How big is Comprimento de onda do infravermelho?

A luz infravermelha é luz com ondas longas demais para os olhos humanos enxergarem. O explorador mostra uma onda infravermelha de 15 micrômetros de comprimento. Um micrômetro é um milionésimo de um metro, ou um milésimo de um milímetro. Ondas desse comprimento estão entre as que a Terra emite na forma de calor.

Comprimento de onda

A luz se propaga como uma onda, e o comprimento de onda é a distância entre uma crista da onda e a seguinte. As ondas infravermelhas são mais longas que as da luz visível. As pessoas não conseguem vê-las, mas podem sentir algumas delas como calor.

A Comissão Internacional de Iluminação (CIE) situa a faixa do infravermelho entre cerca de 780 nanômetros e 1 milímetro. Um nanômetro é um milésimo de um micrômetro. As ondas infravermelhas mais longas chegam a ser cerca de 1.300 vezes mais longas que as mais curtas. A CIE divide essa faixa em IR-A (780–1.400 nanômetros), IR-B (1,4–3 micrômetros) e IR-C (3 micrômetros a 1 milímetro), o que coloca uma onda de 15 micrômetros na faixa IR-C.

Outras áreas falam em infravermelho próximo, médio e distante, e a CIE observa que os limites entre eles variam conforme a aplicação. O Telescópio Espacial James Webb, da NASA, considera 4,9–28,8 micrômetros como infravermelho médio. Cientistas da Terra chamam a faixa de 8–15 micrômetros de infravermelho térmico, porque esses comprimentos de onda são os melhores para estudar o calor que a Terra emite. Os 15 micrômetros do explorador ficam na extremidade mais longa dessa faixa.

Comparações de tamanho

Cerca de cinco a sete ondas de 15 micrômetros, colocadas ponta a ponta, cobririam a largura de um fio de cabelo humano, que tem 80–100 micrômetros de largura.
Uma onda de 15 micrômetros é cerca de 20 vezes mais longa que uma onda de luz vermelha, a mais longa que as pessoas conseguem ver, com cerca de 700 nanômetros.
Um controle remoto de TV usa luz infravermelha de cerca de 940 nanômetros de comprimento. Uma onda de 15 micrômetros é 16 vezes mais longa.
No explorador, uma onda de 15 micrômetros aparece ao lado de um glóbulo branco de 10 micrômetros e tem 1,5 vezes a largura dele, além de cerca do dobro da largura de um glóbulo vermelho, que mede 7–8 micrômetros de diâmetro.

Luz infravermelha e calor

William Herschel descobriu a luz infravermelha em 1800. Ele colocou termômetros em cada cor da luz solar e constatou que a temperatura subia do azul para o vermelho. Além da extremidade vermelha, onde não havia luz visível, a temperatura era ainda mais alta.

Objetos muito quentes, como o fogo, emitem luz visível além de infravermelho. Objetos mais frios, como pessoas e animais, emitem apenas infravermelho. Câmeras infravermelhas e óculos de visão noturna detectam essa luz e, por isso, conseguem mostrar corpos quentes que os olhos não veem.

O calor da Terra e o dióxido de carbono

A Terra perde calor para o espaço na forma de luz infravermelha. A Agência Espacial Europeia relata que mais de 97% da energia emitida pela Terra tem comprimentos de onda entre 4 e 100 micrômetros. Gases da atmosfera absorvem parte dessa energia e aquecem a superfície, fenômeno chamado de efeito estufa. Isso mantém a temperatura média da superfície da Terra em cerca de 15 graus Celsius, mais de 30 graus acima do que seria sem uma atmosfera.

O dióxido de carbono absorve fortemente a luz infravermelha com mais de cerca de 12–13 micrômetros de comprimento de onda, incluindo os 15 micrômetros. Isso é próximo do ponto em que a superfície da Terra emite mais energia, em torno de 12,5 micrômetros. O vapor de água absorve pouco da luz entre cerca de 8 e 14 micrômetros, uma janela atmosférica pela qual boa parte dela escapa para o espaço, e mais dióxido de carbono fecha parcialmente essa janela.

Observando o espaço a 15 micrômetros

O Instrumento de Infravermelho Médio do telescópio Webb, chamado MIRI, é capaz de fazer imagens a 15 micrômetros. Seus detectores precisam ficar abaixo de 7 kelvins, 7 graus acima do zero absoluto, a temperatura mais baixa possível. O telescópio carrega, só para eles, um refrigerador chamado criorresfriador.

Em 2023, astrônomos usaram o MIRI para medir a temperatura de TRAPPIST-1 b, um planeta rochoso a cerca de 40 anos-luz da Terra. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano. O lado diurno do planeta brilhava a 15 micrômetros com o mesmo brilho de uma superfície de cerca de 500 kelvins (cerca de 230 graus Celsius).

Isso corresponde a uma rocha nua, sem atmosfera para espalhar o calor. Uma atmosfera rica em dióxido de carbono teria emitido menos luz de 15 micrômetros e feito o planeta parecer mais frio.