Este post faz parte da blogagem coletiva para a Semana Nacional de C&T 2015, organizada pelo Roberto Takata, do Gene Repórter.



Esta é a justificativa para a promoção do tema "Um Universo de imagens" durante este ano, em que destacamos a importância da luz para as nossas vidas. O Ano Internacional da Luz faz um convite para contemplarmos o Universo através destas imagens!

A astrofísica é uma área da ciência que demanda desenvolvimentos tecnológicos extremos e, obviamente, cada vez mais caros. Porém, ela recompensa os investimentos gerando conhecimento, proporcionando novas tecnologias para o nosso cotidiano e disponibilizando as já citadas inspiradoras visões do Cosmos - frequentemente o único contato do público em geral com esta ciência.

Isto porque a maioria da população mundial pouco ou nada vê quando olha para o céu de suas cidades e, assim, perdeu o contato cotidiano com as maravilhas celestes. E quanto menos as pessoas são capazes de experimentar a observação de um céu repleto de estrelas, mais elas não entendem o que estão perdendo...

Até o início do século XX, em todos os locais do planeta era possível ver a Via Láctea a olho nu em noites de céu aberto. Com a propagação da iluminação artificial, o cenário começou a mudar. Já se buscava construir observatórios astronômicos em locais altos e secos  desde as primeiras décadas daquele século mas, mesmo assim, alguns deles começaram a ser comprometidos por uma nova fonte de poluição: a luminosa, resultante do uso irracional da iluminação artificial. O Observatório de Monte Wilson, próximo a Los Angeles, foi um dos primeiros a ter seu trabalho afetado. Foi por observações obtidas lá que, por exemplo, Edwin Hubble descobriu que a nossa galáxia não é a única no Universo!

E aí cabe uma história interessante: na década de 1940, Walter Baade tirou proveito de blackouts, usuais durante a segunda grande guerra e que eliminavam a poluição luminosa em Monte Wilson, para descobrir a existência de diferentes populações estelares e estudá-las. Foi assim, sem a interferência das luzes artificiais, que ele pôde observar estrelas na galáxia de Andrômeda e descobrir uma região de baixa extinção por poeira interestelar na direção do centro da nossa galáxia, hoje conhecida como "Janela de Baade".

Além de comprometer o trabalho de observatórios já estabelecidos e privar as pessoas da contemplação de um céu estrelado, hoje sabemos que o uso ineficiente das luzes artificiais externas representa grande desperdício de energia elétrica. A poluição luminosa traz consequências negativas para a saúde humana, por exemplo, alterando a produção natural de melatonina, fator determinante para o desenvolvimento de alguns tipos de câncer, da obesidade, diabetes e depressão. No meio ambiente, a luz artificial irracional compromete a produção de alimentos e coloca em risco o ciclo natural de vida de várias espécies animais.

Mas, voltando à astronomia: a solução seria investir apenas em observatórios espaciais? Não seria. Além dos altos custos, riscos, limitações de tamanho, entre vários outros fatores operacionais e técnicos envolvidos em projetos de observatórios espaciais, nem todos os casos científicos poderiam ser totalmente estudados apenas através de dados obtidos por eles. É essencial termos observatórios para a janela visível do espectro eletromagnético em solo.

Atualmente, os maiores investimentos em novos telescópios têm sido feitos nos poucos locais do planeta que ainda oferecem condições de excelência, como o Norte do Chile, o topo do Mauna Kea (vulcão extinto localizado no Havaí, EUA), e as Ilhas Canárias (Espanha). A infraestrutura moderna de observação astronômica só é viabilizada devido à formação de consórcios internacionais: o Brasil, por exemplo, participa de consórcios que operam telescópios no norte do Chile (Gemini, SOAR e, esperamos que em breve, ESO) e em Mauna Kea (Gemini).




Mesmo estes locais privilegiados, que recebem investimentos que já alcançam a marca de bilhões de dólares, podem vir a ser comprometidos pelo aumento da poluição luminosa. Felizmente, todos eles possuem legislações e regulamentações buscando assegurar que a iluminação artificial das cidades nos seus arredores seja totalmente racional e pouco poluente.

Além disso, a UNESCO, através do International Council on Monuments and Sites (ICOMOS), e a União Astronômica Internacional (IAU/UAI) vem desenvolvendo estudos para aprofundar o conhecimento sobre as características e diferentes formas de patrimônio astronômico e desenvolver metodologias a fim de definir esta tipologia no contexto da Convenção do Patrimônio Mundial. Um dos temas emergentes foi a existência das "Janelas para o Universo", referindo-se justamente a estes locais de céus noturnos preservados e privilegiados que se tornaram essenciais para as pesquisas em astrofísica. Até o momento, foram feitos três estudos de caso: Cerro Tololo (Chile), La Palma (Espanha) e o Mauna Kea. Assim, a expectativa é que em breve estes locais possam vir a ser considerados Patrimônio da Humanidade. Mais do que um título, sua Convenção é um poderoso instrumento de preservação.


Enfim, a ideia do post, além de destacar a importância de preservar as "Janelas para o Universo", era incentivar o leitor a contemplar a beleza registrada através delas! Segue uma pequena seleção do "Universo em imagens":





Não se limite às imagens postadas aqui! Algumas dicas de páginas com farto material para o seu deslumbramento:

• A coleção completa do ESO; 
• O álbum do Hubble;
• O site "Astronomy Picture of the Day" (APOD);
• A página "From the Earth to the Universe" (cuja exposição no Brasil foi chamada de "Paisagens Cósmicas").

Acompanhe a blogagem coletiva da SNCT2015, cujo tema é "Luz, Ciência e Vida", no Gene Repórter e por aqui mesmo.

Veja também a nota do MCTI sobre a ação: SNCT 2015 - Blogagem coletiva divulga tema “Luz, ciência e vida”.

A Semana Nacional de C&T (SNCT) deste ano ocorreu entre os dias 19 e 25/10. Foi a 12o edição do evento criado pelo Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) com o objetivo de aproximar o público dos conhecimentos e novos desenvolvimentos da área. Este ano o tema foi "Luz, ciência e Vida", refletindo o fato de que 2015 foi declarado pela UNESCO o Ano Internacional da Luz (IYL2015, do inglês).

Por sua vez, Poluição luminosa é um dos principais temas do IYL2015, que destaca a luz no ambiente construído pelo homem e - através da iniciativa "Luz Cósmica" da IAU -, a preservação de céus escuros para a observação celeste. Ou seja, trabalhamos desde sempre com o tema da SNCT2015!



No começo do ano, o Roberto Takata, autor do Gene Repórter, cadastrou blogs interessados em participar de uma ação coletiva durante a SNCT2015, a pedido do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI), que divulgou a iniciativa em alguns de seus canais de comunicação: SNCT 2015 - Blogagem coletiva divulga tema “Luz, ciência e vida”. Ao menos dez blogs divulgaram textos relacionados à luz durante a semana, viabilizando a blogagem coletiva.

Veja abaixo os links dos textos publicados nos blogs participantes:

• O Leandro Tessler, do Cultura Científica, escreveu sobre as fibras ópticas e a importância dessa tecnologia para nos conectarmos, através da internet, do telefone ou da TV a cabo;
• E, veja só! No texto intitulado "O lado escuro da luz: um luar como este do sertão", o Gene Repórter fala da atração de insetos pela luz e os impactos da iluminação artificial no planeta. Ou seja, da poluição luminosa;
• No blog DNA Cético, Rubens Pazza fala em seu texto "A vida e a luz" sobre o ciclo circadiano e a importância da detecção da luz pelos seres vivos;
• No blog Sonhos do Neuro, o Felipe também escreve sobre as alterações no ciclo circadiano dos seres humanos devido à disponibilidade de iluminação artificial no texto "Luz dentro de casa e o sono que atrasa";
• A bioluminescência, fenômeno responsável pelas luzes dos vaga-lumes, é o tema do texto "SNCT 2015: a luz da vida", que o Wesley Santos escreveu para o "Do nano ao macro";
• O David, do blog "A Porta de Marfim", escreveu "Luz engorda?", sobre a correlação  entre o nível de obesidade de uma população e a quantidade de poluição luminosa;
• Este humilde blog publicou o texto "Janelas para o Universo", onde conta um pouco sobre os poucos locais ainda existentes no planeta com condições para a realização de observações astrofísicas na faixa do visível e apresenta a iniciativa "Um Universo de Imagens";
• A página "Astronomia no Zênite" publicou um artigo "Decifrando a luz", sobre espectroscopia;
• O blog "Café na Bancada" publicou uma série de postagens. Em "Brilha, brilha, Escorpiãozinho…", Henrique Neves escreveu sobre a luz negra e contou que ela é usada para encontrar escorpiões! Em "Ciclos, ritmos e você – Apresentando seu relógio biológico", o mesmo autor fala sobre ciclo circadiano e cronobiologia de um modo geral. Natália Tascher é a autora do texto "Me diz…Por que o céu é azul…E os olhos da minha filha também!", a respeito da relação entre a quantidade de melanina e a cor dos olhos humanos. Em "Brilha, brilha, bacteriazinha", Natália fala sobre a bioluminescência em bactérias. "Luz, ciência… EVOLUÇÃO!" é a contribuição de Luiz Almeida. O texto conta sobre a importância do aparecimento de olhos nos seres vivos para a evolução da vida no planeta;
• O Dulcidio, do blog "Física na Veia!", escreveu sobre a natureza da luz, contando como o conhecimento acerca de sua dualidade onda-partícula foi construído ao longo do tempo, baseado principalmente nos trabalhos de Mawell e Einstein. Luz: onda ou partícula?

Nas redes sociais, as atividades da semana foram indexadas principalmente com as hashtags #sintonizeciência e #SNCT2015.

Veja abaixo o vídeo oficial de divulgação da SNCT2015.

É muito raro encontrar boas matérias em português sobre poluição luminosa. O vídeo abaixo é uma importante exceção e foi produzido pela agência alemã Deutsche Welle (DW), para a sua programação voltada ao público brasileiro.

A reportagem, de Maurício Cancilieri e Ceci Leal, é bastante completa: explica o que é poluição luminosa, seus impactos, mostra soluções de iluminação e pesquisas para evitar aumentar o problema. E tudo isso em menos de cinco minutos! Não deixe de ver!

Esta é a segunda postagem de uma série que pretende oferecer informações práticas de como podemos evitar gerar poluição luminosa e até reverter a situação, recuperando um ambiente noturno mais saudável, menos nocivo ao meio ambiente e que ainda permita ver estrelas!

A primeira postagem foi sobre a escolha de luminárias. Mas, do que adianta ter o esquipamento correto se ele for mal instalado? Como já colocamos, a boa iluminação deve direcionar a luz apenas para o local que precisa dela. Note que, diferentemente das luminárias, o projetor em si pode produzir o melhor ou o pior efeito em relação à poluição luminosa: tudo depende do modo que ele for instalado.


Nos esquemas abaixo, adaptados do material disponibilizado pelo IAC, podemos ver as orientações para correta instalação de projetores e luminárias. Para as luminárias, a instalação correta é aquela paralela ao solo. Luminárias tipo globo, jamais!

No caso dos projetores, a melhor situação é aquela onde a parede ou placa é iluminada de cima para baixo, e ainda é colocado um anteparo na parte superior. Além disso, é preciso atentar para o ângulo de orientação do feixe de luz. Resultados ótimos podem ser obtidos se o ângulo de orientação for menor que 10 graus.





O esquema abaixo mostra todas as origens para a poluição luminosa quando uma luminária ou projetor não são adequadamente instalados. Idealmente, a luz deve incidir apenas sobre a área a ser iluminada. Quando a luminária está mal orientada, cria uma zona de ofuscamento: quem estiver caminhando na direção da fonte de luz terá seus olhos ofuscados, ficando mais suscetível a acidentes ou crimes. Esta mesma luz, inadequadamente direcionada, invadirá moradias ou outros ambientes. tipo de poluição luminosa que chamamos de luz intrusa.



A luz direcionada para cima, além de representar um gasto econômico sem sentido, impedirá a observação das estrelas. Se o céu estiver com nuvens carregadas, parte da luz será refletida de volta para baixo, criando aquele aspecto desagradável de uma capa alaranjada sobre a cidade.

Além disso, tem a luz que reflete no solo em direção ao céu. Para minimizar esta componente, o ideal seria que o chão fosse o mais escuro possível. Sabemos que esta é uma condição complexa, principalmente quando pensamos em caminhos para pedestres. Assim, é de se esperar que a componente refletida pelo chão não chegue a ser completamente anulada, mesmo nos melhores projetos de iluminação.

Frequentemente, justifica-se a inclinação excessiva das luminárias e o uso de refratores não planos pela impossibilidade de aumentar o número de postes. O fato é que sempre existirá alguma solução para racionalizar o sistema de iluminação sem negligenciar os riscos da iluminação excessiva. Veja abaixo alguns exemplos de luminárias e projetores mal instalados.






No entanto, também não adianta selecionar cuidadosamente a luminária e instalá-la com correção se a lâmpada não for a correta para o tipo de aplicação! A escolha racional de lâmpadas deverá ser o assunto da próxima postagem desta série.

Não deixe de ler o primeiro texto da série: Evitando gerar poluição luminosa, parte I: A escolha das luminárias.

A ideia é essa: apague as luzes e acenda as estrelas!



Agradecimentos à Vera por compartilhar a imagem!

O projeto europeu "Inspiring Science Education" (ISE), com sede em Luxemburgo, se propõe a oferecer recursos digitais e oportunidades para professores tornarem o aprendizado de ciências mais atrativo e relevante para os seus alunos. Recentemente, o ISE disponibilizou uma ferramenta online para a simulação de cenários de iluminação artificial externa, com o objetivo de possibilitar a avaliação da geração de poluição luminosa e a adequação de cada configuração em relação à segurança para a circulação de pessoas.

A página oferece textos explicativos sobre poluição luminosa e instruções detalhadas para utilizar o simulador (em inglês, mas o Google Tradutor pode ajudar). De qualquer modo, vamos fazer uma rápida introdução ao uso da ferramenta e discutir alguns dos seus resultados.

A página possui uma série de abas que podem ser abertas pelo usuário. As duas primeiras são de apresentação, e a simulação propriamente dita é configurada em "Set the experiment options" (Configure as opções do experimento). São então oferecidos quatro parâmetros: 

• A quantidade de postes de luz (light poles), variando entre três e nove;
• A altura dos postes - quatro ou sete metros;
• O tipo de lâmpada - vapor de sódio de alta pressão (HSP) ou LED;
• A potência das lâmpadas - 50 ou 80 W;
• O tipo de luminária - globo (globe, non cut-off), tipo semi-limitada (semi cut-off shield type), tipo totalmente limitada (full cut-off shield type).

Painel para configurar os parâmetros da simulação, na aba "Set the experiment options"). O usuário pode escolher o número de postes e sua altura, o tipo de lâmpada, a potência e o tipo de luminária. Em seguida, basta abrir a aba "Run the experiment" e clicar em "Start the experiment".

 
Em seguida, é necessário abrir a aba "Run the experiment" (Execute o experimento) e clicar em "Start the experiment" (Comece o experimento). Em alguns segundos, uma tela surgirá ao lado da configuração com uma animação mostrando os resultados da simulação.

O ambiente a ser iluminado é o estacionamento de um supermercado, na frente do qual existem casas e, nos arredores, prédios. A animação permite que "circulemos" pela área, de modo observar a qualidade da iluminação gerada através dos parâmetros escolhidos pelo usuário. Alguns exemplos são mostrados a seguir.

O primeiro é a simulação da pior situação possível: nove luminárias tipo globo, em postes de 7 metros de altura e com as lâmpadas de maior potência (80 W). O resultado, ilustrado pela figura abaixo, é uma iluminação ofuscante, onde 30% da luz é emitida na direção do céu.

Captura de tela da simulação considerando a pior situação possível: nove postes com sete metros de altura, luminárias tipo globo com lâmpadas de 80 W, de vapor de sódio de alta pressão

Uma escolha mais racional para uma grande cidade, distante de áreas de proteção ambiental, é a representada pela captura de tela abaixo: nove postes de 4 metros de altura, lâmpadas de vapor de sódio de alta pressão de 50 W em luminárias com corte total. Nestas condições, a estimativa é que 4.25% da luz emitida estaria sendo na direção do céu. Cenário consideravelmente melhor do que no caso dos globos, embora o ideal seja reduzir esta componente a zero...

Captura de tela mostrando a simulação com escolhas racionais: nove postes de 4 metros de altura, luminárias totalmente limitadas (full cut-off).

Um problema é o fato de que não é reproduzido o rendimento de cor de cada lâmpada. O vapor de sódio produz uma luz alaranjada, o que significa que ele emite em um intervalo mais restrito de energia, privilegiando os comprimentos de onda onde o olho humano é mais eficiente. O LED possui uma luz extremamente branca, com alto rendimento de cor (desnecessário para a nossa circulação noturna) e especialmente nociva para o meio ambiente. Nas simulações, as lâmpadas emitem sempre luz branca, embora o brilho do céu (resultado da luz indevidamente direcionada para cima) seja sempre alaranjado.

Tendo em vista esta limitação da ferramenta, nas imagens abaixo podemos ver como seria a iluminação na frente de uma residências, com os dois conjuntos de parâmetros já descritos.

Captura de tela mostrando a iluminação na frente de uma casa. Em cima, a luminária tipo globo com lâmpada de 80 W e, abaixo, a luminária totalmente limitada e lâmpadas de 50 W. Note o halo de luz em torno do globo, denunciando o desperdício e a geração de poluição luminosa. No segundo caso a luz é focalizada para o chão, criando um ambiente mais agradável e seguro para a circulação, além de menos poluente.

Um outro problema da ferramenta é a poluição luminosa chamada de "luz intrusa", que é aquela iluminação planejada para um ambiente e que invade outro. É o caso da iluminação interna do supermercado, das casas e dos prédios, que dificulta a análise da qualidade dos diferentes conjuntos de parâmetros para a iluminação externa.


A ferramenta também permite simular o impacto na observação do céu e, em particular, na direção da constelação de Ursa Maior, facilmente visível no Hemisfério Norte. Basta ir na aba "Run the experiment" e clicar em "Ursa Maior". Serão oferecidas duas opções: "Ursa Maior - no light pollution" (Ursa Maior - sem poluição luminosa) e "Ursa Maior - current light pollution" (situação atual de poluição luminosa, considerando os parâmetros de entrada para a simulação).

Simulação da observação do céu na direção da constelação de Ursa Maior, sem poluição luminosa.

Simulação da observação do céu na direção da constelação de Ursa Maior com os parâmetros do primeiro cenário, utilizando luminárias tipo globo. Note o tom alaranjado, típico de luminárias de vapor de sódio em luminárias ruins ou incorretamente instaladas.

Simulação da observação do céu na direção da constelação de Ursa Maior com os parâmetros da segunda simulação, escolhidos de modo mais racional.

É um recurso didático interessante, desde que sejam levados em conta as suas limitações em reproduzir o rendimento de cor das lâmpadas e a impossibilidade de ligar/desligar a luz intrusa. Quer experimentar? As simulações podem ser feitas no endereço deste link.

A indicação desta ferramenta foi feita pelo projeto Globe at Night, através de seu boletim mensal.

Em dezembro de 2013, durante a sua assembléia geral, A Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO) decidiu que em 2015 seria comemorado o Ano Internacional da Luz (IYL2015). 

Segundo o texto da resolução (em tradução livre a partir da versão em inglês): "... 2015 coincide com o aniversário de uma série de marcos na história da ciência da luz, incluindo os trabalhos em óptica de Ibn Al-Haytham em 1015, a noção da luz como uma onda proposta por Fresnel em 1815, a teoria eletromagnética da propagação da luz proposta por Maxwell em 1865, a teoria de Einstein para o efeito fotoelétrico em 1905 e a incorporação da luz na cosmologia através da relatividade geral em 1915, a descoberta da radiação cósmica de fundo por Penzias e Wilson e o resultado obtido através das pesquisas de Kao a respeito da transmissão da luz em fibras ópticas para a comunicação, ambos em 1965".

O objetivo desta iniciativa global é destacar para os cidadãos de todo o mundo a importância da luz e das tecnologias ópticas em suas vidas, para o futuro e o desenvolvimento da sociedade. Dezenas de eventos já estão cadastrados na página oficial do evento, cuja cerimônia de abertura oficial ocorrerá nos dias 19 e 20 de janeiro de 2015 na sede da UNESCO, em Paris (França).

Uma das linhas de ação do IYL2015 é a "Cosmic Light" (Luz Cósmica, no português). Liderada pela União Astronômica Internacional (IAU/UAI), a ideia é divulgar a importância da luz que nos alcança, proveniente dos diversos objetos que compõem o Universo. Assim, a discussão sobre a poluição luminosa e a conscientização a respeito da importância dos céus escuros serão temas fundamentais durante este ano.

Logo em português do Ano Internacional da Luz 2015 - Luz Cósmica. Disponível em https://www.iau.org/iyl/resources/.

• Página oficial do IYL2015: http://www.light2015.org/;
• Página brasileira para o Ano Internacional da Luz (mantida pela SBPC): http://www.luz2015.org.br/;
• Página da IAU/UAI para as atividades relacionadas à ação "Luz Cósmica": http://www.iau.org/iyl/.