Turbulência




O efeito da turbulência na observação do céu


Em uma noite estrelada é muito fácil notar que as estrelas não apresentam um brilho fixo. Estes pontos de luz parecem "tremer" e este efeito é chamado de cintilação. A camada de ar que envolve nosso planeta (atmosfera) provoca o efeito de cintilação das estrelas. Isso ocorre, pois nossa atmosfera possui várias camadas, com densidades diferentes, correntes de ar e etc. Ao passar por toda a atmosfera a luz das estrelas (e demais astros) sofrem desvios que causam o efeito de cintilação. Esse efeito não ocorre no espaço e um astronauta em órbita da Terra, ou na superfície lunar, vai observar todos os astros com brilho fixo (sem o efeito de cintilação) devido à ausência da atmosfera. A turbulência atmosférica atrapalha muito as observações astronômicas, pois as imagens aparecem borradas e sem definição.



Exemplos de imagens e vídeos


À medida que trabalhamos com telescópios mais potentes este efeito é notado mais facilmente. Em uma noite com grande turbulência vemos que as estrelas não ficam como pontos de luz. A imagem fica totalmente borrada e no caso de planetas não é possível identificar detalhes em suas superfícies.
A foto à esquerda mostra uma seqüência de imagens da estrela dupla Castor sob efeito da turbulência atmosférica. Na maioria das imagens é impossível distinguir as duas estrelas.


Imagem, à direita, de estrela deformada pela turbulência.


Os filmes a seguir (gentilmente cedidos pelo astrônomo amador Eduardo Almeida) mostram bem o efeito da turbulência e o objeto filmado é o sistema de Alpha Centauri com as duas estrelas principais. O primeiro filme, à esquerda, mostra as estrelas sob efeito de grande turbulência da atmosfera e no segundo filme temos uma turbulência média.


Alpha Centauri sob efeito da turbulência atmosférica.


Os grandes observatórios são sempre construídos em locais de grande altitude (montanhas), pois o ar é mais rarefeito e assim a camada de atmosfera que a luz atravessa é menor se comparado com regiões nas proximidades do nível do mar. Com isso é possível registrar imagens bem mais mais precisas, tanto visuais como fotográficas.


Observatório de Mauna Kea no Hawai situado a 4200 metros de altitude.



Telescópios espaciais e óptica adaptativa


Para resolver o problema da turbulência da atmosfera, astrônomos usam telescópios em órbita da Terra, como é o caso do telescópio espacial Hubble (foto ao lado). Com este telescópio os astrônomos conseguem obter imagens extremamente nítidas, algo impossível de obter com os telescópios terrestres. Para efeito de comparação basta dizer que as imagens planetárias obtidas pelo Hubble são comparáveis às imagens obtidas por sondas espaciais. A Nasa já está construindo o sucessor do Hubble, o telescópio espacial James Webb com espelho primário de 6.5 metros de diâmetro.

Desenho do telescópio espacial James Webb.


Foto de Saturno obtida pelo Hubble (esquerda) e para efeito de comparação o mesmo planeta fotografado pela sonda espacial Cassini.


Atualmente os cientistas estão usando também novas técnicas para diminuir os efeitos da turbulência. A óptica adaptativa consegue melhorar muito as imagens obtidas pelos telescópios terrestres. Damos o nome óptica adaptativa, pois um dos espelhos do telescópio se "adapta" a turbulência. Este espelho é feito de um material maleável e controlado por computadores sofisticados. Um sensor determina a turbulência atmosférica e estes dados são enviados aos computadores. Estes computadores enviam pulsos elétricos para o espelho maleável que sofre pequenas deformações em sua superfície. Assim aqueles raios luminosos que chegaram "deformados", pela turbulência, são corrigidos pelas pequenas ondulações do espelho. As imagens obtidas apresentam maior qualidade, sendo cerca de 50% melhores se comparadas com as imagens obtidas com telescópios sem este dispositivo.


As imagens acima foram produzidas pelo telescópio espacial Hubble que se encontra a 600 Km acima da superfície terrestre.


Telescópios - Site do construtor de telescópios Sebastião Santiago Filho

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