Capítulo 4  -  As Ondas Eletromagnéticas
Autor: Boris Risnic | Publicado: 2005-04-01T11:17:00-03:00

No capitulo anterior chegamos a conclusão de que tudo em nosso Cosmos é no final onda ou melhor dizendo, Energia.  Seja onda engarrafada em forma de matéria ou onda livre em forma de radiação, tudo não passa de ondas.      Mas, o que é uma onda?     Todos nós já vimos ondas no mar, ou mesmo em um lago ou poça d’água, quando atiramos uma pedra.   Partindo do centro, onde a pedra tocou a água, formam-se círculos concêntricos que se expandem até a margem.  As ondas são feitas da mesma água que está no lago, porém, cujas partículas foram movimentadas para cima e para baixo numa seqüência que se expande para as margens como se fosse aquele jogo em que um dominó derruba o outro. Na verdade a pedra ao cair na água empurrou para os lados àquela porção de água, e, esta, não tendo espaço aonde ir teve que empurrar as partículas vizinhas que se amontoaram e subiram formando o que chamamos a “frente de onda”.  Vide Fig. 4.1Quanto maior a pedra, mais alta é a onda formada e mais alta é a frente-de-onda.  A altura da frente-de-onda se chama deA= Amplitude e depende da energia inicial do empurrão.      As ondas do mar são formadas pelo vento e pelas marés da mesma forma: empurrando a água e forçando-a a subir por falta de espaço.      O som também é uma onda, só que em vez de água usa mais comumente o ar.  As baleias e golfinhos propagam o som na água, por exemplo.  O principio da onda acústica ou sonora é o mesmo: alguma força empurra o ar que é obrigado a se comprimir (ele não tem para onde subir como a água...) criando ondas de ar comprimido e expandido.      Um outro exemplo de ondas acústicas são as cordas do violino ou violão que vibram e transmitem estas vibrações ao ar.    Os instrumentos musicais de sopro vibram palhetas e provocam ondas no ar também.     Estes dois tipos de onda são provocados por forças mecânicas (empurradas) e necessitam de um meio de propagação, seja água, ar ou qualquer outro meio.  O som não se propaga no vácuo (você pode gritar a vontade, bater bumbo etc, no espaço sideral, que ninguém ouve).     Mas, existe um outro tipo de onda que, como se pensava antigamente, “aparentemente” não necessita de nenhum meio de propagação.  São as Ondas Eletromagnéticas, que se propagam no vácuo, no ar, na terra ou na água.   A propagação no vácuo é como se fizesse um jogo de derrubar dominós sem as pedras de dominó!   (Veremos mais adiante que na verdade existe algo que é empurrado, mesmo no vácuo. )     As Ondas Eletromagnéticas, hoje muito conhecidas nossas, dentre elas a LUZ, as ondas de Radio, TV, Telefone Celular.   Aparentemente, estas ondas se apóiam sobre si mesmas.  Mas, apóiam o que?    No caso das ondas de água são partículas de água que sobem e descem.     No caso do som, são partículas de ar que se comprimem.     Mas, no caso das ondas eletromagnéticas são campos elétricos e campos magnéticos que se intensificam e se anulam.    O mais estranho é que são duas ondas andando juntas, a elétrica e a magnética, porém uma na vertical e outra na horizontal formando um ângulo de 90 graus.  Vide Fig. 4.2   Campos são regiões do espaço que apresentam um tipo de força atuando em uma dada direção.   No caso de um campo elétrico, trata-se de uma região do espaço onde existe uma força elétrica atuando em uma dada direção.     No caso de um campo magnético trata-se de uma região do espaço que apresenta uma força magnética atuando em uma dada direção.  Você já experimentou colocar um objeto metálico próximo a um imã e sabe muito bem o que é a força de um campo magnético.    O que puxa ou empurra o objeto de metal é o campo magnético existente na ponta do imã.   Pois bem, a onda eletromagnética são duas ondas formadas por sobes e desces de campos elétricos e magnéticos que caminham no espaço em posições de 90 graus sem necessitar aparentemente de nenhum meio físico para se apoiar, são auto-suficientes. Só aparentemente, porque, como vimos nos capítulos anteriores existe a gelatina cósmica ou o tecido de espaço-tempo que a tudo permeia.   Talvez, ou com certeza, a onda eletromagnética se apóie e até use algo deste tecido de espaço-tempo como meio de propagação.          FrequênciaUma propriedade importante das ondas é a sua freqüência, que é medida pela quantidade de frentes de onda que passam por um determinado ponto a cada segundoSe passarem 10 frentes de onda por segundo então se diz que a freqüência desta onda é de 10 Hertz, unidade batizada em homenagem ao físico Hertz.   Se passarem mil frentes por segundo diz-se que a freqüência é de 1000 Hertz ou podemos simplificar para 1 Kilohertz (o sufixo kilo quer dizer mil vezes)  Se passarem um milhão de frentes por segundo dizemos 1 Megahertz.  Se passarem mil milhões de frentes por segundo dizemos 1 Gigahertz.   Nos computadores pessoais, se usa muito falar em Gigahertz para dizer qual é a velocidade de processamento das informações.   Na verdade estamos dizendo que o oscilador local do computador gera ondas eletromagnéticas de tantos Gigahertz e com isso é capaz de ler os bites e bytes da memória nesta velocidade.            Comprimento de OndaVocê já deve ter deduzido que a freqüência de uma onda será tanto maior quanto menor for a distância entre uma frente-de-onda e sua antecessora.   Se as ondas estiverem bem juntinhas, a freqüência será maior.  Se estiverem separadas, a freqüência será menor.  Esta distância se chama de Comprimento de Onda e é calculado como proporcional ao inverso da freqüência.     (Fig 4-3)     A velocidade das frentes de onda depende do meio onde elas se propagam.  No caso das ondas do mar, depende da água, no caso do som, depende do ar, e, no caso das ondas eletromagnéticas depende do tecido espaço-tempo, quando estão no espaço, mas também depende do ar quando estão no ar, ou, depende da água, quando se propagam na água.   Aliás, as ondas eletromagnéticas se propagam na terra (no subsolo), também, mas com alguma dificuldade e dependendo da freqüência.     Geralmente as freqüências de radio mais baixas se propagam bem na terra e na água enquanto as freqüências médias e altas não conseguem atravessar uma simples nuvem de chuva.      Os cientistas catalogaram todas as freqüências das ondas eletromagnéticas numa tabela que chamam de Espectro de Radiação Eletromagnética e verificaram que elas apresentam diferentes características conforme a freqüência.  Vide Fig. 4.4A Tabela abaixo dá os valores aproximados em comprimento de onda, frequência e energia para regiões selecionadas do espectro eletromagnético.  Fig.  4.4   O Espectro eletromagnético  O espectro eletromagnético é a distribuição da intensidade da radiação eletromagnética com relação ao seu comprimento de onda ou freqüência.  Regiões do Espectro Eletromagnético     Começando pelas ondas da rede elétrica de sua casa, chamada de corrente alternada de 110 volts e 60 Hertz.  Ou mesmo por freqüências ainda menores (10 Hz, 40 Hz) que usamos para gerar os sons graves de nossos aparelhos de som.    Passando pelas ondas longas usadas pelos navios para suas comunicações. (São longas porque a distancia entre as frentes-de-onda é grande)  Depois subindo a freqüência pelas ondas de radio AM/FM, TV, Telefonia, Policia, etc.       As ondas-curtas e as micro-ondas, (São curtas ou micro porque a distancia entre as frentes-de-onda é pequena, microscópica) de freqüência ainda mais alta, de comunicação e de fornos de aquecimento. Depois chega-se  as ondas eletromagnéticas de alta freqüência, infravermelho que iniciam o espectro visual (Luz), pois nosso olho (retina) é sensível a elas.   Daí vêm as ondas eletromagnéticas que percebemos como luzes coloridas desde o vermelho, marrom, amarelo, verde, azul, e até chegar ao ultravioleta, onde termina o espectro visível.    Daí para cima, freqüências cada vez mais altas, os raios-X, etc,  até que não se consiga mais medir.  Mas mesmo sem medição, é lógico pensarmos em sua existência.  Ou não?    É certo que sim, devem existir ondas acima das freqüências que conseguimos medir.   A Teoria das Super Cordas garante que sim.      Tudo muito bonito.  Mas quem empurra o campo eletromagnético dando inicio à onda?(Quem joga a pedra n’água?)  Bem, aí são as energias das fusões nucleares que ocorrem nas estrelas em constante ebulição.   O Sol, por exemplo, emite muita radiação eletromagnética nas mais variadas freqüências.   O homem, um outro exemplo, aprendeu a gerar radiação eletromagnética de maneira controlada, tanto de freqüência quanto de intensidade, para seu uso nas mais variadas tecnologias, desde o Raio X até o Telefone Celular.  Hoje, as cidades estão inundadas de radiação eletromagnética de radiofreqüência gerada pelo homem, além é claro, da luz e outras freqüências geradas pelo Sol, nosso astro rei.       Como vimos, a Luz é também uma radiação eletromagnética e, dependendo da sua freqüência, assume as cores do arco-íris conforme pode ser visto no Espectro de Freqüências.   Começando pela baixa freqüência do infravermelho, que não é visível mas esquenta um bocado, passando pelo amarelo, que apresenta maior intensidade aos nossos olhos, e chegando na alta freqüência do ultravioleta (UV), também invisível, mas que causa doenças de pele se nos expormos descontroladamente.      Vale ressaltar que toda energia que o Sol manda para a Terra, e que garante a nossa vida, vem através das ondas eletromagnéticas e nada mais.  Há somente mais uma outra maneira de enviar energia através do vácuo do espaço sideral:  A força da gravidade que provoca as marés, por exemplo.   Já há quem aproveite a energia das marés.      A energia de uma onda eletromagnética depende da Amplitude e da Freqüência da onda, ou seja, depende da força do empurrão inicial e da quantidade de empurrões.    No próximo capitulo, vamos ver de perto esta forma de energia, como ela é gerada e quais as influencias que causa em nosso Cosmos.