Edward Victor Appleton: O homem que deu nome ao espelho oculto do céu

Numa noite de inverno de 1924, um físico nascido em Bradford estava sentado numa cabana de receção fora de Oxford, girando lentamente o botão de um transmissor da BBC a sessenta milhas de distância, observando um sinal fortalecer-se e desvanecer-se num ritmo que nada tinha a ver com a onda terrestre. Edward Appleton tinha acabado de provar que o próprio céu era feito de camadas refletoras de partículas carregadas — e, ao fazê-lo, deu ao rádio, ao radar e, finalmente, à Batalha da Grã-Bretanha, uma oportunidade de luta.

Uma infância em Bradford

Appleton era filho de um armazenista em Bradford, Yorkshire, e abriu caminho para fora do comum através de bolsas de estudo: primeiro para a Hanson Boys' Grammar School, depois, aos dezoito anos, uma bolsa Isaac Holden levou-o para o St John's College, em Cambridge. Tirou o seu curso de ciências naturais em 1913 e permaneceu para um mestrado em física, atraído pela órbita de dois dos experimentalistas determinantes da época, J. J. Thomson e Ernest Rutherford, no Cavendish Laboratory. A Primeira Guerra Mundial interrompeu os seus estudos: comissionado nos Royal Engineers em janeiro de 1915, passou a guerra a treinar operadores de rádio do exército no Signals Depot em Fenny Stratford, um posto pouco glamoroso que, no entanto, o transformou num especialista prático em rádio.

Perseguindo o sinal que se desvanece

De volta a Cambridge após a guerra, Appleton juntou-se aos investigadores de Rutherford e começou a pensar num problema que todos os engenheiros de radiodifusão já conheciam e ninguém conseguia explicar: por que razão os sinais de rádio ficavam mais fortes e mais fracos depois do anoitecer, por vezes desaparecendo completamente. Em 1924, já como Professor Wheatstone de Física no King's College de Londres, ele e um aluno, Miles Barnett, realizaram a experiência que o tornou famoso. Usando uma estação transmissora da BBC e variando o seu comprimento de onda enquanto monitorizava a receção em Oxford, Appleton detetou um padrão de interferência entre a onda terrestre direta e um segundo sinal que chegava de cima — a prova de que as ondas de rádio estavam a ricochetear numa camada ionizada da atmosfera superior. Ele calculou a sua altura usando uma técnica de modulação de frequência da sua própria autoria, e depois foi mais longe: em 1926, encontrou uma segunda camada, mais elevada, mais tarde nomeada camada Appleton em sua homenagem, situada a 300 a 400 quilómetros de altitude e capaz de refletir os comprimentos de onda mais curtos que tornam possível a radiodifusão de ondas curtas de longo alcance. Foi Appleton quem deu a toda esta região da atmosfera o seu nome agora padrão: a ionosfera.

Da física ao trabalho de guerra

Os riscos práticos desta descoberta tornaram-se ineludíveis na década de 1930. A teoria magneto-iónica de Appleton, construída sobre o eletromagnetismo de Lorentz e Maxwell, permitiu aos engenheiros prever como as ondas de rádio se comportariam no céu ionizado — conhecimento que alimentou diretamente o desenvolvimento do radar por Robert Watson-Watt. Quando o comité Nobel resumiu mais tarde os riscos, foram diretos: sem o trabalho de Appleton, o radar "teria chegado demasiado tarde para ter um uso decisivo na Batalha da Grã-Bretanha". Appleton não parou na investigação pura. Em 1936, tornou-se diretor interino do Cavendish Laboratory após a morte súbita de Rutherford e, em 1938, foi nomeado Secretário do Departamento de Investigação Científica e Industrial, colocando-o efetivamente encarregue de organizar a ciência britânica para a guerra que se avizinhava. A partir de 1941, dirigiu a Tube Alloys, o próprio projeto de armas atómicas da Grã-Bretanha, nomeando James Chadwick para liderar a missão britânica integrada no Projeto Manhattan americano e, mais tarde, recomendando John Cockcroft para fundar o estabelecimento de investigação de energia atómica do pós-guerra na Grã-Bretanha. Ao longo do caminho, o seu departamento também encontrou tempo para lanchas de desembarque, a bomba saltadora, adesivos para aeronaves e dessalinização da água do mar — a maquinaria pouco glamorosa da guerra total.

O Nobel e os anos posteriores

Em 1947, Appleton foi galardoado com o Prémio Nobel da Física "pelas suas investigações sobre a física da atmosfera superior, especialmente pela descoberta da chamada camada Appleton". Nessa altura, já tinha sido nomeado cavaleiro, em 1941, e homenageado por governos desde a Noruega até à Islândia e aos Estados Unidos pela sua liderança científica durante a guerra. Em 1948, deixou a administração da investigação para se tornar Reitor e Vice-Chanceler da Universidade de Edimburgo, cargo que ocupou até à sua morte. Supervisionou o crescimento da universidade de menos de 4.000 alunos para mais de 7.000, impulsionou a controversa remodelação da George Square num recinto universitário moderno e manteve a ciência viva ao fundar e editar o Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. Continuou a publicar até aos sessenta anos, identificando em 1954 que o comportamento ionosférico variava de acordo com a latitude magnética, comparando dados de Deli e Baton Rouge. Morreu de um ataque cardíaco em Edimburgo em abril de 1965, poucas semanas depois de se ter casado com a sua segunda mulher, Helen Allison, a sua antiga secretária privada.

Por que é que Edward é chamado de génio

O argumento para chamar génio a Appleton baseia-se num tipo de discernimento específico e verificável: ele pegou num incómodo — o desvanecimento enlouquecedor dos sinais de rádio noturnos que todos os engenheiros de rádio da sua época simplesmente toleravam — e reconheceu nele a assinatura de uma estrutura física que ninguém tinha medido diretamente. Conceber o método de modulação de frequência para cronometrar e medir a altura da reflexão foi um ato de engenho quantitativo exato, não um palpite de sorte, e a estrutura de duas camadas que ele mapeou (e a teoria magneto-iónica que construiu para a explicar) manteve-se como conhecimento de engenharia utilizável, mais consequentemente no radar. A própria linguagem do comité Nobel — creditando o seu trabalho por ajudar a ganhar a Batalha da Grã-Bretanha a tempo — é um endosso externo de consequência tão forte quanto as honras da física podem receber. O contra-argumento honesto é que Appleton não foi um visionário teórico solitário à moda de um Einstein ou de um Dirac: o seu avanço foi um triunfo de um experimentalista, construído sobre o eletromagnetismo de Maxwell-Lorentz existente e executado com a ajuda de um aluno usando um transmissor de radiodifusão comum. A sua carreira posterior, por muito formidável que fosse, pertencia mais à administração e à política científica — organizar a Tube Alloys, gerir uma universidade — do que a novas descobertas originais. O génio, tal como é, situa-se estreita e precisamente entre 1924 e 1926: o reconhecimento, o método e a nomeação de uma camada de céu que ninguém sabia que lá estava.

Legado

O nome de Appleton marca agora uma cratera lunar, uma torre em Edimburgo e o Rutherford Appleton Laboratory, formado em 1979 através da fusão da renomeada Estação de Investigação de Rádio com o laboratório com o nome de Rutherford — emparelhando, apropriadamente, professor e aluno. A ionosfera que ele mapeou continua a ser a base de trabalho do rádio de ondas curtas e uma camada fundamental, literalmente, da física atmosférica moderna.