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ED 085

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Na piscina, o braço a 1 metro está a 1,30

A água engana a lente: tudo parece um quarto mais perto e maior, e a foto sai fora de foco e cortada

Nadador visto de baixo estende o braço para uma bola na superfície da piscina.

Embaixo d'água, tudo parece mais perto

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A luz anda em linha reta enquanto não troca de meio. Na piscina, ela troca duas vezes antes de chegar ao sensor: sai da água, atravessa o vidro da caixa estanque (o estojo à prova d'água da câmera) e entra no ar dentro dela.

Cada passagem entorta o raio. A câmera, que só sabe ler linhas retas, calcula a cena como se os raios nunca tivessem dobrado, e erra a distância de tudo que está embaixo d'água.

O erro tem tamanho fixo. A água desvia a luz numa proporção de 1,33 em relação ao ar, o índice de refração (a medida de quanto um material freia e entorta a luz) que os livros de física registram para a água doce.

Na prática, o assunto parece estar a três quartos da distância real. Um braço a 1,30 metro da lente aparece a 1 metro, e um azulejo a 2 metros parece colado a 1,50.

O tamanho acompanha o engano. Como o objeto parece mais perto, parece também maior, cerca de um terço acima do tamanho real, e ocupa no visor um pedaço maior do quadro.

Quem mergulha com máscara sente o efeito antes de entender. Estende a mão para pegar a moeda no fundo e fecha os dedos na água, um palmo antes dela.

A câmera sofre do mesmo jeito, com uma diferença. O olho corrige o gesto depois de duas ou três tentativas; o celular mede de novo a cada foto e repete o erro, porque o foco automático confia no que a luz entortada mostra.

O foco por contraste (o sistema que ajusta a lente até a imagem ficar nítida na tela) acerta a imagem aparente. Dentro da água, essa imagem é a única que existe para a lente, e a foto sai nítida.

O problema mora no enquadramento e no foco manual. Quem gira o anel de foco pela distância que estima, ou recua para caber o nadador inteiro, mede pelo olho de fora da piscina e acerta o lugar errado.

A primeira seção mostra por que o raio dobra na superfície, de onde vem o número 1,33 e qual janela redonda aparece no teto da piscina quando a câmera olha para cima.

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I O Clique de Hoje

Um quarto mais perto

A imagem do topo mostra um nadador, visto de baixo, estendendo o braço para uma bola na superfície da piscina.

O raio de luz dobra porque muda de velocidade. Na água, a luz anda cerca de um quarto mais devagar, e a frente da onda que chega primeiro ao novo meio freia antes do resto, como a roda de um carrinho que sai do asfalto e entra na areia.

A regra que calcula a dobra se chama lei de Snell, em homenagem ao matemático holandês Willebrord Snellius, que a escreveu em 1621. Ela compara o seno do ângulo de entrada com o seno do ângulo de saída, e a razão entre os dois dá o índice de refração.

A conta do um quarto

Para um raio quase reto, a lei de Snell vira uma divisão simples. A distância aparente é a distância real dividida por 1,33.

Um metro e trinta dividido por 1,33 dá pouco menos de um metro. Dois metros viram 1,50. Daí o mergulhador vê a moeda mais perto e erra a mão.

A ampliação segue o mesmo número. Se a distância encolhe para três quartos, o objeto ocupa no campo de visão um terço a mais de largura, e a lente que no ar parecia grande-angular passa a cortar a cena.

O vidro chato

A caixa estanque comum tem uma janela plana na frente da lente. Ela não corrige nada: só deixa a luz passar da água para o ar, e a dobra acontece ali.

O efeito no visor é o de uma lente mais fechada. Uma câmera que fora d'água abrange um campo largo perde perto de um quarto da largura embaixo dela, e os cantos da foto saem levemente borrados e com franjas coloridas.

As franjas nascem porque cada cor dobra num ângulo um pouco diferente. O azul entorta mais que o vermelho, e a borda dos objetos ganha um contorno arroxeado de um lado e alaranjado do outro.

A água funciona como uma lente que ninguém pediu.

A janela no teto

Olhando para cima, a câmera encontra outra consequência da mesma lei. A luz que vem do céu entra na água num cone de cerca de 97 graus de abertura, e fora desse cone a superfície vira espelho.

Os fotógrafos submarinos chamam o cone de janela de Snell. Dentro dele aparecem o céu, as árvores e o prédio da borda, espremidos num círculo; fora dele, a superfície devolve o fundo azul da piscina, refletido de cabeça para baixo.

II Quem Apertou

O biólogo do barril

Louis Boutan, biólogo francês do laboratório Arago, em Banyuls-sur-Mer, fez em 1893 as primeiras fotografias tiradas por um mergulhador embaixo d'água.

Boutan estudava moluscos no Mediterrâneo e queria registrar os animais no lugar onde viviam. Os desenhos feitos de memória, depois do mergulho, saíam imprecisos, e ele decidiu levar a câmera para o fundo.

Mergulhava com escafandro (a roupa de lona com capacete de metal e ar bombeado da superfície) e carregava uma câmera fechada numa caixa de cobre com janelas de vidro. Cada exposição levava até meia hora no escuro do fundo.

O erro do foco

O primeiro problema foi o mesmo da piscina de casa. Boutan regulava a distância como faria em terra, e as placas voltavam fora de foco.

Ele aprendeu a ajustar a lente para a distância aparente, a que o olho via pela janela do capacete. A caixa de vidro plano mudava o campo da objetiva, e ele passou a se posicionar mais longe dos animais para caber a cena inteira na placa.

A luz que faltava

O segundo problema foi a escuridão. A poucos metros de profundidade, a água já engole a maior parte do vermelho e do amarelo, e as placas da época precisavam de luz forte.

Boutan e o irmão, o engenheiro Auguste Boutan, montaram uma lâmpada de magnésio (o pó metálico que queima num clarão branco) dentro de uma redoma de vidro alimentada por um barril de oxigênio.

Com a lâmpada, as exposições caíram de meia hora para poucos segundos, e o fundo passou a sair com contraste.

O livro de 1900

Em 1900, Boutan reuniu os resultados no livro La Photographie sous-marine et les progrès de la photographie (A fotografia submarina e os progressos da fotografia). O livro descreve as caixas, os ajustes de foco e as lâmpadas, e traz as placas feitas em Banyuls.

Ali está, em francês, a recomendação de compor de mais longe e regular a lente pela imagem vista na água, a mesma correção que vale para o celular na piscina de casa.

Quem regula o foco pelo olho de terra erra embaixo d'água.

Boutan voltou à pesquisa em moluscos e deu aulas de zoologia na França até a morte, em 1934. As placas de Banyuls seguem como as mais antigas fotos de mergulho de que se tem registro.

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III Real ou Feito

Feito, e o céu sem espelho

Feito. A foto do nadador no topo nunca entrou numa piscina: um programa de inteligência artificial montou a cena a partir de um texto da redação, e três detalhes denunciam a origem.

Primeira pista: a superfície mostra céu de borda a borda. Vista de baixo, a superfície real só deixa ver o céu dentro da janela de Snell, o círculo de 97 graus. Fora dele, a água espelha o fundo da piscina. Na imagem, o céu ocupa a superfície inteira.

Segunda pista: o braço atravessa a linha d'água sem quebrar. Um braço meio dentro, meio fora, aparece partido na foto real, com a parte de cima deslocada em relação à de baixo. Na imagem, ele segue reto como um cabo de vassoura no ar.

Terceira pista: o fundo não tem a rede de luz. Em dia de sol, as ondas da superfície funcionam como lentes miúdas e desenham no azulejo uma rede de linhas claras que se move. Na imagem, o fundo sai liso e uniforme.

A cor azul da água e a faixa preta da raia, por sua vez, batem com uma piscina comum de clube.

Para medir o engano no seu próprio celular, bastam uma piscina rasa, uma capa estanque de celular, uma fita métrica e um objeto pequeno, como uma garrafa de plástico cheia de areia.

1. Afunde a garrafa e meça com a fita, fora da água, a distância real até a borda onde você vai apoiar o celular.

2. Mergulhe o celular na capa, rente à borda, e fotografe a garrafa sem zoom.

3. Repita a foto no seco, com a garrafa no chão à mesma distância medida.

4. Compare o tamanho da garrafa nas duas fotos, contando quantas vezes a altura dela cabe na altura do quadro.

Na foto embaixo d'água, a garrafa vai ocupar perto de um terço a mais do quadro. Se as duas saírem iguais, a capa tem janela curva, que corrige parte da dobra, ou a garrafa ficou rente demais ao vidro.

Teste hoje, na piscina: coloque a garrafa a 1,30 metro da lente medido com a fita, estime de olho pela máscara a que distância ela parece estar e anote o número, esperando ver perto de 1 metro.