Energia das ondas eletromagnéticas

Como já vimos no estudo do eletromagnetismo, um campo magnético variável gera um campo elétrico induzido, também variável. Esse campo elétrico variável também gera um campo magnético variável de tal maneira que o fenômeno se repete sucessivamente. Sendo assim, podemos dizer que a propagação desses campos não necessita da presença de matéria para se propagar, uma vez que os campos elétricos e magnéticos podem existir no vácuo.

Dessa forma, podemos definir onda eletromagnética como sendo o conjunto de campos elétrico e magnético variáveis, perpendiculares entre si, que criam um ao outro, formando uma perturbação autossustentável que se propaga pelo espaço.

As ondas eletromagnéticas transportam energia de um local para outro. É dessa forma que a energia do Sol chega até a Terra. A energia de uma onda eletromagnética está distribuída entre os campos elétrico e magnético. Ao se propagar, a energia da onda oscila entre a energia do campo elétrico e a energia do campo magnético.

A energia média por unidade de volume de uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo é dada por:

Onde ε₀ = 8,85 x 10^-12 C²/N.m² e E_máx é a amplitude do campo elétrico.

Quanto maior for o valor do campo elétrico, isto é, quanto maior for a perturbação, maior será a energia média por volume. Por exemplo, sabemos que a radiação solar que chega ao topo da atmosfera terrestre tem campo elétrico máximo de 1.020 N/C.

Usando a equação anterior, podemos calcular a energia média por unidade de volume que chega à atmosfera:

U_média=4,6 x 10^-6  J/m³