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Temperatura das cores | Qual é a cor mais quente?

Por| Editado por Patricia Gnipper | 10 de Novembro de 2023 às 21h00

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Daniel Roberts/Pixabay
Daniel Roberts/Pixabay

Na astronomia, costuma-se dizer que o azul é a cor mais quente — o que é uma afirmação verdadeira, já que corpos como estrelas emitem radiação em vários comprimentos de onda do espectro eletromagnético (do ultravioleta até o infravermelho, passando pelo visível), e isso está diretamente relacionado à temperatura do objeto. Porém, popularmente o infravermelho é conhecido como “luz do calor”. Por que existem estas diferenças? E qual é a cor mais quente, de fato? É o que vamos explicar nesta matéria.

Os diferentes comprimentos de onda do espectro eletromagnético interagem de modo diferente com a matéria, são detectáveis por diferentes instrumentos e indicam propriedades diferentes dos objetos que as emitem. Por isso, os astrônomos podem inferir temperaturas de estrelas baseando-se nas cores.

Vale lembrar, no entanto, que quando falamos de "cor", nos referimos à nossa percepção, a maneira como enxergamos. A divulgadora científica Aline Novais, estudante de doutorado no observatório de Valongo (UFRJ), explicou ao Canaltech que "vemos que estrelas mais quentes são mais azuladas porque, considerando a faixa espectral do visível, o pico de intensidade da radiação dessas estrelas é aproximadamente no azul".

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Novais também destaca que "'cor' ou 'índice de cor' na astronomia pode ter outro significado: a diferença entre a magnitude de uma estrela em dois filtros diferentes". Nesse artigo, vamos focar na primeira definição de "cor": a que os nossos olhos enxergam e, em seguida, o infravemelho.

As cores das estrelas

As cores das estrelas são fundamentais para a astronomia, pois apontam as temperaturas emitidas por elas. Essas características "ligadas" entre si (usando uma linguagem de fácil compreensão) levaram à criação de modelos de classificação de estrelas, por meio da comparação (sobreposição) com o espectro de seus corpos negros.

Um corpo negro é um objeto idealizado, ou seja, não existe no mundo real, mas ajuda os cientistas a determinar temperaturas das "superfícies" das estrelas. Esse corpo hopotético não permite que nenhuma luz o atravesse e seja refletida, embora emitam radiação que permite determinar sua temperatura.

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O corpo negro do Sol, por exemplo, retrata a emissão do espectro de nossa estrela caso ela fosse apresentasse uma emissão "perfeita". Quando os astrônomos sobrepõe o espectro solar real sobre seu espectro de corpo negro, há uma nítida semelhança.

Essa técnica permite determinar as temperaturas por observação direta do espectros das estrelas distantes, sendo esses espectros formados pelas emissões de seus elementos químicos. Lembrando que essas temperaturas inferidas dizem respeito às "superfícies", já que o interior de uma estrela é muito mais quente.

Assim, os cientistas classificam as estrelas vermelhas como as que emitem menos calor, com temperaturas de aproximadamente 2.400 a 3.700 graus K (ex.: Proxima Centauri). Estrelas amarelas (ex.: nosso Sol) emitem radiação entre 5.200 e 6.000 K, enquanto as azuis (ex.: Alnitak) têm temperaturas acima de 30.000 K.

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Nossos olhos evoluíram para enxergar as cores do arco-íris que compõem a luz branca do Sol, porque é ela que chega em maior quantidade à Terra. Afinal, a atmosfera de nosso planeta filtra quase toda a luz infravermelha e ultravioleta de nossa estrela.

Quanto maior o comprimento da onda da luz, menor é a sua energia, enquanto a frequência indica o número de vezes que a onda eletromagnética oscila. Na luz visível, as ondas mais curtas estão no lado azul do espectro, e as médias, no verde. Já as mais compridas estão no lado vermelho.

Isso significa que a luz azul carrega maior energia, sendo observada em corpos que emitem mais calor. Se aquecermos um objeto o suficiente, vamos ver uma transição de sua cor natural para o vermelho, branco azulado e, quando chegar a temperaturas extremas, vai se tornar azul.

O violeta é um comprimento de onda ainda mais curto e mais energético que o azul. Entretanto, nós dificilmente enxergamos objetos dessa cor no espaço, pois as estrelas emitem picos mais próximos ao centro do espectro visível. Por isso, mesmo o azul das estrelas mais quentes é mais semelhante ao branco azulado.

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Temperatura das cores

Apesar do azul ser a cor mais quente encontrada no espaço, é importante observar que há outros modos de medir o calor por meio do comprimento de onda, e vice-versa. Isso pode ser demonstrado por Sir Willian Herschel em 1800, em um experimento no qual a luz solar passava por um prisma, sendo assim dividida nas famosas sete cores do arco-íris.

O cientista queria medir da quantidade de calor associada a cada cor dividida pelo prisma e incidida em uma superfície. Com termômetros de bulbos pretos, ele e mediu as temperaturas e percebeu que ela aumentava a partir da parte azul até o lado vermelho do espectro.

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Quando posicionou o termômetro um pouco além do lado vermelho, onde não parecia haver nenhuma incidência de luz, o termômetro revelou uma temperatura ainda mais alta. Herschel havia descoberto uma luz mais quente e que não fazia parte da luz visível: o infravermelho.

Por que esse resultado parece o oposto da explicação anterior? Para entender, precisamos nos atentar a um detalhe muito importante do experimento: a difração da luz pelo prisma. Como observamos na clássica imagem da luz atravessando este meio, cada comprimento de onda ganha uma inclinação diferente, daí a divisão da luz branca em seus componentes.

Assim, os comprimentos de onda azuis e violeta vistos no experimento têm um índice de refração muito maior, ou seja, se espalham mais do que as luzes vermelhas. Em outras palavras, as ondas mais curtas se vão se dispersar mais pelo ar. Por isso, os comprimentos de onda maiores, que são os vermelhos e infravermelhos, vão ter maior concentração nos termômetros, aquecendo-o melhor.

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Há outros fatores que podem alterar o modo como esses comprimentos de onda interagem com a matéria sobre a qual incidem; dependendo do tipo de molécula dessa matéria, outros fenômenos poderiam ocorrer. "No caso das moléculas do ar, elas também poderiam agir como prisma, então elas também refratam uma parte da luz", disse Novais, "embora isso não vá interferir no resultado do experimento".

Novais, conhecida no X (o antigo Twitter) como "astroaline", explicou por lá as diferenças entre a "cor" da luz emitida e a temperatura do infravermelho incidindo sobre uma superfície. Confira na reprodução abaixo, que traz o primeiro post de um fio completo e didático para você: