Por que o céu é azul?

Você já deve ter visto fotos tiradas no espaço e reparado que o céu por lá é preto, pretinho. Os astronautas que foram à Lua, por exemplo, encontraram um céu dessa cor, o que deixa no ar a pergunta: por que o céu visto aqui da Terra é azul?

A resposta pode parecer meio esquisita, mas é a pura verdade. Ao contrário da Lua, a Terra tem uma camada de ar ao seu redor: a atmosfera. Então, se o céu é azul é porque o ar tem essa cor! Afinal, há apenas ar no céu...

Mas por que o ar é azul? Para entender, primeiro, precisamos falar da luz!

Você sabia que a luz é uma onda, como as que vemos no mar? Pois é! Mas nós não percebemos isso porque, quando falamos da luz, estamos nos referindo a ondas muito pequenas. A luz que nós podemos enxergar, como a que vem do Sol, por exemplo, é uma onda minúscula: só se dividíssemos um milímetro em mil partes iguais acharíamos o seu comprimento!

Porém, a luz solar tem outra característica interessante: por ser branca, ela é uma mistura de várias cores. Cada uma dessas cores corresponde a uma onda com um determinado comprimento. A luz, por exemplo, é uma das ondas menos compridas que podemos ver.

Mas o que tudo isso tem a ver com o fato de o céu ser azul? Quando a luz do Sol chega à Terra, ela esbarra com a atmosfera. Embora não possamos ver, o ar que está ali possui pequenas irregularidades e, quando a luz do Sol as encontra, ela se espalha pela atmosfera, chegando aos nossos olhos. Detalhe:

Lembra-se de que a luz solar é uma mistura de cores? E que cada cor é uma onda com um determinado comprimento? Pois bem: as ondas com os menores comprimentos são as que mais se espalham pela atmosfera. E como a luz azul está entre as menos compridas... Ela é a que mais se espalha em todas as direções. Por isso, vemos o céu azul!

Existe uma pessoa, no entanto, a quem devemos agradecer por sabermos, hoje, por que o céu é azul: Albert Einstein. Foi ele quem percebeu que era importante prestar atenção às irregularidades do ar para entender o que ocorria com a luz do Sol quando ela entrava na atmosfera. Assim, acabou sendo um dos cientistas que contribuíram para explicar por que o céu tem essa cor!

Martín Makler

Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas

Ciência Hoje das Crianças, Junho de 2005.

Como são medidas as calorias dos alimentos?

A quantidade de energia fornecida pelos alimentos durante os processos de digestão e metabolização é o que chamamos de caloria. Essa energia fica armazenada nas ligações químicas dos macronutrientes dos alimentos (proteínas, carboidratos e lipídeos) e está diretamente relacionada à quantidade dessas substâncias.

A unidade física caloria é a quantidade de calor ou energia necessária para elevar em um grau centígrado um grama de água. Como uma caloria é uma unidade muito pequena, para facilitar a determinação do teor energético dos alimentos padronizou-se usar o termo quilocalorias (kcal), que equivale a mil calorias. Em nutrição, é comum usar o termo Caloria com “C” maiúsculo, para designar a quilocaloria.

Cada um dos macronutrientes dos alimentos fornece uma quantidade diferente de calorias. Um grama de carboidrato e proteína fornece aproximadamente 4 calorias, enquanto que os lipídeos fornecem 9 calorias por grama. O álcool também é considerado um nutriente energético, pois cada grama é capaz de fornecer 7 calorias ao organismo. Ou seja, para se calcular a quantidade de calorias fornecida por cada alimento é necessário saber não apenas a quantidade a ser consumida, mas também conhecer a proporção de macro nutrientes que contém. Essa proporção pode ser consultada na Tabela Brasileira de Composição de Alimentos, reconhecida pelo Ministério da Saúde.

Isabela Teixeira Bonomo

Instituto de Nutrição Josué de Castro, Universidade Federal do Rio de Janeiro.

 Ciência Hoje, Junho de 2011.

Por que os trilhos do metrô, ao contrário dos trilhos dos trens, não têm folgas para acomodar a dilatação dos metais?

Atualmente quase todas as linhas de metrô do mundo são construídas com trilhos longos, soldados continuamente, sem folgas. Antigamente, o espaço era necessário para permitir a dilatação do metal sob o calor. O que eliminou essa necessidade foram as modernas molas de aço capazes de absorver a dilatação e a tensão provocadas pelo peso e pela aceleração do trem.

"Os trilhos com folgas para a dilatação exigem muito trabalho de manutenção e provocam desconforto para os passageiros, porque causam mais ruído e trepidação", explica o engenheiro Kyioshi Hiraoka, da Companhia Metropolitana de São Paulo. Por isso também as ferrovias estão deixando de usar esse sistema.

  

Super, Setembro de 1996.

Por que a água congelada flutua, em vez de afundar?

A água tem uma característica especial: ao congelar, expande seu volume em cerca de 10% (razão pela qual, em regiões muito frias, pode até arrebentar encanamentos, ocasionando grandes transtornos). Isso ocorre devido ao formato angular das moléculas, que não permite que se agrupem muito próximas umas das outras. Resultado: quando o líquido solidifica, essas moléculas ocupam um espaço maior, formando uma estrutura vazada, leve como ar. Esse aumento de volume faz com que o gelo tenha uma densidade menor que a água em estado líquido. É por isso que ele acaba flutuando, em vez de afundar”, afirma o físico Cláudio Furukawa, da Universidade de São Paulo (USP). Além da água, apenas a prata, o bismuto, o antimônio e o ferro-gusa ficam com um volume maior em seu estado sólido.

Super, Outubro de 2001

Qual é a diferença entre lâmpadas fluorescentes e incandescentes?

Elas são totalmente diferentes. Uma lâmpada incandescente é um bulbo de vidro que contém gás inerte e um filamento muito fino e longo de tungstênio, material de alto ponto de fusão. Quando o interruptor é ligado, a corrente elétrica que passa pelo filamento o aquece, o que o faz emitir luz. Quando a corrente é de baixa intensidade, o aquecimento é pequeno e a luz é avermelhada. À medida que a intensidade da corrente cresce, também aumenta a incandescência e a cor da luz se torna amarela, depois branca, e em seguida, azulada. A temperatura atingida pelo filamento de tungstênio de uma lâmpada de 60 watts chega a ser de 2.500°C. Esse tipo de lâmpada é muito ineficiente na geração de luz, porque grande parte da energia é desperdiçada em forma de calor.

Já a lâmpada fluorescente é um tubo de vidro contendo dois eletrodos, de 3 a 5 mg de átomos de mercúrio e um gás inerte a baixa pressão. Quando o interruptor é acionado, um dispositivo denominado reator cria uma diferença de potencial elétrico entre os eletrodos. Isso faz com que os elétrons liberados pelo eletrodo negativo sejam acelerados para o positivo. Um elétron acelerado, ao encontrar um átomo de mercúrio, pode ceder energia a um dos elétrons desse átomo, fazendo com que passe para uma órbita de energia maior. Esse elétron, porém, retorna instantaneamente ao estado anterior, e emite a energia ‘extra’ na forma de uma partícula chamada fóton – na maioria dos casos, um fóton de luz ultravioleta. Esse fóton fornece energia para um átomo do material fluorescente que reveste a parte interna do tubo da lâmpada, e emite luz visível (fluorescência). Esse processo, em uma lâmpada fluorescente, envolve milhões de átomos. Por produzir pouquíssimo calor, esse tipo de lâmpada é mais eficiente que a incandescente.

Emico Okuno

Instituto de Física, Universidade de São Paulo.

  

Ciência Hoje, Setembro de 2012.

O que é a luz negra?

Todo mundo já viu aquela iluminação especial em pistas de dança, que dá um fantasmagórico brilho roxo a qualquer objeto de cores claras ou fluorescentes – especialmente roupas brancas. A receita de fabricação é muito simples: basta pegar uma lâmpada fluorescente, dessas usadas em escritórios, e remover a camada de pó branco, formada por sais de fósforo. O vidro tem de ser trocado, então, por outro mais escuro, para barrar radiações claras. Na lâmpada fluorescente normal, a luz branca vem da incidência da radiação ultravioleta na tal camada de fósforo. “Com a luz negra, esse fenômeno de fosforescência muda de lugar: quando estamos num ambiente escuro, as roupas claras fazem o papel do fósforo e reemitem a luz que recebem, dando a impressão de que estão brilhando”, diz o físico Mikiya Muramatsu, da USP. Criada durante a Segunda Guerra pelo inventor americano Philo Farnsworth (1906-1971) – considerado o pai da televisão – a luz negra tinha a intenção original de melhorar a visão noturna e também costuma ser utilizada para identificar falsificações em documentos ou cédulas de dinheiro. Atualmente, a Universidade Federal de Lavras, em Minas Gerais, pesquisa seu uso na detecção de fungos em sementes.

Super, Outubro de 2002

Por que as embalagens vedadas inflam em grandes altitudes?

Porque dentro delas há ar, que se expande de acordo com a altitude. “À medida que se sobe, a pressão atmosférica diminui e as moléculas do ar passam a ficar mais afastadas uma das outras”, explica o físico André Henriques, da Universidade de São Paulo. Com a expansão, as moléculas passam a empurrar para fora as paredes do invólucro e a fazer com que infle. Se a embalagem não fosse vedada, ao se expandir o gás escaparia e ela se manteria com a mesma aparência.

Super, Outubro de 1999