Quanto pesa a sombra de uma pessoa?

Sim, há algo que nos acompanha em todos os lugares, mas raramente notamos, que é a sombra. É simplesmente definida como uma região de escuridão onde a luz é bloqueada, enquanto a luz é composta de fótons, partículas elementares sem massa, mas com energia e com “momentum”. Esse "momentum" é a capacidade dos objetos físicos de empurrar uns aos outros.

Quando os fótons que compõem um raio de luz incidem sobre um objeto, eles o empurram, exercendo uma leve pressão sobre ele que chamamos de “pressão de radiação”. Quando nos colocamos ao sol, nosso corpo sente essa pressão, enquanto a área que sombreamos, que os fótons não alcançam, não a sente.

Com base nisto, um interessante artigo publicado no The Conversation, levanta a ideia de deduzir o peso da nossa sombra usando equações físicas e assumindo algumas premissas necessárias para chegar a um valor específico.

Cálculos para encontrar o número

Os autores do trabalho sugerem que épossível quantificar a diferença entre "pressão de radiação" e peso, que é a força que exercemos sobre o solo.

Ou seja, quando estamos iluminados exercemos uma força maior do que quando estamos no escuro, pois à força de nosso corpo devemos adicionar o momento transferido pelos fótons que colidem conosco. Em palavras simples, um objeto pesa mais quando está iluminado do que quando não está!

De acordo com os cálculos realizados, no caso de um adulto de estatura média, localizado sob o sol na latitude de Madrid, e supondo que as dimensões de sua sombra sejam as mesmas de seu corpo, esse defeito de peso na sombra será equivalente ao exercido por uma massa de cerca de 0,00000004 quilogramas.

O peso varia de acordo com a cor da luz que nos ilumina

Os fótons de luz de cores diferentes têm momentos diferentes, então sua energia e a pressão que exercem serão diferentes. Isso significa que, se nos iluminarmos com luz vermelha, pesaremos menos do que se o fizermos com o mesmo número de fótons de luz azul.

Por outro lado, só porque não vemos algo não significa que não exista. Quando se trata de luz, a maior parte é invisível aos olhos humanos. É o caso dos fótons ultravioletas, como os do Sol, que, além de nos bronzear, são mais energéticos que os visíveis e, portanto, sujeitam nossos corpos a um empurrão maior.

Usos deste conhecimento

A diferença de peso entre um objeto iluminado e um que não está é desprezível. No entanto, essas considerações foram o motivo do Prêmio Nobel de Física de 2018, que foi para Arthur Ashkin, Gérard Moureau e Donna Strickland, pelo desenvolvimento de “pinças ópticas”, um método para capturar e manipular pequenos objetos usando a pressão de radiação de um laser.

Uma fonte de luz laser, na qual os fótons se movem de forma coerente, como se coordenados, pode ser usada para mover objetos com grande precisão.

Os primeiros experimentos sobre o assunto datam da década de 1960, voltados para o estudo de processos biológicos. Hoje, outro campo que usa pressão de radiação em larga escala é a exploração espacial.

Tecnologia adequada para viagens interestelares

Como o empurrão dos fótons depende do tamanho da superfície que atingem, pode se tornar relevante quando consideramos uma região suficientemente grande. Assim foram projetadas as “velas solares”: uma forma revolucionária de impulsionar aeronaves no espaço, consistindo apenas de uma grande superfície que reflete a luz solar.

Esta tecnologia é considerada adequada para uso futuro em viagens interestelares. Embora essas ideias possam parecer ficção científica, a primeira aeronave a usar a luz solar para mudar sua órbita ao redor da Terra foi lançada em junho de 2019 como parte de um projeto aeroespacial chamado LightSail.

A NASA também planeja experimentar essas novas tecnologias de propulsão no espaço com o lançamento em 2022 do ACS3, uma espaçonave do tamanho de uma torradeira que usará estas velas para mudanças de órbita.