A radiação emitida ou refletida pelos corpos celestes



Ao olharmos para as estrelas vemos que elas emitem luz. Esta luz nada mais é do que uma forma de radiação, parte da energia produzida no seu interior, que se propaga pelo espaço sob a forma de uma onda eletromagnética.

Os panetas, asteróides e cometas que formam o Sistema Solar são vistos por nós por refletirem a luz solar incidente sobre eles.

Para estudar a radiação emitida ou refletida pelos corpos celestes precisamos antes definir algumas grandezas básicas do movimento ondulatório.

Caracterizamos uma onda pelo seu:
  • comprimento de onda: que é a distância entre os máximos de uma onda.



  • freqüência: que é o número de máximos da onda que passam por segundo por um determinado ponto.





    • propriedadesímbolounidade de medida
    freqüênciaνHertz (Hz) = ciclos/segundo
    comprimento de ondaλcentímetro (cm)
    ou Ångstroms (Å) = 10-8 cm
    ou nanometros (nm) = 10-9 m = 10-7 cm = 10Å


    A velocidade de propagação de uma onda eletromagnética é representada pela letra c e corresponde a

    c = 3 x 1010 cm/seg no vácuo


    Se ν máximos da onda passam por um determinado ponto a cada segundo, cada um deles separados por λ cm, então a velocidade de propagação da radiação eletromagnética é dada por:

    velocidade de propagação da radiação eletromagnética = c
    c = ν x λ = freqüência x comprimento de onda


    Temos, então, que a freqüência e o comprimento de onda se relacionam pelas expressões:

    ν = c/λ


    ou

    λ = c/ν


    A Radiação Eletromagnética

    Luz visível, ondas de rádio, microondas, raios X, todas são formas diferentes da radiação eletromagnética.

    Cada uma delas está definida em um certo intervalo de comprimentos de onda e energia. Ao conjunto de todos os valores possíveis da radiação eletromagnética damos o nome de "espectro eletromagnético".

    As diversas partes do espectro eletromagnético são:

    intervalocomprimento de ondacaracterísticas
    raios gamaabaixo de 0,1 Åé a freqüência mais alta, o comprimento de onda mais curto, a energia mais alta
    raios X0,1 Å - 100 Å
    ultravioleta100 Å -- 3000 Å
    luz visível3000 Å a 10000 Å = 1 µm (1 micrometro ou micron)é o único tipo de radiação eletromagnética que os nossos olhos podem perceber.
    infravermelho1 µm - 1 mm
    ondas rádioacima de 1 mmé a freqüência mais baixa, o comprimento de onda mais longo, e a energia mais baixa.


    Na imagem abaixo, passe o cursor do "mouse" sobre a representação da onda eletromagnética, na parte de baixo da figura, para ver como o Universo aparece em cada região do espectro eletromagnético.




    Espectro Eletromagnético com detalhes

    O espectro eletromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética. Se tomarmos a ordem de energia decrescente e comprimento de onda crescente o espectro eletromagnético inclui:

    região do espectro eletromagnéticocomprimento de onda
    raios gamamenos que 0,1 Å (Ångstrom)
    raios X0,1 a 200 Å
    raios ultravioleta200 a 4000 Å
    luz visível4000 a 7000 Å
    infravermelho infravermelho próximo7000 Å a 10 microns
    infravermelho médio10 microns a 60 microns
    infravermelho longínquo60 microns a 300 microns
    ondas de rádio sub milimétrico300 microns a 1 milímetro
    rádio milimétrico1 milímetro a 1 centímetro
    microondas rádio1 milímetro a vários centímetros


    Qualquer objeto com uma temperatura superior a zero graus emite energia. Esta energia liberada é conhecida como "radiação térmica".

    A relação entre a quantidade de energia emitida por um corpo, o comprimento de onda (ou freqüência) desta radiação e a temperatura do corpo é uma equação conhecida como lei de Planck, em homenagem ao físico alemão Max Planck que primeiro a descobriu. A lei de Planck é dada por:

    E = h ν


    onde h = 6,625 x 10-27 erg seg é a constante de Planck. Assim, vemos que uma onda é caracterizada pela sua energia E.

    Definição: erg é uma unidade de medida de energia usada pelos físicos. Ele é equivalente a (grama x centímetro2)/ (segundo2).

    Como ν = c/λ temos que

    E = hc/λ


    É interessante notar que as equações do eletromagnetismo, as famosas equações de Maxwell, não estabelecem qualquer limite sobre os possíveis comprimentos de onda. Assim, lembrando que a energia de uma onda é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda, vemos que quanto maior for λ menor será a energia que a onda transporta, sendo assim cada vez mais difícil detectá-la.

    Os corpos celeste emitem radiação eletromagnética de todos os comprimentos de onda ao mesmo tempo. No entanto, nossos olhos só conseguem perceber a parte do espectro que é chamada de luz visível.

    Hoje a astrofísica possui detectores especiais capazes de realizar observações e medições em todas as regiões do espectro eletromagnético. A astronomia possui hoje detectores capazes de capturar fótons com quaisquer comprimentos de onda. Deste modo conseguimos ter uma descrição completa de toda a energia, em qualquer comprimento de onda, que está sendo irradiada por um corpo celeste.

    Mais tarde veremos que alguns planetas, como Júpiter, emitem grandes quantidades de radiação não visível.





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