300.000 ACESSOS AO PORTAL FURNARI

 

300.000

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BIRTH OF A BLACK HOLE / NASCIMENTO DE UM BURACO NEGRO

Birth of Black Holes

Black Hole conceptual image.

BIRTH OF A BLACK HOLE - VIDEO 25 MINUTES.

See also: NUCLEOSSÍNTESE ESTELAR / STELLAR NUCLEOSYNTHESIS.

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ESCALAR PICOS COM 12 QUILÔMETROS DE ALTITUDE

CONSEGUIRÍAMOS ESCALAR UM HIPOTÉTICO MONTE COM 12.000 METROS DE ALTITUDE?

Isso seria cerca de 3.100 metros além do pico Everest, que nesse caso não poderia ter sido escalado.

A temperatura diminui cerca de 5ºC a cada 1000 metros e, a 12.000 metros, a temperatura é de cerca de -60ºC. Seria, portanto, muito frio para que humanos sobrevivessem sem trajes que seriam muito pesados.

Além disso, a pressão do ar a 12.000 metros é apenas 25% da pressão atmosférica no nível do mar. O ar torna-se muito rarefeito para ser respirado, o que tornaria necessário oxigênio extra. Mas não há tanques de oxigênio grandes o suficiente para conter a quantidade necessária de oxigênio para que um alpinista subisse dos cerca de 8.000 metros (que é a altitude mais alta para se respirar sem oxigênio extra) até 12.000 metros.

Altitudes acima de 8.000 metros estão na conhecida como ZONA DE MORTE DO MONTANHISMO. O ar é muito rarefeito para ser respirado e a quantidade de oxigênio não é suficiente para a sustentação de vida humana por um longo período de tempo. O MAL DA MONTANHA, também conhecido como DOENÇA DAS ALTURAS ou HIPOBAROPATIA, é uma ameaça significativa nesta elevação e pode facilmente ser fatal.

Também torna-se difícil dormir, e o sistema digestivo da maioria dos alpinistas ou diminui ou para o seu funcionamento. Isso ocorre porque nessas altitudes o organismo passa a usar fontes energéticas já armazenadas, em vez de digerir novos alimentos. A maioria dos escaladores teriam no máximo apenas dois ou três dias para conseguirem subir os 3.100 metros adicionais e atingirem esse hipotético cume de 12.000 metros, não sendo possível ser escalado em um período tão curto de tempo.

Mount OLYMPUS - Mars - 22 km high.

VEJA A POSTAGEM: BIGGEST MOUNTAIN PEAKS / MAIORES PICOS DO MUNDO.

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ÁTOMO / ATOM (Part 1 of 6)

Átomo é uma unidade básica de matéria que consiste num núcleo central de carga elétrica positiva envolto por uma nuvem de elétrons de carga negativa. O núcleo atómico é composto por prótons e nêutrons. Os elétrons de um átomo estão ligados ao núcleo por força eletromagnética. Da mesma forma, um grupo de átomos pode estar ligado entre si através de ligações químicas baseadas na mesma força, formando uma molécula. Um átomo que tenha o mesmo número de prótons e elétrons é eletricamente neutro, enquanto que um com número diferente pode ter carga positiva ou negativa, sendo desta forma denominado íon. Os átomos são classificados de acordo com o número de protões no seu núcleo: o número de prótons determina o elemento químico e o número de nêutrons determina o isótopo desse elemento.

ÁTOMO DE HIDROGÊNIO: O MAIS SIMPLES DE TODOS E O MAIS PRESENTE NO UNIVERSO.

Os átomos são objetos minúsculos cujo diâmetro é de apenas alguns décimos de nanômetros e com pouca massa em relação ao seu volume. A sua observação só é possível com recursos e instrumentos apropriados, como os microscópios de corrente de tunelamento. Cerca de 99,94% da massa atômica está concentrada no seu núcleo, tendo os prótons e nêutrons aproximadamente a mesma massa. Cada elemento possui pelo menos um isótopo com nuclídeo instável que pode sofrer decaimento radioativo. Isto pode levar à ocorrência de uma transmutação que altera o número de prótons ou nêutrons no interior do núcleo. Os elétrons ligados a átomos possuem um conjunto estável de níveis energéticos, ou orbitais atômicas, podendo sofrer transições entre si ao absorver ou emitir fótons que correspondam à diferença de energia entre esses níveis. Os elétrons definem as propriedades químicas de um elemento e influenciam as propriedades magnéticas de um átomo. A mecânica quântica é a teoria que descreve corretamente a estrutura e as propriedades dos átomos.

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CHUVAS DE METEOROS

METEORO.

Chuva de meteoros é um fenômeno astronômico caracterizado pela ocorrência de vários meteoros vindos de uma única região do céu. Essas chuvas ocorrem no momento em que a Terra, durante seu movimento de translação, cruza áreas do espaço repletas de materiais sólidos que se desprenderam de cometas devido à sua aproximação com o Sol.

Quando esses pequenos fragmentos entram na alta atmosfera terrestre, seu atrito com os gases faz com que eles se desintegrem. Em algumas chuvas de meteoros, é possível observar mais de 90 meteoros por hora.

1. Resíduos de cometas

Os cometas são corpos formados basicamente por rochas, poeira, gases e água congelados. Os cometas são bem frios e assim eles permanecem quando estão longes do Sol. Quando esses corpos se aproximam do Sol eles obviamente esquentam muito, o que provoca o desprendimento de partículas e grãos. Esses materiais que se libertam do cometa ficam em sua órbita. Seria uma espécie de "lixo" ou "resíduo" que o cometa deixa para trás quando ele passa.

2. Meteoroides entram na atmosfera

Bom, é nesse momento que a Terra entra em ação. É ela que, na sua rota costumeira, vai ao encontro desses "restos" do cometa. Dá-se o nome de meteoroides a esses fragmentos de corpos celestes como o cometa. Esses meteoroides são bem pequenos e penetram na atmosfera em altíssima velocidade.

3. Aparecem os meteoros

Quando estão em órbita, esses materiais são chamados de meteoroides. Mas a partir do momento em que esses fragmentos de cometas entram na atmosfera terrestre, dá-se o fenômeno que conhecemos como meteoro e que popularmente chamamos de estrela cadente.

O forte atrito dos objetos sólidos com os gases ocorre a mais ou menos 50 km de altura, na chamada alta atmosfera. Esse atrito libera elétrons, produzindo o efeito luminoso que observamos da superfície da Terra.

O meteoro é um fenômeno ou evento atmosférico, não uma coisa ou objeto. Essa coisa, sim, é o meteoroide. Ao fenômeno causado pela entrada de um meteoroide na nossa atmosfera, que é a camada de gases que envolve o nosso planeta, os astrônomos dão o nome de meteoro. (VEJA A POSTAGEM METEOROIDES, METEOROS E METEORITOS)

4. Diferenças entre meteoro e meteorito

O meteorito é o meteoroide que conseguiu cruzar a alta atmosfera e cair na superfície terrestre. Isso ocorre geralmente quando o fragmento é suficientemente grande para passar ileso pelo "bloqueio gasoso".

O último grande fenômeno desse tipo aconteceu no dia 18 de dezembro de 2018. Segundo a NASA, foi o maior meteorito a atingir a Terra nos últimos 30 anos. Por sorte, a bola de fogo caiu no mar de Bering, no norte do Oceano Pacífico. Se os satélites militares dos EUA não tivessem detectado o acontecimento, possivelmente ninguém o teria percebido.

Chuvas de meteoros que ocorrem regularmente

Existe um calendário de chuvas de meteoros. É possível dizer com certa precisão quando ocorrerão os próximos eventos atmosféricos. Afinal, os rastros deixados por cometas em suas órbitas continuam por lá.

Algumas dessas chuvas que ocorrem regularmente são bem famosas e já ganharam nomes. O critério usado para nomear uma chuva de meteoros é a região do céu de onde esta vem. Os astrônomos chamam de "radiante" a essas regiões específicas do céu de onde irradiam os meteoros.

Calendário de chuva de meteoros de 2020

De acordo com a International Meteor Organization (IMO), estes são os eventos esperados para 2020:

Quadrantídeos

Período de atividade: 27 de dezembro a 10 de janeiro. Pico: entre 3 e 4 de janeiro. Difícil de ser visto no Brasil.

Lirídeos

Período de atividade: 16 a 30 de abril. Pico: entre 21 e 22. Visível no Brasil.

Aquarídeos

Período de atividade: 19 de abril a 28 de maio. Pico: entre 4 e 5 de maio. Visível no Brasil.

Delta Aquarídeos

Período de atividade: 12 de julho a 23 de agosto. Pico: entre 29 e 30 de julho. Visível no Brasil.

Alfa Capricornídeos

Período de atividade: 3 de julho a 15 de agosto. Pico: entre 29 e 30 de julho. Visível no Brasil.

Perseidas

Período de atividade: 17 de julho a 26 de agosto. Pico: entre 11 e 12 de agosto. Visível no Brasil.

Orionídeos

Há um dado interessante sobre as Orionídeas: elas são fragmentos do famoso cometa Halley, visível a olho nu a cada 75 anos. Período de atividade: 2 de outubro a 7 de novembro. Pico: entre 21 e 22 de outubro. Visível no Brasil.

Táuridas do Sul

Período de atividade: 10 de setembro a 20 de novembro. Pico: entre 9 e 10 de outubro. Visível no Brasil.

Táuridas do Norte

Período de atividade: 20 de outubro a 10 de dezembro. Pico: entre 11 e 12 de novembro. Visível no Brasil.

Leonídeos

Período de atividade: 6 a 30 de novembro. Pico: entre 16 e 17 de novembro. Visível no Brasil.

Geminídeas

Período de atividade: 4 a 17 de dezembro. Pico: entre 13 e 14 de dezembro. Visível no Brasil.

Ursídeas

Período de atividade: 16 a 26 de dezembro. Pico: entre 22 e 23 de dezembro. Este evento só poderá ser observado do hemisfério norte.

Geminídeas: a chuva mais forte de todas. Os diversos nomes de chuvas de meteoros vêm de diversas radiantes. Assim, para ficarmos num único exemplo, as Geminídeas são as chuvas de meteoros que, da perspectiva do observador, parecem vir diretamente da constelação de Gêmeos. Nenhuma chuva é tão intensa, brilhante e, por causa disso, tão aguardada quanto as Geminídeas. Seu período de atividade é na primeira quinzena do mês de dezembro, tendo como pico os dias 13 e 14 deste mês.

Meteoro no Brasil

O ano de 2019 foi agitado nos céus brasileiros. Das inúmeras ocorrências de meteoros, algumas chamaram a atenção e puderam ser vistas por moradores do Rio Grande do Sul.

No dia 6 de junho, um meteoro com cerca de três toneladas cruzou o céu gaúcho. Segundo especialistas da Brazilian Meteor Observation Network (Bramon), parte desse objeto conseguiu sobreviver ao atrito da atmosfera e chegar ao solo em pequenos meteoritos. Calcula-se que esses fragmentos tenham caído nas cercanias da cidade de Santa Maria.

Em abril do mesmo ano, meteoros puderam ser flagrados por moradores no céu de Porto Alegre. Desta vez, o meteoro, que entrou na atmosfera a mais de 120 mil km/h, não chegou a atingir o solo. Especialistas acreditam que o objeto tenha se incendiado a pouco mais de 30 km de altitude.

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FÓRMULA 1 CLÁSSICA

AUTOMOBILISMO BRASIL

É um novo e espetacular canal sobre automobilismo, que tem excelentes comentários sobre Fórmula 1, seus grandes pilotos e GPs, e que você pode acessar no YouTube pelo link abaixo:

👉 Automobilismo Brasil.

Esse canal será dos grandes!

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URCHIN - My Lady

U R C H I N

My Lady - 08 min. 09 sec. - URCHIN - 1980.

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AVIÃO COM MOTOR A VAPOR???

Existem muitos tipos de motores na aviação e até tivemos motores a vapor. No século XVIII as máquinas a vapor começaram a ser desenvolvidas para uso e isso ajudou a impulsionar a Revolução Industrial. Até na aviação esse motor foi utilizado. Desde muito antes do primeiro avião levantar voo já existiam projetos de aeroplanos usando motores a vapor. Nesse vídeo há um pouco da história do motor a vapor e sua utilização na aviação.

Acesse o canal Aero, Por Trás da Aviação tem o objetivo de desmistificar o universo da aviação, de forma leve e descontraída, para aproximar o público dessa área tão curiosa.

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1 ano

 

1 ano do falecimento do meu pai.

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ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO (Part 3 of 10)

ONDAS DE RÁDIO

FREQUÊNCIA EXTREMAMENTE BAIXA

Frequência Extremamente Baixa (Extremely Low Frequency - ELF) é a designação ITU para radiação eletromagnética (ondas de rádio) com frequências de 3 a 30 Hz e comprimentos de onda correspondentes de 100.000 a 10.000 quilômetros, respectivamente. Na ciência atmosférica, uma definição alternativa é geralmente dada, de 3 Hz a 3 kHz. Na ciência da magnetosfera relacionada, as oscilações eletromagnéticas de frequência mais baixa (pulsações que ocorrem abaixo de ~ 3 Hz) são consideradas como estando na faixa ULF, que, portanto, também é definida de forma diferente das bandas de rádio ITU.

RADIO SPECTRUM.

As ondas de rádio ELF são geradas por raios e distúrbios naturais no campo magnético da Terra, portanto, são objeto de pesquisa por cientistas atmosféricos. Devido à dificuldade de construir antenas que podem irradiar ondas tão longas, as frequências ELF têm sido usadas em apenas alguns sistemas de comunicação feitos por humanos. As ondas ELF podem penetrar na água do mar, o que as torna úteis na comunicação com submarinos, e algumas nações construíram transmissores ELF militares para transmitir sinais aos seus submarinos submersos, consistindo em enormes antenas aterradas (dipolos terrestres) de 15 a 60 km de comprimento acionadas por transmissores produzindo megawatts de energia. Os Estados Unidos, Rússia, Índia e China são as únicas nações conhecidas por terem construído essas instalações de comunicação ELF. As instalações dos EUA foram usadas entre 1985 e 2004, mas agora estão desativadas.

Outras Definições

ELF é uma frequência de sub-rádio. Alguns artigos de periódicos médicos revisados por pares referem-se a ELF no contexto de "campos magnéticos de frequência extremamente baixa (ELF) (MF)" com frequências de 50 Hz e 50-80 Hz. As agências governamentais dos Estados Unidos, como a NASA, descrevem ELF como radiação não ionizante com frequências entre 0 e 300 Hz.  A Organização Mundial da Saúde (OMS) usou ELF para se referir ao conceito de "campos elétricos e magnéticos (EMF) de frequência extremamente baixa (ELF)". A OMS também afirmou que em frequências entre 0 e 300 Hz, "os comprimentos de onda no ar são muito longos (6.000 km a 50 Hz e 5.000 km a 60 Hz) e, em situações práticas, os campos elétrico e magnético agem independentemente um do outro e são medidos separadamente."

Propagação

Devido ao seu comprimento de onda extremamente longo, as ondas ELF podem difratar ao redor de grandes obstáculos, não são bloqueadas por cadeias de montanhas ou pelo horizonte e podem viajar ao redor da curva da Terra. As ondas ELF e VLF se propagam por longas distâncias por um mecanismo de guia de ondas da ionosfera da Terra. A Terra é cercada por uma camada de partículas carregadas (íons e elétrons) na atmosfera a uma altitude de cerca de 60 km na parte inferior da ionosfera, chamada de camada D que reflete as ondas ELF. O espaço entre a superfície da Terra condutora e a camada D condutora atua como um guia de ondas de placa paralela que confina as ondas ELF, permitindo que se propaguem por longas distâncias sem escapar para o espaço. Em contraste com as ondas VLF, a altura da camada é muito menor do que um comprimento de onda nas frequências ELF, então o único modo que pode se propagar nas frequências ELF é o modo TEM na polarização vertical, com o campo elétrico vertical e o campo magnético horizontal. As ondas ELF têm atenuação extremamente baixa de 1–2 dB por 1000 km, dando a um único transmissor o potencial para se comunicar em todo o mundo.

As ondas ELF também podem viajar distâncias consideráveis ​​através de meios com "perdas", como a terra e a água do mar, que absorvem ou refletem as ondas de rádio de alta frequência.

Ressonâncias Schumann

A atenuação das ondas ELF é tão baixa que elas podem viajar completamente ao redor da Terra várias vezes antes de decair para uma amplitude desprezível, e assim as ondas irradiadas de uma fonte em direções opostas circunavegando a Terra em um grande círculo podem interferir umas nas outras. Em certas frequências, essas ondas de direção oposta estão em fase e se somam (reforçam), causando ondas estacionárias. Em outras palavras, a cavidade esférica da ionosfera terrestre fechada atua como um enorme ressonador de cavidade, aumentando a radiação ELF em suas frequências ressonantes. Essas são chamadas de ressonâncias de Schumann em homenagem ao físico alemão Winfried Otto Schumann que as previu em 1952, e foram detectadas na década de 1950. Modelando a cavidade da ionosfera Terra com paredes perfeitamente condutoras, Schumann calculou que as ressonâncias deveriam ocorrer em frequências de

Espectro típico de ondas eletromagnéticas ELF na atmosfera da Terra, mostrando picos causados pelas ressonâncias de Schumann. As ressonâncias Schumann são as frequências ressonantes da cavidade esférica da ionosfera da Terra. Os relâmpagos fazem com que a cavidade "toque" como um sino, causando picos no espectro de ruído. O pico agudo de energia em 50 Hz é causado pela radiação das redes de energia elétrica globais. O aumento do ruído em baixas frequências (lado esquerdo) é o ruído de rádio causado por processos lentos na magnetosfera terrestre.

As frequências reais diferem ligeiramente deste devido às propriedades de condução da ionosfera. A ressonância Schumann fundamental está em aproximadamente 7,83 Hz, a frequência na qual o comprimento de onda é igual à circunferência da Terra, e harmônicos mais elevados ocorrem em 14,1, 20,3, 26,4 e 32,4 Hz, etc. Quedas de raios excitam essas ressonâncias, causando cavidade da ionosfera para "tocar" como um sino, resultando em um pico no espectro de ruído nessas frequências, então as ressonâncias Schumann podem ser usadas para monitorar a atividade global de tempestades.

Mais sobre a Ressonância Schumann será tratado em postagem futura específica sobre Ressonância Schumann.

Comunicações submarinas

Como as ondas de rádio ELF podem penetrar profundamente na água do mar, até as profundezas operacionais de submarinos, algumas nações construíram transmissores ELF navais para se comunicarem com seus submarinos submersos. A China construiu recentemente a maior instalação ELF do mundo, aproximadamente do tamanho da cidade de Nova York, a fim de se comunicar com suas forças submarinas sem exigir que elas subam à superfície. A Marinha dos Estados Unidos em 1982 construiu a primeira instalação de comunicações submarinas ELF, dois transmissores ELF acoplados em Clam Lake, Wisconsin e Republic, Michigan. Eles foram fechados em 2004. A Marinha Russa opera um transmissor ELF chamado ZEVS (Zeus) em Murmansk na Península de Kola. A Marinha indiana tem uma facilidade de comunicação ELF na base naval INS Kattabomman para se comunicar com seus submarinos classe Arihant e classe Akula.

Uma antena dipolo terrestre usada para transmitir ondas ELF, semelhante às antenas U.S. Navy Clam Lake, mostrando como funciona. Ela funciona como uma enorme antena de loop, com a corrente alternada I do transmissor P passando por uma linha de transmissão aérea, depois nas profundezas da terra de uma conexão de aterramento G para a outra, depois por outra linha de transmissão de volta ao transmissor. Isso cria um campo magnético alternado H que irradia ondas ELF. A corrente alternada é mostrada fluindo em uma direção apenas através do loop para maior clareza.

Explicação

Por causa de sua condutividade elétrica, a água do mar protege os submarinos da maioria das ondas de rádio de frequência mais alta, tornando impossível a comunicação de rádio com submarinos submersos em frequências comuns. Os sinais na faixa de frequência ELF, no entanto, podem penetrar muito mais fundo. Dois fatores limitam a utilidade dos canais de comunicação ELF: a baixa taxa de transmissão de dados de alguns caracteres por minuto e, em menor medida, a natureza unilateral devido à impraticabilidade de instalar uma antena do tamanho necessário em um submarino (o a antena deve ter um tamanho excepcional para alcançar uma comunicação bem-sucedida). Geralmente, os sinais ELF têm sido usados ​​para ordenar que um submarino suba até uma profundidade rasa onde poderia receber alguma outra forma de comunicação.

Dificuldades de comunicação ELF

Uma das dificuldades apresentadas durante a transmissão na faixa de frequência ELF é o tamanho da antena, porque o comprimento da antena deve ser pelo menos uma fração substancial do comprimento das ondas. Simplificando, um sinal de 3 Hz (ciclo por segundo) teria um comprimento de onda igual à distância que as ondas EM viajam através de um determinado meio em um terço de segundo. Quando o índice de refração do meio é maior que um, as ondas ELF se propagam mais lentamente do que a velocidade da luz no vácuo. Conforme usado em aplicações militares, o comprimento de onda é de 299.792 km (186.282 mi) por segundo dividido por 50-85 Hz, o que equivale a cerca de 3.500 a 6.000 km (2.200 a 3.700 mi) de comprimento. Isso é comparável ao diâmetro da Terra de cerca de 12.742 km (7.918 mi). Devido a esse grande requisito de tamanho, para transmitir internacionalmente usando frequências ELF, a própria Terra forma uma parte significativa da antena e cabos extremamente longos são necessários no solo. Vários meios, como alongamento elétrico, são usados ​​para construir estações de rádio práticas com tamanhos menores.

Os Estados Unidos mantiveram dois locais, na Floresta Nacional Chequamegon-Nicolet, Wisconsin e na Floresta Estadual do Rio Escanaba, em Michigan (originalmente chamado de Projeto Sanguine, depois reduzido e rebatizado de Projeto ELF antes da construção), até que foram desmontados, começando no final Setembro de 2004. Ambos os sites usaram longas linhas de energia, os chamados dipolos de terra, como condutores. Essas ligações estavam em vários fios, variando de 22,5 a 45 quilômetros (14,0 a 28,0 mi) de comprimento. Devido à ineficiência desse método, uma quantidade considerável de energia elétrica foi necessária para operar o sistema.

Impacto ecológico

Tem havido algumas preocupações sobre o possível impacto ecológico dos sinais ELF. Em 1984, um juiz federal suspendeu a construção, exigindo mais estudos ambientais e de saúde. Essa decisão foi anulada por um tribunal federal de apelações com base no fato de que a Marinha dos EUA alegou ter gasto mais de $ 25 milhões estudando os efeitos dos campos eletromagnéticos, com resultados indicando que eles eram semelhantes ao efeito produzido por linhas de distribuição de energia padrão. O julgamento não foi aceito por todos e, durante o tempo em que o ELF estava em uso, alguns políticos de Wisconsin, como os senadores democratas Herb Kohl, Russ Feingold e o congressista Dave Obey, pediram seu encerramento. No passado, foram levantadas preocupações semelhantes sobre radiação eletromagnética e saúde.

Outros usos

Os transmissores na faixa de 22 Hz também são usados ​​na manutenção de dutos ou pigging. O sinal é gerado como um campo magnético alternado e o transmissor é montado no ou em parte do "pig", o dispositivo de limpeza inserido no tubo. O porco é empurrado por uma tubulação feita principalmente de metal. O sinal ELF pode ser detectado através do metal, permitindo que sua localização seja detectada por receptores localizados fora do tubo. É necessário verificar se um porco passou por determinado local e localizar um porco que ficou preso.

Alguns entusiastas do monitoramento de rádio gravam sinais ELF usando antenas que variam em tamanho de antenas ativas de 18 polegadas até vários milhares de pés de comprimento, aproveitando-se de cercas, grades de proteção em rodovias e até mesmo trilhos de ferrovia desativados, e reproduzem-nos em velocidades mais altas para observar mais facilmente flutuações naturais de baixa frequência no campo eletromagnético da Terra. Aumentar a velocidade de reprodução aumenta o tom, de forma que possa ser colocado na faixa de frequência de áudio para audibilidade.

Fontes naturais

Ondas ELF de ocorrência natural estão presentes na Terra, ressonando na região entre a ionosfera e a superfície vista em quedas de raios que fazem os elétrons na atmosfera oscilarem. Embora os sinais de VLF tenham sido gerados predominantemente a partir de descargas atmosféricas, descobriu-se que um componente ELF observável - cauda lenta - seguia o componente VLF em quase todos os casos. Além disso, o modo fundamental da cavidade da ionosfera Terra tem o comprimento de onda igual à circunferência da Terra, o que dá uma frequência de ressonância de 7,8 Hz. Esta frequência e os modos de ressonância mais elevados de 14, 20, 26 e 32 Hz aparecem como picos no espectro ELF e são chamados de ressonância de Schumann.

Ondas ELF também foram identificadas provisoriamente na lua de Saturno, Titã. A superfície de Titã é considerada um refletor pobre de ondas ELF, então as ondas podem estar refletindo na fronteira de gelo líquido de um oceano subterrâneo de água e amônia, cuja existência é prevista por alguns modelos teóricos. A ionosfera de Titã também é mais complexa que a da Terra, com a ionosfera principal a uma altitude de 1.200 km (750 milhas), mas com uma camada adicional de partículas carregadas a 63 km (39 milhas). Isso divide a atmosfera de Titã em duas câmaras ressonantes separadas. A fonte das ondas ELF naturais em Titã não é clara, pois não parece haver uma atividade extensa de raios.

Enormes saídas de energia de radiação ELF de 100.000 vezes a saída do Sol na luz visível podem ser irradiadas por magnetares. O pulsar na nebulosa do Caranguejo irradia potências desta ordem a 30 Hz. A radiação desta frequência está abaixo da frequência do plasma do meio interestelar, portanto, este meio é opaco para ele e não pode ser observado da Terra.

Exposição

Na terapia eletromagnética, radiação eletromagnética e pesquisa em saúde, as frequências do espectro eletromagnético entre 0 e 100 hertz são consideradas campos de frequência extremamente baixa. Uma fonte comum de exposição do público a campos ELF são os campos elétricos e magnéticos de 50 Hz / 60 Hz de linhas de transmissão de energia elétrica de alta tensão e linhas de distribuição secundária, como aquelas que fornecem eletricidade a bairros residenciais.

Possíveis efeitos para a saúde

Desde o final da década de 1970, foram levantadas questões sobre se a exposição a campos elétricos e magnéticos ELF (EMF) dentro desta faixa de frequências produz consequências adversas à saúde. Os campos magnéticos ELF externos induzem campos elétricos e correntes no corpo que, em intensidades de campo muito altas, causam estimulação nervosa e muscular e mudanças na excitabilidade das células nervosas no sistema nervoso central. Os efeitos na saúde relacionados à exposição de curto prazo e alto nível foram estabelecidos e formam a base de duas diretrizes internacionais de limite de exposição (ICNIRP, 1998; IEEE, 2002), como 0,2-0,4 mA a 50/60 Hz. Um estudo de Reilly em 1999 mostrou que o limite para a percepção direta da exposição a ELF RF por voluntários humanos começou em cerca de 2 a 5 kV / m a 60 Hz, com 10% dos voluntários detectando a exposição ELF neste nível. A porcentagem de detecção aumentou para 50% dos voluntários quando o nível ELF foi aumentado de 7 para 20 kV / m. 5% de todos os assuntos de teste consideraram a percepção de ELF nesses limiares irritante. [37] Foi dito que ELF em níveis de kV / m perceptíveis por humanos criava uma sensação de formigamento incômoda nas áreas do corpo em contato com a roupa, particularmente nos braços, devido à indução de uma carga superficial pelo ELF. 7% dos voluntários descreveram as descargas de faíscas como dolorosas quando o sujeito estava bem isolado e tocou um objeto aterrado dentro de um campo de 5 kV / m. 50% dos voluntários descreveram uma descarga de faísca semelhante como dolorosa em um campo de 10 kV / m.

Leucemia

Há grande incerteza em relação às correlações entre a exposição de longo prazo e de baixo nível a campos ELF e uma série de efeitos na saúde, incluindo leucemia em crianças. Em outubro de 2005, a OMS reuniu um grupo de trabalho de especialistas científicos para avaliar quaisquer riscos à saúde que possam existir devido à "exposição a campos elétricos e magnéticos ELF na faixa de frequência> 0 a 100.000 Hz (100 kHz) em relação à leucemia infantil". A exposição de longo prazo de baixo nível é avaliada como a exposição média ao campo magnético de freqüência energética residencial acima de 0,3 a 0,4 µT, e estima-se que apenas entre 1% e 4% das crianças vivam em tais condições. Posteriormente, em 2010, uma análise conjunta de evidências epidemiológicas apoiou a hipótese de que a exposição a campos magnéticos de frequência de energia está relacionada à leucemia infantil. Nenhum outro estudo encontrou qualquer evidência para apoiar a hipótese de que a exposição a ELF é um fator que contribui para a leucemia em crianças.

Um estudo de 2014 estimou os casos de leucemia infantil atribuíveis à exposição a campos magnéticos ELF na União Europeia (UE27), assumindo que as correlações observadas em estudos epidemiológicos eram causais. Ele relatou que cerca de 50–60 casos de leucemia infantil podem ser atribuídos a campos magnéticos ELF anualmente, correspondendo a cerca de 1,5% a 2,0% de todos os casos incidentes de leucemia infantil ocorrendo na UE27 a cada ano. Entretanto, o ICNIRP e o IEEE consideram as evidências científicas relacionadas aos possíveis efeitos à saúde da exposição de longo prazo a campos ELF insuficientes para justificar a redução desses limites quantitativos de exposição. Em resumo, quando todos os estudos são avaliados juntos, as evidências que sugerem que os CEMs podem contribuir para um aumento do risco de câncer não existem. Estudos epidemiológicos sugerem uma possível associação entre a exposição ocupacional de longo prazo a ELF e a doença de Alzheimer.

FREQUÊNCIA SUPER BAIXA

Frequência Super Baixa (SLF) é a designação ITU para ondas eletromagnéticas (ondas de rádio) na faixa de frequência entre 30 hertz e 300 hertz. Eles têm comprimentos de onda correspondentes de 10.000 a 1.000 quilômetros. Esta faixa de frequência inclui as frequências de redes de energia CA (50 hertz e 60 hertz). Outra designação conflitante que inclui essa faixa de frequência é Frequência Extremamente Baixa (ELF), que em alguns contextos se refere a todas as frequências até 300 hertz.

Devido à extrema dificuldade de construir transmissores que podem gerar ondas tão longas, frequências nesta faixa têm sido usadas em muito poucos sistemas de comunicação artificiais. No entanto, as ondas SLF podem penetrar na água do mar a uma profundidade de centenas de metros. Portanto, nas últimas décadas, os militares dos EUA, Rússia e Índia construíram enormes transmissores de rádio usando frequências SLF para se comunicar com seus submarinos. O serviço naval dos EUA é denominado Seafarer e opera a 76 hertz. Tornou-se operacional em 1989, mas foi descontinuado em 2004 devido aos avanços nos sistemas de comunicação VLF. O serviço russo é chamado ZEVS e opera a 82 hertz. A Marinha indiana tem uma facilidade de comunicação operacional ELF na base naval INS Kattabomman para se comunicar com seus submarinos classe Arihant e classe Akula.

Os requisitos para receptores em frequências SLF são menos rigorosos do que para transmissores, porque a intensidade do sinal (definida pelo ruído atmosférico) está muito acima do nível de ruído do receptor, portanto, antenas pequenas e ineficientes podem ser usadas. Os rádios amadores receberam sinais nesta faixa usando receptores simples construídos em torno de computadores pessoais, com antenas de bobina ou loop conectadas à placa de som do PC. Os sinais são analisados ​​por um algoritmo de transformação rápida de Fourier em software e convertidos em som audível.

FREQUÊNCIA ULTRA BAIXA

Freqüência Ultra Baixa (ULF) é a designação ITU para a faixa de freqüência das ondas eletromagnéticas entre 300 hertz e 3 kilohertz, correspondendo a comprimentos de onda entre 1000 a 100 km. Na ciência e sismologia da magnetosfera, definições alternativas são geralmente fornecidas, incluindo faixas de 1 mHz a 100 Hz, 1 mHz a 1 Hz, e 10 mHz a 10 Hz. Freqüências acima de 3 Hz em ciências atmosféricas são geralmente atribuídas à faixa ELF.

Muitos tipos de ondas na banda de frequência ULF podem ser observados na magnetosfera e no solo. Essas ondas representam processos físicos importantes no ambiente de plasma próximo à Terra. A velocidade das ondas ULF é frequentemente associada à velocidade de Alfvén que depende do campo magnético ambiente e da densidade de massa do plasma.

Esta banda é usada para comunicações em minas, pois pode penetrar na terra.

Terremotos

Algumas estações de monitoramento relataram que os terremotos às vezes são precedidos por um pico na atividade ULF. Um exemplo notável disso ocorreu antes do terremoto Loma Prieta de 1989 na Califórnia, embora um estudo subsequente indique que isso foi pouco mais do que um mau funcionamento do sensor. Em 9 de dezembro de 2010, geocientistas anunciaram que o satélite DEMETER observou um aumento dramático nas ondas de rádio ULF sobre o Haiti no mês anterior ao terremoto de magnitude 7,0 Mw em 2010. Os pesquisadores estão tentando aprender mais sobre essa correlação para descobrir se esse método pode ser usado como parte de um sistema de alerta precoce para terremotos.

Comunicações no modo Terra

ULF tem sido usado pelos militares para comunicações seguras através do solo. As publicações AGARD da OTAN dos anos 1960 detalhavam muitos desses sistemas, embora seja possível que os artigos publicados não tenham falado muito sobre o que realmente foi desenvolvido secretamente para fins de defesa. As comunicações através do solo usando campos de condução são conhecidas como comunicações "Modo Terra" e foram usadas pela primeira vez na Primeira Guerra Mundial. Rádio amadores e entusiastas da eletrônica usaram este modo para comunicações de alcance limitado usando amplificadores de potência de áudio conectados a pares de eletrodos amplamente espaçados martelados em o solo. Na extremidade receptora, o sinal é detectado como uma corrente elétrica fraca entre um outro par de eletrodos. Usando métodos de recepção de sinal fraco com filtragem DSP baseada em PC com larguras de banda extremamente estreitas, é possível receber sinais em uma faixa de alguns quilômetros com uma potência de transmissão de 10-100 W e espaçamento de eletrodo de cerca de 10-50 m.

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ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO (Part 2 of 10)

Espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético é a faixa de frequências (o espectro) da radiação eletromagnética e seus respectivos comprimentos de onda e energias de fótons.

O espectro eletromagnético cobre ondas eletromagnéticas com frequências que variam de abaixo de um hertz a acima de 10²⁵ hertz, correspondendo a comprimentos de onda de milhares de quilômetros até uma fração do tamanho de um núcleo atômico. Essa faixa de frequência é dividida em bandas separadas e as ondas eletromagnéticas dentro de cada banda de frequência são chamadas por nomes diferentes; começando na extremidade de baixa frequência (comprimento de onda longo) do espectro são: ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama na extremidade de alta frequência (comprimento de onda curto). As ondas eletromagnéticas em cada uma dessas bandas têm características diferentes, como a forma como são produzidas, como interagem com a matéria e suas aplicações práticas. O limite para comprimentos de onda longos é o tamanho do próprio universo, embora se pense que o limite do comprimento de onda curto está nas proximidades do comprimento de Planck. Raios gama, raios X e ultravioleta alto são classificados como radiação ionizante, pois seus fótons têm energia suficiente para ionizar átomos, causando reações químicas.

Na maioria das bandas de frequência acima, uma técnica chamada espectroscopia pode ser usada para separar fisicamente ondas de diferentes frequências, produzindo um espectro que mostra as frequências constituintes. A espectroscopia é usada para estudar as interações das ondas eletromagnéticas com a matéria. Outros usos tecnológicos são descritos em radiação eletromagnética.

História e Descoberta

Durante a maior parte da história, a luz visível foi a única parte conhecida do espectro eletromagnético. Os antigos gregos reconheceram que a luz viajava em linhas retas e estudaram algumas de suas propriedades, incluindo reflexão e refração. O estudo da luz continuou, e durante os séculos 16 e 17 teorias conflitantes consideraram a luz como uma onda ou uma partícula.

A primeira descoberta de radiação eletromagnética diferente da luz visível veio em 1800, quando William Herschel descobriu a radiação infravermelha. Ele estava estudando a temperatura de cores diferentes movendo um termômetro através da luz dividida por um prisma. Ele percebeu que a temperatura mais alta estava além do vermelho. Ele teorizou que essa mudança de temperatura se devia a "raios caloríficos", um tipo de raio de luz que não podia ser visto.

No ano seguinte, Johann Ritter, trabalhando na outra extremidade do espectro, percebeu o que chamou de "raios químicos" (raios de luz invisíveis que induziam certas reações químicas). Estes se comportavam de maneira semelhante aos raios de luz violeta visíveis, mas estavam além deles no espectro. Posteriormente, foram renomeados para radiação ultravioleta.

A radiação eletromagnética foi ligada pela primeira vez ao eletromagnetismo em 1845, quando Michael Faraday percebeu que a polarização da luz viajando através de um material transparente respondia a um campo magnético (veja o efeito Faraday). Durante a década de 1860, James Maxwell desenvolveu quatro equações diferenciais parciais para o campo eletromagnético. Duas dessas equações previram a possibilidade e o comportamento das ondas no campo. Analisando a velocidade dessas ondas teóricas, Maxwell percebeu que elas deveriam viajar a uma velocidade próxima da velocidade conhecida da luz. Essa surpreendente coincidência de valores levou Maxwell a inferir que a própria luz é um tipo de onda eletromagnética.

As equações de Maxwell previram um número infinito de frequências de ondas eletromagnéticas, todas viajando à velocidade da luz. Esta foi a primeira indicação da existência de todo o espectro eletromagnético.

As ondas previstas por Maxwell incluíam ondas em frequências muito baixas em comparação com o infravermelho, que em teoria poderiam ser criadas por cargas oscilantes em um circuito elétrico comum de um certo tipo. Na tentativa de provar as equações de Maxwell e detectar essas radiações eletromagnéticas de baixa frequência, em 1886 o físico Heinrich Hertz construiu um aparelho para gerar e detectar o que hoje é chamado de ondas de rádio. Hertz encontrou as ondas e foi capaz de inferir (medindo seu comprimento de onda e multiplicando-o pela frequência) que elas viajavam à velocidade da luz. Hertz também demonstrou que a nova radiação pode ser refletida e refratada por vários meios dielétricos, da mesma maneira que a luz. Por exemplo, Hertz foi capaz de focalizar as ondas usando uma lente feita de resina de árvore. Em um experimento posterior, Hertz produziu e mediu de maneira semelhante as propriedades das micro-ondas. Esses novos tipos de ondas abriram caminho para invenções como o telégrafo sem fio e o rádio.

Em 1895, Wilhelm Röntgen notou um novo tipo de radiação emitida durante um experimento com um tubo evacuado submetido a alta voltagem. Ele chamou essas radiações de raios-x e descobriu que elas eram capazes de viajar por partes do corpo humano, mas eram refletidas ou interrompidas por matéria mais densa, como os ossos. Em pouco tempo, muitos usos foram encontrados para eles no campo da medicina.

A última parte do espectro eletromagnético foi preenchida com a descoberta dos raios gama. Em 1900, Paul Villard estava estudando as emissões radioativas do rádio quando identificou um novo tipo de radiação que ele primeiro pensou que consistia em partículas semelhantes às partículas alfa e beta conhecidas, mas com o poder de ser muito mais penetrante do que qualquer uma delas. No entanto, em 1910, o físico britânico William Henry Bragg demonstrou que os raios gama são radiação eletromagnética, não partículas, e em 1914, Ernest Rutherford (que os chamou de raios gama em 1903 quando percebeu que eles eram fundamentalmente diferentes das partículas alfa e beta carregadas) e Edward Andrade mediram seus comprimentos de onda e descobriram que os raios gama eram semelhantes aos raios X, mas com comprimentos de onda mais curtos e frequências mais altas.

Alcance

As ondas eletromagnéticas são normalmente descritas por qualquer uma das três propriedades físicas a seguir: a frequência f, comprimento de onda λ ou energia do fóton E. As frequências observadas na astronomia variam de 2,4 × 1023 Hz (raios gama de 1 GeV) até a frequência de plasma local do meio interestelar ionizado (~ 1 kHz). O comprimento de onda é inversamente proporcional à frequência da onda, então os raios gama têm comprimentos de onda muito curtos que são frações do tamanho dos átomos, enquanto os comprimentos de onda na extremidade oposta do espectro podem ser tão longos quanto o universo. A energia do fóton é diretamente proporcional à frequência da onda, então os fótons de raios gama têm a energia mais alta (cerca de um bilhão de elétron-volts), enquanto os fótons de ondas de rádio têm energia muito baixa (em torno de um femtoeletronvolt). Essas relações são ilustradas pelas seguintes equações:

       f = c / λ    ou    f = E / h    ou    E = hc / λ

Onde:

       c = 299792458 m / s é a velocidade da luz no vácuo

       h = 6,62607015 × 10⁻³⁴ J·s = 4,13566733 (10) × 10⁻¹⁵ eV·s é a constante de Planck.

Sempre que ondas eletromagnéticas existem em um meio com matéria, seu comprimento de onda é diminuído. Os comprimentos de onda da radiação eletromagnética, qualquer que seja o meio pelo qual estejam viajando, são geralmente citados em termos do comprimento de onda do vácuo, embora isso nem sempre seja declarado explicitamente.

Geralmente, a radiação eletromagnética é classificada por comprimento de onda em ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama. O comportamento da radiação EM depende de seu comprimento de onda. Quando a radiação EM interage com átomos e moléculas individuais, seu comportamento também depende da quantidade de energia por quantum (fóton) que carrega.

A espectroscopia pode detectar uma região muito mais ampla do espectro EM do que a faixa de comprimento de onda visível de 400 nm a 700 nm no vácuo. Um espectroscópio de laboratório comum pode detectar comprimentos de onda de 2 nm a 2500 nm. Informações detalhadas sobre as propriedades físicas de objetos, gases ou mesmo estrelas podem ser obtidas a partir deste tipo de dispositivo. Os espectroscópios são amplamente usados na astrofísica. Por exemplo, muitos átomos de hidrogênio emitem um fóton de onda de rádio com comprimento de onda de 21,12 cm. Além disso, frequências de 30 Hz e abaixo podem ser produzidas por e são importantes no estudo de certas nebulosas estelares e frequências tão altas quanto 2,9 × 10²⁷ Hz foram detectadas de fontes astrofísicas.

Os tipos de radiação eletromagnética são amplamente classificados nas seguintes classes (regiões, bandas ou tipos):

Regiões

     Radiação gama

     Radiação de raios X

     Radiação ultravioleta

     Luz visível

     Radiação infra-vermelha

     Radiação de microondas

     Ondas de rádio

Essa classificação segue em ordem crescente de comprimento de onda, que é característica do tipo de radiação.

Não há limites precisamente definidos entre as bandas do espectro eletromagnético; em vez disso, eles se misturam como as faixas de um arco-íris (que é o subespectro da luz visível). A radiação de cada frequência e comprimento de onda (ou em cada banda) tem uma mistura de propriedades das duas regiões do espectro que a limitam. Por exemplo, a luz vermelha se assemelha à radiação infravermelha no sentido de que pode excitar e adicionar energia a algumas ligações químicas e, de fato, deve fazê-lo para alimentar os mecanismos químicos responsáveis ​​pela fotossíntese e o funcionamento do sistema visual.

A distinção entre raios X e raios gama é parcialmente baseada em fontes: os fótons gerados a partir do decaimento nuclear ou outro processo nuclear e subnuclear / de partículas são sempre chamados de raios gama, enquanto os raios X são gerados por transições eletrônicas envolvendo elétrons atômicos internos altamente energéticos. Em geral, as transições nucleares são muito mais energéticas do que as eletrônicas, então os raios gama são mais energéticos do que os raios X, mas existem exceções. Por analogia às transições eletrônicas, as transições de átomos muônicos também produzem raios-X, embora sua energia possa exceder 6 megaeletronvolts (0,96 pJ), enquanto há muitos (77 conhecidos por serem menores que 10 keV (1,6 fJ)) baixos - transições nucleares de energia (por exemplo, a transição nuclear de 7,6 eV (1,22 aJ) do tório-229) e, apesar de ser um milhão de vezes menos energético do que alguns raios-X muônicos, os fótons emitidos ainda são chamados de raios gama devido a seus origem nuclear.

A convenção de que a radiação EM, conhecida por vir do núcleo, é sempre chamada de radiação de "raios gama", é a única que é universalmente respeitada. Muitas fontes astronômicas de raios gama (como explosões de raios gama) são conhecidas por serem muito energéticas (tanto em intensidade quanto em comprimento de onda) para serem de origem nuclear. Muitas vezes, em física de alta energia e em radioterapia médica, EMR de energia muito alta (na região > 10 MeV) - que é de energia mais alta do que qualquer raio gama nuclear - não é chamado de raio-X ou raio-gama, mas sim por o termo genérico de "fótons de alta energia".

A região do espectro onde uma determinada radiação eletromagnética observada cai, é dependente do quadro de referência (devido ao deslocamento Doppler para a luz), então a radiação EM que um observador diria estar em uma região do espectro pode aparecer para um observador se movendo em uma fração substancial da velocidade da luz em relação ao primeiro estar em outra parte do espectro. Por exemplo, considere o fundo de micro-ondas cósmico. Foi produzido quando a matéria e a radiação se desacoplaram, pela desexcitação dos átomos de hidrogênio ao estado fundamental. Esses fótons eram de transições da série Lyman, colocando-os na parte ultravioleta (UV) do espectro eletromagnético. Agora, essa radiação sofreu deslocamento cosmológico para o vermelho o suficiente para colocá-la na região de micro-ondas do espectro para observadores que se movem lentamente (em comparação com a velocidade da luz) em relação ao cosmos.

Justificativa para nomes

A radiação eletromagnética interage com a matéria de maneiras diferentes em todo o espectro. Esses tipos de interação são tão diferentes que nomes historicamente diferentes foram aplicados a diferentes partes do espectro, como se fossem diferentes tipos de radiação. Assim, embora esses "diferentes tipos" de radiação eletromagnética formem um espectro quantitativamente contínuo de frequências e comprimentos de onda, o espectro permanece dividido por razões práticas relacionadas a essas diferenças de interação qualitativa.

Tipos de radiação

Ondas de rádio

As ondas de rádio são emitidas e recebidas por antenas, que consistem em condutores como ressonadores de haste de metal. Na geração artificial de ondas de rádio, um dispositivo eletrônico chamado transmissor gera uma corrente elétrica CA que é aplicada a uma antena. Os elétrons oscilantes na antena geram campos elétricos e magnéticos oscilantes que se irradiam da antena como ondas de rádio. Na recepção de ondas de rádio, os campos elétricos e magnéticos oscilantes de uma onda de rádio se acoplam aos elétrons em uma antena, empurrando-os para frente e para trás, criando correntes oscilantes que são aplicadas a um receptor de rádio. A atmosfera da Terra é principalmente transparente para ondas de rádio, exceto para camadas de partículas carregadas na ionosfera que podem refletir certas frequências.

As ondas de rádio são amplamente utilizadas para transmitir informações a distâncias em sistemas de comunicação de rádio, como transmissão de rádio, televisão, rádios bidirecionais, telefones celulares, satélites de comunicação e redes sem fio. Em um sistema de comunicação de rádio, uma corrente de radiofrequência é modulada com um sinal portador de informações em um transmissor, variando a amplitude, a frequência ou a fase e aplicada a uma antena. As ondas de rádio transportam as informações através do espaço para um receptor, onde são recebidas por uma antena e as informações são extraídas por demodulação no receptor. As ondas de rádio também são usadas para navegação em sistemas como o Sistema de Posicionamento Global (GPS) e faróis de navegação, além de localizar objetos distantes em radiolocalização e radar. Eles também são usados ​​para controle remoto e aquecimento industrial.

A utilização do espectro radioelétrico é estritamente regulamentada pelos governos, coordenados por um órgão denominado União Internacional de Telecomunicações (UIT), que atribui frequências a diferentes usuários para diferentes usos.

Micro-ondas

Micro-ondas são ondas de rádio de comprimento de onda curto, de cerca de 10 centímetros a um milímetro, nas bandas de frequência SHF e EHF. A energia de micro-ondas é produzida com tubos clístron e magnetron, e com dispositivos de estado sólido como os diodos Gunn e IMPATT. Embora sejam emitidos e absorvidos por antenas curtas, eles também são absorvidos por moléculas polares, acoplando-se aos modos vibracional e rotacional, resultando em aquecimento em massa. Ao contrário das ondas de alta frequência, como infravermelho e luz, que são absorvidas principalmente em superfícies, as microondas podem penetrar nos materiais e depositar sua energia abaixo da superfície. Este efeito é usado para aquecer alimentos em fornos de micro-ondas e para aquecimento industrial e diatermia médica. Microondas são os principais comprimentos de onda usados ​​em radar e são usados ​​para comunicação por satélite e tecnologias de rede sem fio, como Wi-Fi. Os cabos de cobre (linhas de transmissão) usados ​​para transportar ondas de rádio de baixa frequência para as antenas têm perdas excessivas de energia nas frequências de micro-ondas, e tubos de metal chamados guias de ondas são usados ​​para transportá-los. Embora na extremidade inferior da banda a atmosfera seja principalmente transparente, na extremidade superior da faixa a absorção das microondas pelos gases atmosféricos limita as distâncias práticas de propagação a alguns quilômetros.

A radiação terahertz ou radiação submilimétrica é uma região do espectro de cerca de 100 GHz a 30 terahertz (THz) entre as microondas e o infravermelho distante que pode ser considerada como pertencente a qualquer uma das bandas. Até recentemente, o alcance era raramente estudado e poucas fontes existiam para energia de microondas na chamada lacuna de terahertz, mas aplicações como imagens e comunicações estão aparecendo agora. Os cientistas também estão procurando aplicar a tecnologia terahertz nas forças armadas, onde ondas de alta frequência podem ser direcionadas às tropas inimigas para incapacitar seus equipamentos eletrônicos. A radiação Terahertz é fortemente absorvida pelos gases atmosféricos, tornando esta faixa de frequência inútil para comunicação de longa distância.

Radiação infra-vermelha

A parte infravermelha do espectro eletromagnético cobre a faixa de aproximadamente 300 GHz a 400 THz (1 mm - 750 nm). Pode ser dividido em três partes:

Infravermelho distante, de 300 GHz a 30 THz (1 mm - 10 μm). A parte inferior dessa faixa também pode ser chamada de microondas ou ondas terahertz. Essa radiação é tipicamente absorvida pelos chamados modos rotacionais em moléculas de fase gasosa, por movimentos moleculares em líquidos e por fônons em sólidos. A água na atmosfera da Terra é absorvida tão fortemente nesta faixa que torna a atmosfera opaca. No entanto, existem certas faixas de comprimento de onda ("janelas") dentro da faixa opaca que permitem a transmissão parcial e podem ser usadas para astronomia. A faixa de comprimento de onda de aproximadamente 200 μm até alguns mm é freqüentemente referida como "submilímetro" em astronomia, reservando infravermelho distante para comprimentos de onda abaixo de 200 μm.

Infravermelho médio, de 30 a 120 THz (10–2,5 μm). Objetos quentes (radiadores de corpo negro) podem irradiar fortemente nesta faixa, e a pele humana em temperatura normal do corpo irradia fortemente na extremidade inferior desta região. Essa radiação é absorvida por vibrações moleculares, onde os diferentes átomos de uma molécula vibram em torno de suas posições de equilíbrio. Essa faixa é às vezes chamada de região da impressão digital, uma vez que o espectro de absorção no infravermelho médio de um composto é muito específico para aquele composto.

Infravermelho próximo, de 120 a 400 THz (2.500–750 nm). Os processos físicos relevantes para este intervalo são semelhantes aos da luz visível. As frequências mais altas nesta região podem ser detectadas diretamente por alguns tipos de filme fotográfico e por muitos tipos de sensores de imagem de estado sólido para fotografia infravermelha e videografia.

Luz visível

Acima do infravermelho em frequência, vem a luz visível. O Sol emite sua potência de pico na região visível, embora a integração de todo o espectro de potência de emissão em todos os comprimentos de onda mostre que o Sol emite ligeiramente mais infravermelho do que a luz visível. Por definição, a luz visível é a parte do espectro EM ao qual o olho humano é mais sensível. A luz visível (e a luz infravermelha próxima) é normalmente absorvida e emitida por elétrons em moléculas e átomos que se movem de um nível de energia para outro. Essa ação permite os mecanismos químicos que fundamentam a visão humana e a fotossíntese das plantas. A luz que excita o sistema visual humano é uma porção muito pequena do espectro eletromagnético. Um arco-íris mostra a parte óptica (visível) do espectro eletromagnético; o infravermelho (se pudesse ser visto) estaria localizado logo além do lado vermelho do arco-íris, com o ultravioleta aparecendo logo além da extremidade violeta.

A radiação eletromagnética com comprimento de onda entre 380 nm e 760 nm (400–790 terahertz) é detectada pelo olho humano e percebida como luz visível. Outros comprimentos de onda, especialmente infravermelho próximo (maior que 760 nm) e ultravioleta (menor que 380 nm), também são às vezes chamados de luz, especialmente quando a visibilidade para humanos não é relevante. A luz branca é uma combinação de luzes de diferentes comprimentos de onda no espectro visível. A passagem de luz branca através de um prisma divide-a nas várias cores de luz observadas no espectro visível entre 400 nm e 780 nm.

Se a radiação com uma frequência na região visível do espectro EM reflete em um objeto, digamos, uma tigela de frutas, e atinge os olhos, isso resulta na percepção visual da cena. O sistema visual do cérebro processa a multidão de frequências refletidas em diferentes tons e matizes e, por meio desse fenômeno psicofísico insuficientemente compreendido, a maioria das pessoas percebe uma tigela de frutas.

Na maioria dos comprimentos de onda, entretanto, a informação transportada pela radiação eletromagnética não é detectada diretamente pelos sentidos humanos. Fontes naturais produzem radiação EM em todo o espectro, e a tecnologia também pode manipular uma ampla gama de comprimentos de onda. A fibra ótica transmite luz que, embora não necessariamente na parte visível do espectro (geralmente é infravermelho), pode transportar informações. A modulação é semelhante à usada com ondas de rádio.

Radiação ultravioleta

Em seguida, em frequência, vem o ultravioleta (UV). O comprimento de onda dos raios ultravioleta é menor do que a extremidade violeta do espectro visível, mas maior do que o raio-X.

UV é a radiação de comprimento de onda mais longo, cujos fótons são energéticos o suficiente para ionizar átomos, separando elétrons deles e, portanto, causando reações químicas. O UV de comprimento de onda curto e a radiação de comprimento de onda mais curto acima dele (raios X e raios gama) são chamados de radiação ionizante e a exposição a eles pode danificar tecidos vivos, tornando-os perigosos para a saúde. Os raios ultravioleta também podem fazer com que muitas substâncias brilhem com a luz visível; isso é chamado de fluorescência.

Na faixa intermediária de UV, os raios UV não podem ionizar, mas podem quebrar ligações químicas, tornando as moléculas excepcionalmente reativas. As queimaduras solares, por exemplo, são causadas pelos efeitos prejudiciais da radiação UV de faixa média nas células da pele, que é a principal causa do câncer de pele. Os raios ultravioleta na faixa média podem danificar irreparavelmente as moléculas de DNA complexas nas células que produzem dímeros de timina, tornando-o um mutagênico muito potente.

O Sol emite radiação ultravioleta significativa (cerca de 10% de sua potência total), incluindo ultravioleta de comprimento de onda extremamente curto que poderia destruir a maior parte da vida na terra (a água do oceano forneceria alguma proteção para a vida lá). No entanto, a maioria dos comprimentos de onda UV prejudiciais do Sol são absorvidos pela atmosfera antes de atingirem a superfície. As faixas de energia mais altas (comprimento de onda mais curto) de UV (chamadas de "UV de vácuo") são absorvidas pelo nitrogênio e, em comprimentos de onda mais longos, pelo oxigênio diatômico simples no ar. A maior parte do UV na faixa intermediária de energia é bloqueada pela camada de ozônio, que absorve fortemente na importante faixa de 200–315 nm, a parte da energia mais baixa da qual é muito longa para o dioxigênio comum no ar absorver. Isso deixa menos de 3% da luz solar ao nível do mar em UV, com todo esse restante nas energias mais baixas. O restante é UV-A, junto com alguns UV-B. A faixa de energia mais baixa de UV entre 315 nm e a luz visível (chamada UV-A) não é bem bloqueada pela atmosfera, mas não causa queimaduras solares e causa menos danos biológicos. No entanto, não é inofensivo e cria radicais de oxigênio, mutações e danos à pele.

Raios X

Depois do UV, vêm os raios X, que, assim como as faixas superiores do UV, também são ionizantes. Porém, devido às suas energias mais elevadas, os raios X também podem interagir com a matéria por meio do efeito Compton. Os raios X fortes têm comprimentos de onda mais curtos do que os raios X suaves e, como podem passar por muitas substâncias com pouca absorção, podem ser usados para 'ver através' de objetos com 'espessura' menor do que o equivalente a alguns metros de água. Um uso notável é o diagnóstico por imagem de raios-X na medicina (um processo conhecido como radiografia). Os raios X são úteis como sondas em física de alta energia. Em astronomia, os discos de acreção em torno de estrelas de nêutrons e buracos negros emitem raios X, possibilitando o estudo desses fenômenos. Os raios X também são emitidos pela coroa estelar e são fortemente emitidos por alguns tipos de nebulosas. No entanto, os telescópios de raios-X devem ser colocados fora da atmosfera da Terra para ver os raios-X astronômicos, uma vez que a grande profundidade da atmosfera da Terra é opaca aos raios-X (com densidade de área de 1000 g / cm2), equivalente a 10 metros espessura da água. Esta é uma quantidade suficiente para bloquear quase todos os raios-X astronômicos (e também os raios gama astronômicos - veja abaixo).

Raios gama

Depois dos raios X duros, vêm os raios gama, que foram descobertos por Paul Ulrich Villard em 1900. Esses são os fótons mais energéticos, sem limite inferior definido para seu comprimento de onda. Em astronomia, eles são valiosos para estudar objetos ou regiões de alta energia, no entanto, como com os raios X, isso só pode ser feito com telescópios fora da atmosfera da Terra. Os raios gama são usados experimentalmente por físicos por sua capacidade de penetração e são produzidos por uma série de radioisótopos. Eles são usados para irradiação de alimentos e sementes para esterilização e, na medicina, são ocasionalmente usados na terapia de radiação contra o câncer. Mais comumente, os raios gama são usados para diagnóstico por imagem em medicina nuclear, por exemplo, PET scan. O comprimento de onda dos raios gama pode ser medido com alta precisão por meio dos efeitos do espalhamento Compton.

 

 

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