Como Herschel descobriu o InfraVermelho?

Os irmãos caçadores de objetos celestes

Sir Frederick William Herschel (1738-1822) nasceu na cidade de Hanover, Alemanha, e se tornou conhecido como músico e como astrônomo. Ele se mudou para a Inglaterra em 1757 e, com sua irmã Caroline Lucretia Herschel, construíram telescópios para observar e mapear o céu noturno, caçando novos objetos celestes.

Seu trabalho resultou em vários catálogos de Estrelas Duplas e Nebulosas. Carolina – uma caçadora de cometas – descobriu 8 novos cometas. E Herschel ficou famoso ao descobrir o planeta Urano em 1781, o primeiro novo planeta desde a antiguidade.

Medindo a Temperatura do Arco-íris

Herschel fez outra descoberta dramática para a história da ciência em 1800.

Ele queria descobrir quanto calor passava por diferentes filtros coloridos que ele usava para observar a luz solar. Ele percebeu que filtros de cores diferentes pareciam deixar passar quantidades diferentes de calor. Então, Herschel imaginou que os próprios raios coloridos poderiam ser de diferentes temperaturas, e projetou um novo experimento para investigar sua hipótese.

Onde obter raios de luz coloridos? Ele dirigiu a luz solar através de um prisma de vidro para criar um espectro de luz (o arco-íris criado quando a luz é dividida em suas cores) e, então, mediu a temperatura de cada raio colorido.

Herschel usou três termômetros com bulbos pretos (para absorverem melhor o calor) e, para cada cor do espectro, colocou um bulbo em uma cor visível e os outros dois fora do espectro para medir a temperatura ambiente e poder verificar o efeito da cor sobre a temperatura.

Ao medir as temperaturas individuais da luz violeta, azul, verde, amarela, laranja e vermelha, ele percebeu que todas as cores tinham temperatura acima da temperatura de controle (ambiente sem luz). Além disso, ele descobriu que as temperaturas das cores aumentavam do violeta ao vermelho ao longo do espectro. Para melhorar a comparação com a temperatura ambiente, ele mediu a temperatura da região sem luz (visível), logo após o vermelho. Para sua grande SURPRESA, ele descobriu que esta região tinha a maior temperatura de todas.

Como isto seria possível?

Uma luz que não podemos ver?

Herschel realizou outros experimentos com o que ele nomeou de “raios calorificos”, além da região vermelha do espectro. Ele descobriu que eles eram refletidos, refratados, absorvidos e transmitidos de modo semelhante à luz visível.

O que Herschel havia descoberto era uma forma de luz (ou radiação) além da luz vermelha, atualmente conhecidas como radiação INFRAVERMELHA. [O prefixo infra significa abaixo.]

A experiência de Herschel foi tremendamente importante porque ela marcou a primeira vez que alguém demonstrou que haviam tipos de luz que não conseguimos ver com nossos olhos.

Os desenvolvimentos recentes na tecnologia de sensores e detectores levaram a muitas aplicações usando a radiação infravermelha.

  • A tecnologia médica de infravermelho é usada para uma análise não invasiva de tecidos e fluidos do corpo.
  • Câmeras infravermelhas são usadas em trabalhos policiais e de segurança, como também vigilância militar.
  • No combate a incêndios, câmeras infravermelhas são usadas para localizar e salvar pessoas e animais presos em fumaça densa e para detectar pontos mais quentes nos incêndios florestais.
  • A imagem de infravermelho é usada para detectar perda de calor em construções, localizar pontos de tensão e falhas em sistemas mecânicos e elétricos e para monitorar poluição.
  • Satélites e sondas infravermelhas são diariamente usadas para medir temperatura de oceanos, fornecendo os primeiros alertas sobre os efeitos do El Nino que impactam o clima em todo o planeta. Estes satélites também monitoram convecção dentro de nuvens, auxiliando a identificar tempestades potencialmente destrutivas.
  • Câmeras aéreas e espaciais também usam a luz infravermelha para estudar padrões na vegetação e estudar a distribuição de rochas, minerais e solos.
  • Na arqueologia, a imagem térmica de infravermelho tem sido usada para descobrir centenas de milhas de estradas e trilhas antigas, fornecendo informações valiosas sobre civilizações desaparecidas.

Uma Nova Astronomia

Novas descobertas, fascinantes, tem sido feitas sobre o Universo por meio da Astronomia de Infravermelho. O Universo contém vastas quantidades de poeira, e um modo de mergulhar nos ninhos obscuros de formação de estrelas e nos corações das galáxias é com os olhos penetrantes dos telescópios de infravermelho.

Compare a imagem da galáxia M51 em luz visível e em luz infravermelha.

Nosso Universo também está se expandindo, como um resultado do Big Bang, e a luz visível emitida por objetos muito distantes são desviadas para a porção infravermelha do espectro eletromagnético. O que torna os detectores astronômicos de infravermelho fundamentais para o seu estudo.

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