVC mensurável da radiação solar atinge a superfície da Terra, porque o ozônio, o oxigênio molecular e o vapor de água na atmosfera superior absorvem completamente os comprimentos de onda UV mais curtos. Ainda assim, "a radiação ultravioleta de amplo espectro [UVA e UVB] é a mais forte e mais prejudicial para os seres vivos", de acordo com o "13º Relatório sobre Carcinógenos" do NTP.

Queimadura de sol

Um bronzeado é uma reação à exposição aos raios UVB prejudiciais. Essencialmente, um bronzeado resulta do mecanismo de defesa natural do corpo em ação. Ele consiste em um pigmento chamado melanina, que é produzido por células da pele chamadas melanócitos. A melanina absorve a luz UV e a dissipa como calor. Quando o corpo detecta danos causados pelo sol, ele envia melanina para as células vizinhas e tenta protegê-las de sofrer mais danos. O pigmento faz com que a pele escureça.

O bronzeamento é o escudo natural do corpo contra os raios uv. Crédito da imagem: Stock.Xchng

"A melanina é um protetor solar natural", disse Gary Chuang, professor assistente de dermatologia da Tufts University School of Medicine. No entanto, a exposição contínua à radiação UV pode sobrecarregar as defesas do corpo. Quando isso acontece, ocorre uma reação tóxica, resultando em queimaduras solares. Os raios UV podem danificar o DNA nas células do corpo. O corpo sente essa destruição e inunda a área com sangue para ajudar no processo de cura. A inflamação dolorosa também ocorre. Normalmente, meio dia após exagerar no sol, a característica aparência de lagosta vermelha de uma queimadura solar começa a se tornar aparente e sentida.

Às vezes, as células com DNA mutado pelos raios do sol se transformam em células problemáticas que não morrem, mas continuam se proliferando como câncer. "A luz UV causa danos aleatórios no DNA e no processo de reparo do DNA, de modo que as células adquirem a capacidade de evitar a morte", disse Chuang.

O resultado é o câncer de pele, a forma mais comum de câncer nos Estados Unidos. As pessoas que se queimam repetidamente correm um risco muito maior. O risco para a forma mais mortal de câncer de pele, chamado melanoma, dobra para alguém que recebeu cinco ou mais queimaduras solares, de acordo com a Skin Cancer Foundation.

Outras fontes de UV

Várias fontes artificiais foram criadas para produzir radiação UV. De acordo com a Health Physics Society, "Fontes artificiais incluem cabines de bronzeamento, luzes negras, lâmpadas de cura, lâmpadas germicidas, lâmpadas de vapor de mercúrio, lâmpadas halógenas, lâmpadas de descarga de alta intensidade, fontes fluorescentes e incandescentes e alguns tipos de lasers".

Uma das maneiras mais comuns de produzir luz UV é passar uma corrente elétrica através de mercúrio vaporizado ou algum outro gás. Este tipo de lâmpada é comumente usados em cabines de bronzeamento e para desinfecção de superfícies. As lâmpadas também são usadas em luzes negras que fazem com que tintas e corantes fluorescentes brilhem. Diodos emissores de luz (LEDs), lasers e lâmpadas de arco também estão disponíveis como fontes de UV com vários comprimentos de onda para aplicações industriais, médicas e de pesquisa.

Fluorescência

Muitas substâncias, incluindo minerais, plantas, fungos e micróbios, bem como produtos químicos orgânicos e inorgânicos, podem absorver a radiação UV. A absorção faz com que os elétrons no material saltem para um nível de energia mais alto. Esses elétrons podem então retornar a um nível de energia mais baixo em uma série de etapas menores, emitindo uma parte de sua energia absorvida como luz visível. Materiais usados como pigmentos em tintas ou corantes que exibem tal fluorescência parecem mais brilhantes sob a luz solar porque absorvem a luz UV invisível e a reemitem em comprimentos de onda visíveis. Por esta razão, eles são comumente usados para sinalização, coletes de segurança e outras aplicações em que a alta visibilidade é importante.

A fluorescência também pode ser usada para localizar e identificar certos minerais e materiais orgânicos. De acordo com a Thermo Fisher Scientific, Life Technologies, "sondas fluorescentes permitem que os pesquisadores detectem componentes específicos de montagens biomoleculares complexas, como células vivas, com sensibilidade e seletividade requintadas".

Nos tubos fluorescentes usados para iluminação, “a radiação ultravioleta com comprimento de onda de 254 nm é produzida junto com a luz azul que é emitida quando uma corrente elétrica passa pelo vapor de mercúrio”, segundo a Universidade de Nebraska. "Esta radiação ultravioleta é invisível, mas contém mais energia do que a luz visível emitida. A energia da luz ultravioleta é absorvida pelo revestimento fluorescente dentro da lâmpada fluorescente e reemitida como luz visível." Tubos semelhantes sem o mesmo revestimento fluorescente emitem luz UV que pode ser usada para desinfetar superfícies, pois os efeitos ionizantes da radiação UV podem matar a maioria das bactérias.

Os tubos de luz negra normalmente usam vapor de mercúrio para produzir luz UVA de onda longa, o que faz com que certos corantes e pigmentos fluoresçam. O tubo de vidro é revestido com um material de filtro roxo escuro para bloquear a maior parte da luz visível, fazendo com que o brilho fluorescente se pareça mais evidente. Essa filtragem não é necessária para aplicações como desinfecção.

UV na Astronomia

Além do sol, existem inúmeras fontes celestes de radiação UV. Estrelas jovens muito grandes brilham a maior parte de sua luz em comprimentos de onda ultravioleta, de acordo com a NASA. Como a atmosfera da Terra bloqueia grande parte dessa radiação UV, particularmente em comprimentos de onda mais curtos, as observações são realizadas usando balões de alta altitude e telescópios orbitais equipados com sensores de imagem especializados e filtros para observação na região UV do espectro EM.

De acordo com Robert Patterson, professor de astronomia da Missouri State University, a maioria das observações são realizadas usando dispositivos de carga acoplada (CCD), detectores projetados para serem sensíveis a fótons de comprimento de onda curta. Essas observações podem determinar as temperaturas da superfície das estrelas mais quentes e revelar a presença de nuvens de gás intermediárias entre a Terra e os quasares.

Tratamento do câncer

Embora a exposição à luz UV possa levar ao câncer de pele, algumas doenças da pele podem ser tratadas com luz UV, de acordo com a Cancer Research UK. Em um procedimento chamado tratamento com luz ultravioleta de psoraleno (PUVA), os pacientes tomam um medicamento ou aplicam uma loção para tornar a pele sensível à luz. Em seguida, uma luz UV é projetada na pele. PUVA é usado para tratar linfoma, eczema, psoríase e vitiligo.

Pode parecer contra-intuitivo tratar o câncer de pele com a mesma coisa que o causou, mas o PUVA pode ser útil devido ao efeito da luz UV na produção de células da pele. Ela retarda o crescimento que desempenha um papel importante no desenvolvimento da doença.

Chave para a origem da vida?

Pesquisas recentes sugerem que a luz UV pode ter desempenhado um papel fundamental na origem da vida na Terra, especialmente na origem do RNA. Em um artigo de 2017 no Astrophysics Journal, os autores do estudo observam que as estrelas anãs vermelhas podem não emitir luz UV suficiente para iniciar os processos biológicos necessários para a formação do ácido ribonucleico, necessário para todas as formas de vida na Terra. O estudo também sugere que essa descoberta pode ajudar na busca por vida em outras partes do universo.

Recursos adicionais

• Ciência da missão da NASA: Ondas Ultravioleta
• EPA: Radiação: Não Ionizante e Ionizante
• Skin Cancer Foundation: Entendendo UVA e UVB

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Referência:

LUCAS, Jim. What Is Ultraviolet Light? Live Science, 15, set. 2017. Disponível em: <https://www.livescience.com/50326-what-is-ultraviolet-light.html>. Acesso em: 31, 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.