O PESO DO AR SOBRE NOSSAS CABEÇAS

O PESO DO AR SOBRE NOSSAS CABEÇAS

Herton Escobar

02 Maio 2011 | 13h33

Se você já mergulhou de cilindro no oceano alguma vez, ou mesmo se já mergulhou mais do que 1 ou 2 metros numa piscina, deve ter aprendido/percebido que seu ouvido começa a doer à medida que você desce. Quanto mais fundo, maior a dor.
Mas já parou para pensar porque isso acontece? É algo bastante curioso.

Para começar, veja o que acontece com a garrafa de plástico nesse vídeo acima, que fiz (de maneira muito amadora, com uma câmera presa na cabeça) durante um mergulho em Bonaire, no sul do Caribe.

Você pode não perceber, e eu também não percebo, pois estamos acostumados a isso, mas o ar da atmosfera sobre as nossas cabeças pesa. E é esse peso do ar sobre a superfície do planeta que produz o efeito que conhecemos como pressão atmosférica. Quando você está no alto de uma montanha, a pressão atmosférica é menor, porque há menos ar sobre a sua cabeça. Quando você está no nível do mar, a pressão é maior, pois há mais ar sobre a sua cabeça – de fato, uma coluna de atmosfera inteira, por isso a pressão ao nível do mar é chamada de “1 atmosfera (1 ata)”.

Dito isso, para entender o que está acontecendo com a garrafa é preciso entender, primeiro, que ela não está vazia. Ela está cheia de ar – ou seja, cheia de átomos de nitrogênio, oxigênio e outros elementos gasosos presentes na atmosfera. Na superfície do oceano, esse ar dentro da garrafa está submetido a 1 atmosfera de pressão. E nessa pressão, ele ocupa o espaço de 1 litro, que é o volume da garrafa ao nível do mar.

À medida que a garrafa afunda, porém, o peso da atmosfera é acrescido do peso da água. Quanto mais fundo, mais água, mais pressão. E pela Lei de Boyle (nome do cientista que descobriu isso, Robert Boyle), o volume de um gás em temperatura constante varia de maneira inversamente proporcional à pressão à qual ele é submetido. Se a pressão aumenta, o volume diminui. Se a pressão diminui, o volume aumenta, porque o gás se expande. Consequentemente, à medida que a garrafa afunda, a pressão aumenta e o volume do ar aprisionado dentro dela diminui, sugando as paredes da garrafa para dentro.

Dez metros de água marinha pesam o mesmo que uma atmosfera de ar (1 ata). E o peso do ar continua a surtir efeito mesmo quando você está submerso … afinal, o ar faz pressão sobre a água, que repassa essa pressão para você. Sendo assim, a 10 metros de profundidade a pressão sobre a garrafa é de 2 atmosferas (1 atmosfera de ar, mais 1 atmosfera de água). A 20 metros de profundidade, são 3 atmosferas (3 ata), e assim por diante … 30 metros = 4 ata; 40 metros = 5 ata, … 1.000 metros = 101 ata.

(Observação importante: A quantidade de ar dentro da garrafa permanece igual. A quantidade de átomos do gás não muda. O que muda é o volume ocupado por ele, a medida que o gás é comprimido e os átomos ficam mais próximos uns dos outros.)

Ok, mas então por que nosso corpo não é esmagado como o corpo da garrafa quando mergulhamos, se a pressão é a mesma? Pois bem, é aí que a ciência do mergulho começa a ficar um pouco complicada … Nosso corpo só não é esmagado pela pressão porque ele também é feito, essencialmente, de água (70%), o que impede que ele seja comprimido. Nossos corpos são, essencialmente, mais líquidos do que sólidos (“sacos ambulantes de citoplasma”, como diria um professor meu). Mas há algumas exceções … que é onde a coisa fica dolorida.

A principal delas, no que diz respeito ao mergulho com cilindro, são os espaços de ar (fossas) que existem dentro do nosso crânio, ligando o nariz, a garganta e os ouvidos — especialmente o do ouvido interno, que é separado do ambiente externo por uma membrana chamada tímpano. Quando você mergulha, o ar dentro do ouvido é comprimido, tal qual o ar dentro da garrafa. E, assim como as paredes da garrafa, o tímpano é “sugado” para dentro pelo aumento da pressão. Se você não fizer nada, ele pode estourar e causar problemas potencialmente sérios, desde uma infecção do ouvido até perda permanente de audição.

Felizmente há uma maneira simples de resolver isso: apertar o nariz com os dedos e assoprar mais ar do pulmão para dentro do ouvido, compensando o aperto interno causado pela pressão. O equivalente a injetar mais ar dentro da garrafa a medida que você afunda.

Os pulmões também estão cheios de ar, mas no caso do mergulho com cilindro eles não são espremidos porque você continua a inspirar e expirar normalmente (regra básica de segurança: nunca prenda a respiração durante o mergulho).

No caso do mergulho sem cilindro (o chamado mergulho livre, ou apneia), porém, isso é uma preocupação séria.
Nossos pulmões são feitos de um tecido esponjoso que infla e desinfla a medida que respiramos. Como se fossem uma bexiga … ou uma garrafa plástica. Tal qual a garrafa, portanto, quando você mergulha segurando a respiração, os pulmões são comprimidos pelo aumento da pressão. E não há como equalizá-los! A 10 metros de profundidade (2 atmosferas de pressão), o volume de ar do pulmão é reduzido pela metade. A 20 metros (3 atmosferas), o volume é reduzido a um terço, e assim por diante …

Agora, imagine só: Bons profissionais da apneia conseguem mergulhar a mais de 100 metros. Nessa profundidade, a pressão é de 11 atmosferas, o que significa que o volume do ar dentro dos pulmões é reduzido a menos de um décimo (1/11) do seu volume original na superfície. Algo como reduzir uma maça ao tamanho de uma ervilha, uma uva ou algo assim. Se 5 atmosferas já fizeram o que fizeram com a garrafa no vídeo, imagine 11 atmosferas no seu pulmão!

Patrick Musimu, um mergulhador belga, já desceu a mais de 200 metros segurando a respiração. Simplesmente inacreditável! Imagine a pressão dentro dele a essa profundidade.

Por fim, não há como falar sobre mergulho e pressão sem mencionar o igualmente inacreditável feito de Jacques Piccard e Don Walsh, os únicos seres humanos a “pisarem” (com um batiscafo) no ponto mais profundo do planeta, chamado Challenger Deep, na Fossa Mariana, quase 11 mil metros abaixo da superfície do Oceano Pacífico, entre as Filipinas e a Micronésia. Isso foi em 1960, e até hoje ninguém repetiu o feito. Haja pressão!

Para saber mais sobre a expedição de Piccard e Walsh, assista ao vídeo abaixo, baseado numa entrevista dada por Piccard a um jornalista americano anos atrás (em inglês, mas mesmo que você não entenda, as animações valem a pena …).
Abraços a todos.