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FATORES INTERFERENTES NA VISÃO EM AVIAÇÃO
CONTEÚDO
Introdução Anatomia do Globo Ocular Visão Noturna Efeitos Gerais da Altitude Sobre a Visão Efeitos da Velocidade Supersônica Vôo em Alta Velocidade e Baixa Altura Foto-estimulação Ilusão óculo-Gravitacional Autocinesis Acuidade Visual do Piloto Conclusão
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I - INTRODUÇÃO Cada vez torna-se mais difícil ao homem acompanhar o desempenho das aeronaves que ele mesmo criou. Todavia, é próprio do ser humano o desejo de viver perigosamente, presente nos comandos de suas invenções, ao invés de se frustar como simples expectador da ação de "robots" teleguiados. Cada vez mais o vôo é um risco calculado. Felizmente, tem aumentado as chances para o homem, através do estudo cuidadoso da "influência do desempenho da máquina sobre seu organismo", com conseqüente desenvolvimento de procedimentos e equipamentos de proteção e apoio, sendo as influências sobre a visão uma das agressões que o vôo faz ao organismo humano.
II - ANATOMTA DO GLOBO OCULAR 1 ) ó r bita
As órbitas são duas cavidades ósseas situadas de cada lado da linha mediana na metade superior da face e destinadas a alojar os olhos. Têm a forma aproximada de uma pirâmide de base quadrangular, cujo ápice foi truncado. 2) Globo Ocular
O globo ocular é o órgão destinado a formar as imagens dos objetos que, impressionando elementos sensoriais nele existentes, são transmitidas ao sistema nervoso central, onde se integram no sentido da visão. Constitui, portanto, a parte periférica ou receptara do mecanismo visual. O globo tem forma esferóide, ligeiramente achatado de cima para baixo, e dá-nos a impressão de estar formado por duas calotas esféricas que se houvessem soldado, a anterior transparente e mais curva, denominada córnea, e a posterior, opaca e, menos curva, chamada esclerótica. 3) Camadas do Globo Ocular
Se fizermos um corte longitudinal no olho, verificamos que o mesmo é oco, sendo suas paredes formadas por 3 camadas concêntricas: • a camada externa, fibrosa, denomina-se córnea na sua porção anterior transparente, com aproximadamente 1/6 da circunferência longitudinal do olho. O restante da camada é opaca, e se denomina esclerótica; • a camada mediana, muito vascularizada, constitui a úvea, e inclui, em seu interior a musculatura lisa, muito importante, como veremos oportunamente;
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4) Cristalino
No interior do olho, logo atrás do diafragma formado pela íris, encontramos o cristalino, lente biconvexa transparente, que se prende às paredes internas do globo ocular por numerosos filamentos em conjunto chamados ligamento suspensor do cristalino ou ligamento do Zinn. O cristalino e a íris separam a cavidade endocular em três compartimentos ou câmaras, que são: • câmara anterior - situada entre a córnea de um lado e a íris do outro; • câmara posterior - situada entre a diafragma da íris e os processos do corpo ciliar de um lado e o cristalino com seu ligamento, do outro; • câmara vítrea - localizada atrás do cristalino e seu ligamento suspensor.
As câmaras anterior e posterior estão cheias de um líquido transparente, praticamente igual à transparência da água, denominado “humor aquoso”. A câmara vítrea contém uma substância gelatinosa, transparente, chamada “humor vítreo”. 5) Córnea
A córnea constitui a parte transparente da camada externa do olho, com aproximadamente a sua sexta parte e tem a forma de uma lente convexo-côncava quando vista de perfil. 6) Esclerótica
A esclerótica forma os 5/6 posteriores da camada fibrosa do olho. No adulto é opaca e branca, no velho é amarelada e na criança é azulada. Na esclerótica inserem-se os músculos que movimentam o globo ocular. 7) Íris
A íris é uma membrana corada, circular, entre a córnea e o cristalino, com um orifício central, a pupila. Circundando a pupila existem músculos que, sob comando nervoso diminuem ou aumentam o seu diâmetro, permitindo menor ou maior entrada de luz no interior do globo ocular, atingindo a retina, ao fundo, diametralmente oposta à pupila. 8) Retina
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A retina, que é a camada mais interna do globo ocular, compõe-se de uma porção posterior sensorial e de uma outra sem essa qualidade, que contribue para a formação interna da íris e do corpo ciliar. A retina sensorial compõe a túnica mais interna das camadas do globo ocular e se origina das paredes invaginadas da vesícula, portanto de origem ectodérmica. Distinguimos, na retina, uma camada externa pigmentada, o epitélio pigmentar da retina, separada por um espaço virtual, em forma de faixa, com numerosas células, faixa essa que compõe a parte sensorial da retina e que passamos a detalhar. Os histologistas costumam distinguir na porção sensorial da retina várias camadas, sendo a mais importante à camada dos cones e bastonetes, que é a primeira de dentro para fora. Essa camada dos cones e bastonetes apresenta-se estriada e está formada pelos processos dessas células. Os cones são atarracados e os bastonetes são afilados em toda a retina e vão escasseando à medida que nos aproximamos da fóvea, onde não existem. A região macular da retina está organizada para o máximo de eficiência visual, apresentando, portanto, certas diferenças com o resto da retina. À medida que caminhamos para a região macular os bastonetes vão escasseando e deixam de existir na fóvea central, onde encontramos a maior concentração de cones.
III - VISÃO NOTURNA Há dois tipos de órgãos e terminações sensoriais na retina, os cones e os bastonetes. De acordo com a teoria geralmente aceita de duplicidade da visão, os bastonetes são responsáveis pela visão em níveis de iluminação muito fracos (assim chamada visão escotópica), enquanto que os cones funcionam em níveis maiores de iluminação (visão fotópica). Somente os cones são responsáveis pela visão das cores. Há uma concepção errônea de que os bastonetes são usados apenas à noite e os cones somente durante o dia. Os cones funcionam em todos os níveis de iluminação até aos seus limites mínimos. O mesmo acontece com os bastonetes.
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1) Visão Mesópica
Há uma zona de transição entre a visão fotópica e a escotópica onde o nível de iluminação fica entre 0,01 de vela e 1,0 vela. Para a finalidade comparativa, a luz da “lua cheia” incidindo sobre uma superfície branca, mede cerca de 0,01 de vela, sendo de 1,0 vela a luminosidade de uma folha branca de papel iluminada a dez pés (3 m) de distância por uma lâmpada de 100 watts. Tanto os cones como os bastonetes são ativados no crepúsculo, quando o nível de luz se encontra dentro desses limites e a percepção que ai sentimos é chamada de visão mesópica. Nem os cones nem os bastonetes operam com sua eficiência máxima, pois a visão central estaria reduzida em níveis menores de luminosidade e a capacidade de detecção dos bastonetes estaria severamente prejudicada nos níveis superiores. Abaixo da intensidade luminosa do luar, que é o limiar dos cones, estes deixam de funcionar e apenas os bastonetes são úteis para a percepção visual nestas circunstâncias. 2) Limiares
A luz mais fraca na qual os bastonetes podem funcionar é cerca de 10^-6 mililamberts, que é denominado o limiar dos bastonetes. A luz mais fraca que permite aos cones funcionar é cerca de 10^-3 mililamberts, o que equivale à luminosidade da lua em quarto crescente. Este é o limiar dos cones. Uma luz branca que mal possa ser vista pelos bastonetes, deve ser aumentada mil vezes em luminosidade antes de se tomar visível aos cones (LAMBERT é a unidade de luminosidade do sistema CGS unidade de radiância). 3) Fixação Excêntrica
A parte da retina responsável pela acuidade visual mais apurada é a fóvea (mácula), que corresponde ao centro do campo visual e que é usada constantemente para fixar os objetos. A fóvea é composta inteiramente de cones. Isto significa que a níveis de luminosidade inferiores a 10^-3 mililamberts forma-se uma mancha cega no centro do campo visual. Os bastonetes começam a aparecer fora da mácula e gradualmente aumentam em número, atingindo finalmente sua concentração máxima num ponto a cerca de 20° a partir da fávea. Uma vez que os bastonetes têm um limiar muito inferior ao dos cones, eles são muito mais sensíveis à luz. Uma pessoa tentando ver com uma iluminação mais fraca do que o luar, tem que depender inteiramente dos bastonetes. Para utilizar os bastonetes em tais circunstâncias, o indivíduo deve olhar ligeiramente para um lado, para cima ou para baixo do objeto que deseja ver. Isto é conhecido como "fixação excêntrica". Uma doutrinação adequada, portanto, é essencial para melhor uso da visão à noite. Deve-se ensinar os indivíduos a olhar ligeiramente acima, abaixo ou para qualquer dos lados de um alvo à noite, empregando um olhar vago e evitando fixar os olhos. É necessário treinamento e práti-
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ca repetida e constante destas manobras se o aeronavegante quiser usar sua capacidade visual ao máximo durante operações noturnas. 4) Adaptação ao Escuro
Tanto os cones como os bastonetes contém substâncias fotoquímicas que são descoradas pela exposição à luz. Este processo de descoramento, conforme se imagina, inicia os impulsos visuais na retina. A substância fotoquímica nos bastonetes é a púrpura visual ou rodopsina; nos cones, acredita-se que seja a violeta visual ou lodopsina. Estas substâncias são decompostas ou entram em reação pela ação da luz. Durante a adaptação ao escuro há uma regeneração máxima das substâncias fotoquímicas. Os bastonetes e cones diferem em seu grau de adaptação ao escuro; os bastonetes exigem trinta minutos ou mais em escuridão absoluta para quase atingir sua sensibilidade máxima após exposição à luz brilhante, enquanto que os cones atingem sua sensibilidade máxima em cerca de oito minutos. A quantidade de energia luminosa absorvida pela púrpura visual determina o quanto ela é descorada ou reage. Uma luz intensa irá determinar reação rápida e completa enquanto que uma luz fraca apenas decomporá uma pequena quantidade. Na retina adaptada à luz, a sensibilidade luminosa é diminuída. 5) Intervalo Fotocromático
A púrpura visual não absorve luz de comprimento de onda maior que 650 milimicra aproximadamente (a porção vermelha do espectro visível). Os bastonetes contêm púrpura visual e são quase completamente insensíveis à luz vermelha. Isto não se aplica aos cones, e isto é facilmente demonstrado. Se a intensidade de uma luz vermelha é lentamente diminuída até que se atinja o limiar dos cones, não apenas a cor vermelha, mas a própria luz irá desaparecer. Se o mesmo procedimento é repetido com qualquer outra cor, exceto o vermelho - luz violeta, por exemplo, a cor violeta irá desaparecer quando atingir o limiar dos cones, mas a luz ainda será percebida pelos bastonetes como cinza ou como uma luz muito fraca. Se a intensidade ainda for mais diminuída, até atingir o limite dos bastonetes, a luz então desaparecerá inteiramente. A diferença entre o nível de iluminação no qual a cor de uma luz desaparece (limiar dos bastonetes), é conhecido como intervalo fotocromático. Existe um intervalo fotocromático para cada cor do espectro, exceto para os comprimentos de onda mais longo do vermelho. 6) Problemas Práticos na Visão Noturna
a) Discriminação de Contraste Os objetos são vistos à noite apenas por serem mais claros ou mais escuros do que o fundo. Estas diferenças de contraste são reduzidas pela luz refletida pelo pára-brisas ou por óculos, por arranhões ou sujeiras na superfície destes, ou ainda por névoa ou neblina. Qualquer meio transparente, através do qual o piloto deva olhar. deve estar totalmente limpo e isento de manchas nas operações aéreas noturnas. Diferenças de contraste são usadas pelos pilotos para
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auxiliar na descoberta de aviões inimigos, enquanto escondem suas próprias aeronaves. Por isto é que, ao voar sobre áreas escuras, como a terra, eles devem voar abaixo do inimigo: ao voar sobre nuvens brancas, deserto, água iluminada pela lua ou neve eles devem voar acima do inimigo. Sob condições de baixa iluminação, pode-se conseguir uma ajuda adicional seguindo os aviões Inimigos ligeiramente acima ou abaixo dos mesmos, em vez de colocar-se diretamente atrás deles. A imagem retiniana é muito maior nessas duas primeiras posições do que nesta última e há menor probabilidade de se perder o inimigo na escuridão. b) Miopia Noturna Uma pessoa que normalmente é emétrope, terá uma tendência para a miopia quando sujeita a iluminação extremamente reduzida. A causa exata desta miopia ainda é controvertida, mas há boas evidências que mostram ser ela ocasionada por dois componentes: • pela aberração esférica produzida pelas pupilas amplamente dilatadas; e • por uma pequena acomodação involuntária.
Esses componentes aparentemente variam em sua importância de acordo com as pessoas. Independentemente da causa, isso existe e deve ser tomado em consideração em operações noturnas. A maior parte das pessoas terá cerca de 0,75 dioptrias de miopia noturna. c) Preservação da Adaptação ao Escuro Mesmo na guerra moderna podem surgir circunstâncias que requeiram uma utilização máxima da visão noturna. Se forem gastos trinta minutos em um quarto escuro, os olhos dos pilotos estarão satisfatoriamente adaptados ao escuro. Para facilitar a manutenção desta adaptação, o pessoal aeronavegante deve usar óculos vermelhos em locais muito iluminados, óculos estes que não atrapalham a leitura de mapas, revistas ou jornais e enxergar as pessoas com quem desejam ou precisam falar. Para explicar porque os filtros vermelhos são usados para obter adaptação ao escuro, seria necessário examinar as posições relativas das curvas de luminosidade da visão fotópica e escotópica na escala de comprimento de onda do espectro. Se usarmos um filtro com um desvio limite de cerca de 620 milimicra, uma grande parte da curva escotópica (bastonetes) é eliminada quando comparada com a porção da curva fotópica (cones) que foi eliminada. Com efeito, aproximadamente 1/10 da luz que atinge os cones é eficaz para os bastonetes. Em outras palavras, para que uma luz branca igualasse a luminosidade de uma luz vermelha transmitida através de um filtro vermelho, a luz branca teria que ser reduzida a 1/10 de sua intensidade. Os cones se tornarão adaptados ao escuro em cerca de oito a dez minutos após a entrada de um piloto em um local escuro, enquanto que seus bastonetes, devido ao uso de óculos vermelhos, já estarão completamente adaptados. Em uma noite escura, a adaptação dos cones não é importante, uma vez que eles são incapazes de funcionar com a luz proveniente das estrelas. A adaptação ao escuro dos bastonetes se desenvolve lentamente durante um período de trinta minutos, mas pode ser perdida pela exposição de um ou dois segundos a uma luz brilhante.
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Os pilotos que fazem vôo noturno, portanto, devem ser ensinados a evitar luzes brilhantes durante a noite. Eles devem conhecer seus aviões tão perfeitamente a ponto de não necessitarem nenhuma luz para localizar seus controles. Devem memorizar sua rota de tal modo que não necessitem olhar as referências no mapa. Devem conservar o painel de instrumentos iluminado com o mínimo compatível com as normas de segurança e devem evitar olhar para a chama da descarga do motor ou para o fogo das metralhadoras. Se tiverem que usar luz, esta deve ser a mais fraca possível e durante o menor período de tempo necessário. A adaptação ao escuro é um processo independente para cada olho. Mesmo que uma luz brilhante possa atingir um dos olhos, o outro permanece adaptado ao escuro se for protegido da luz. Esta é uma informação importante, porquê se o aviador deve usar uma luz para alguma finalidade ou é atingido por um holofote, ele pode conservar a adaptação ao escuro em um dos olhos simplesmente conservando-o fechado ou cobrindo-o. d) Iluminação da Nacele O uso de luz vermelha com um comprimento de onda maior do que 630 milimicra para iluminação da nacele é desejável do ponto de vista de adaptação ao escuro. A iluminação vermelha para o painel de instrumentos tem sido tradicional desde a Segunda Guerra Mundial, e a intenção é a de manter a maior sensibilidade possível dos bastonetes, permitindo também uma iluminação eficaz para a visão macular. Com o aumento do uso de dispositivos eletrônicos para a navegação e detecção de alvos e aviões inimigos, a importância do sistema visual humano para tais finalidades, em aeronaves de alta performance, diminuiu muito. Presentemente recomenda-se a iluminação com luz branca de baixa intensidade, o que permite um ambiente visual mais natural dentro da aeronave, sem alterar a cor dos objetos que não são luminosos. A desvantagem da luz vermelha é que torna invisíveis as marcas vermelhas sobre mapas aéreos. A luz ultravioleta tem um efeito colateral desconcertante quando dirigida para o olho ou refletida para ele. Estas radiações produzem a fluorescência do cristalino, dando ao piloto a sensação que ele está voando num mar de névoa. Esta perturbação pode ser evitada por ajustamento adequado de lâmpadas ultravioletas e pela redução reostática de sua intensidade. Estas radiações não são nocivas para os olhos, pois mesmo nas maiores intensidades elas ainda estão muito abaixo daquelas encontradas na luz solar. e) Visibilidade da Luz para o Inimigo A luz no final do espectro é mais facilmente vista pelos bastonetes do que qualquer outra cor; ela não é vista como azul, mas é percebida simplesmente como uma luz. Uma luz azul, apenas visível para os bastonetes como uma luz sem cor, teria que ser aumentada mil vezes em luminosidade para poder ser vista como azul pelos cones e antes que possa ser feita qualquer utilização da visão central. Se um piloto se expõe a luz azul suficientemente brilhante para permitir a visão central, então ele teria perdido grande parte de sua adaptação ao escuro (bastonetes). Também o inimigo poderia perceber uma luz azul em qualquer posição da sua visão periférica com facilidade, enquanto que uma luz vermelha de baixa intensidade seria invisível, a menos que fosse olhada diretamente.
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f) Medicamentos O uso sistemático de substâncias medicamentosas para melhorar a visão noturna não tem apresentado qualquer vantagem. g) Efeito da Hipóxia O efeito da hipóxia de altitude sobre a visão noturna é primariamente uma elevação do limiar dos cones e bastonetes. O aumento do limiar da fávea a 4000 pés é menor do que 0,05 unidades e a 8000 é menor do que 0,1 unidades. Desde que o piloto necessita de visão a níveis de adaptação dos cones para a leitura dos instrumentos, o decréscimo real na acuidade visual pela hipóxia é mínimo. h) Treinamento de Visão Noturna O programa de treinamento de visão noturna adotado pela Força Aérea Brasileira consiste num certo número de treinamentos realizados no Centro de Instrução Especializada da Aeronáutica (CIEAR) em um quarto completamente escuro, onde a iluminação artificial é acuradamente controlada e ajustada para simular o mais perfeitamente possível as condições naturais. O dispositivo básico de treinamento usado no programa é denominado "Treinador de Visão Noturna” que consiste em um projetor que mostra gravuras de atividades noturnas típicas, projetadas sobre uma tela com níveis de iluminação similares àqueles encontrados à noite. Usam-se silhuetas de forma que os vários fenômenos de adaptação ao escuro e de visão noturna, discutidos pelo instrutor durante a sessão, possam ser demonstrados na prática.
IV - EFEITOS GERAIS DA ALTITUDE SOBRE A VISÃO O problema da proteção dos olhos do aviador contra o vento, a luz e os traumatismos, sempre presentes nos tempos antigos, tornou-se muito mais difícil com o advento dos aviões supersônicos, dos vôos a grandes altitudes e do uso de ogivas nucleares no sistema de armamento. Fatores físicos, com velocidades supersônicas e grandes altitudes, que contrariam o ambiente primitivo dos aeronavegantes, além de pressões barométricas extremamente baixas, radiações cósmicas e o clarão da explosão de dispositivos nucleares são problemas que os aeronavegantes atuais e do futuro devem e deverão enfrentar. 1) Efeitos Gerais da Altitude
As dificuldades visuais do organismo humano a grandes altitudes, são devidas, principalmente, à hipóxia, aceleração, descompressão, ofuscamento e diminuição do campo visual.
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2) Efeitos Visuais da Hipóxia
A hipóxia, que afeta o aeronavegante à medida que ele sobe na atmosfera, pode causar várias modificações na sua capacidade visual. Essas perturbações visuais, bem como as modificações dos vasos sanguíneos - visíveis à oftalmoscopia que as acompanham, serão descritas a seguir. O espaço compreendido entre o nível do mar e 10.000 pés (3.000 m) é conhecido como zona indiferente, porque geralmente a visão não é afetada até esta altitude. Há entretanto um discreto prejuízo da visão noturna, fato este que obriga aos pilotos de combate a usar equipamento de oxigênio a partir do solo. Entre 10.000 e 16.000 pés (3.000 e 5.500 m) fica a chamada zona de adaptação, porque apesar da função visual se encontrar prejudicada, o aeronavegante é capaz de sobrepujar esta deficiência o suficiente para desempenhar suas funções. Nessa zona ocorrem as seguintes alterações, como acentuação paulatina, à medida que aumenta a altitude: • os vasos retinianos tornam-se escuros e cianósticos; • as arteríolas da retina aumentam de 10% a 20% em diâmetro; • o volume de sangue retiniano aumenta até quatro vezes; • a pressão nas arteríolas da retina aumenta, bem como a pressão sistêmica do sangue; • a pressão intra-ocular aumenta um pouco com a pressão arteríolar; • a pupila se contrai; • há uma perda (a 16.000 pés ou 5.500 m) de 40% na visão noturna; • o poder de convergência e acomodação diminuem; • diminui a capacidade de compensar heteroforias.
Todas estas alterações são normalizadas pela administração de oxigênio ou pelo retomo ao nível do solo. Até 16.000 pés, tais efeitos permanecem latentes, ou seja, as reações fisiológicas compensatórias capacitam o aeronavegante a continuar sua tarefa, a menos que esta altitude seja mantida por muito tempo sem oxigênio. A região compreendida entre 16.000 e 25.000 pés (5.500 e 8.000 m) é chamada de zona de compensação deficiente , porque uma ou várias das alterações descritas tomam-se suficientemente severas para produzir problemas visuais, que interferem com a realização das funções a bordo. O tempo de reação visual é encurtado; a resposta motora a estímulos visuais é lenta; todos os processos mentais são retardados; as heteroforias não são mais compensadas pela fusão, o que resulta em visão dupla (diplopia); a acomodação é enfraquecida e perde-se o poder de convergência, de forma que os instrumentos são vistos borrados e duplos. A dilatação dos vasos retinianos com as conseqüentes modificações de pressão continua a aumentar até que ocorre o colapso circulatório. A acuidade visual é prejudicada pela diplopia, pela perda de acomodação e pelo mau funcionamento geral do cérebro e da retina; a visão noturna fica grandemente afetada. Todas estas alterações voltam ao normal pelo uso de oxigênio ou volta ao nível do solo. Acima de 25.000 pés (8.000 m) está a zona de descompensação ou zona de altitude letal. Nesta zona ocorre o colapso circulatório e o aeronavegante perde a visão e a consciência, po-
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dendo sofrer dano permanente na retina e no cérebro, como resultado da morte dos neurônios pela severa hipóxia e falta de irrigação sangüínea. 3) Efeitos da Aceleração Sobre os Olhos
A visão do aeronavegante durante o vôo pode ser afetada pelas acelerações radial e linear. Essas forças têm efeitos fisiológicos diferentes, dependendo da postura do piloto na aeronave. Quando a aceleração se faz sentir na direção cabeça-pés, resulta uma considerável estase de sangue nas vísceras esplâncnicas e membros inferiores, dilatando progressivamente os sistemas venoso e arterial. A quantidade de sangue que retorna ao coração diminui, como resultado dessa estase. O coração continua a bater, mas a diminuição de volume da onda sistólica reduz o rendimento cardíaco e abaixa a tensão arterial, que pode descer a zero ao nível das carótidas, se a aceleração aumentar grandemente. Quando a pressão carotídea diminui, pela força centrífuga, chega a um ponto em que é impossível para a pressão arterial da retina exceder a pressão intraocular. Neste ponto a função visual é prejudicada. Os efeitos variam para cada indivíduo, mas, em geral, pode-se dizer que os pilotos terão a visão cinza (grey out) a 4 G, a visão negra (black out) a 5 G e a perda de consciência a 6 G, se estiverem sem proteção especial. Três métodos foram sugeridos para a proteção contra forças desse tipo. O primeiro é um assento reclinável que automaticamente inclina o piloto, dando uma posição supina quando as forças centrífugas excedem certa intensidade. Isto, entretanto, é impraticável em combate. O segundo método é usar uma roupa anti-G na parte inferior do corpo. Um terceiro método é a colocação do piloto em uma posição de bruços, na qual ele pode tolerar cerca de 12 G antes da respiração se tornar impraticável. Forças G negativas, se forem prolongadas, resultam em uma congestão de todos os vasos da parte superior do corpo. Pode aparecer congestão da face e violenta dor de cabeça, com ocorrência de visão vermelha (red out). A causa real deste fenômeno não é ainda bem conhecida. Antigamente se acreditava ser devida à congestão do conteúdo orbitário, ou congestão do cérebro e/ou da retina, mas atualmente se aceita o fato de que este tipo de visão seja devido à subida passiva da pálpebra inferior por efeito da aceleração negativa, pois esta pálpebra é desprovida de fibras musculares. 4) Efeito do Ofuscamento a Grande Altura
O piloto que voa em altitude acima de 40.000 pés (12.000 m) depara-se com o problema do ofuscamento provocado pela camada de nuvens abaixo da sua aeronave. O contorno da face humana não é formada de modo a proteger os olhos da luminosidade vinda de baixo para cima. Além disso, ocorrem certas absorções seletivas. A luz ultravioleta, de onda menor que 200 milimicra, é absorvida pelo oxigênio dissociado até a altura de 400.000 pés (120.000 m). Abaixo deste nível, estas ondas não têm nenhum efeito. Esta luz com comprimento de onda entre 200 e 300 milimicra, é absorvida pelas camadas de ozônio da atmosfera. Isto é de grande vantagem porque ondas desse comprimento (entre 200 e 300 milimicra), são as mais prejudiciais para os olhos, pois são elas que produzem a conjuntivite actínica que atinge os soldado-
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res quando deixam de usar óculos protetores. Tais ondas, de 200 a 300 milimicra de comprimento, não constituem problemas até uma altitude de cerca de 400.000 pés (120.000 m). Esta é a altitude da segunda camada de ozônio. Acima desta altitude, estes raios ultravioletas exigem consideração especial. Portanto, os raios de interesse especial são aqueles de 300 a 2100 milimicra de comprimento de onda, com uma intensidade que varia entre 10000 velas ao nível do solo até 13000 velas em altitudes atingíveis atualmente. 5) Intensa Luminosidade no Campo Visual
A quantidade de luz refletida que incide sobre os olhos determina a luminosidade do campo visual de um indivíduo. A neve, por exemplo, pode refletir 85% a 90% da luz que incide sobre ela. A areia clara, recifes de coral e nuvens brancas podem refletir de 75% a 80% da luz. As campinas e as florestas podem refletir 10% da luz. A aparente “tranqüilidade” de um campo verde depende tanto do fato dele refletir baixas percentagens de luz, como também do efeito psicológico específico desta cor. No que se refere à intensidade luminosa há, portanto, dois fatores a considerar - a quantidade de luz incidente e a quantidade de luz refletida pela superfície. 6) Efeito da Luz Sobre o Olho
Há certos efeitos específicos que a luz pode produzir no olho. Primeiro considere a radiação ultravioleta, que produz seus efeitos nocivos externamente. Os raios curtos, que provocam as lesões, são absorvidos pelo décimo de milímetro externo do globo ocular. Daí se conclui que os efeitos destes raios são limitados a esta área de absorção. A luz ultravioleta produz um edema doloroso acompanhado por extrema sensibilidade à luz (fotoftalmia) ou a assim chamada cegueira da neve - que ocorre no ártico. Ela somente é produzida após exposição prolongada à luz solar de alta intensidade, tais como aquela refletida para os olhos por um campo de neve, a superfície da água ou um deserto brilhante. A queimadura ultravioleta não produz dano permanente aos olhos, embora a dor seja intensa. Tanto a luz infravermelha como a luz visível contém uma grande quantidade de energia. Se um indivíduo olha diretamente para o sol sem proteção adequada para os olhos (todos os assim chamados óculos solares são inadequados para tal finalidade), o sistema de lentes do olho irá concentrar esta energia na retina, queimando-a, como uma lente faz com a luz do sol. Isto acontece tão freqüentemente durante observação de eclipses que é chamado "cegueira dos eclipses". É uma lesão permanente do fundo do olho e clinicamente se evidencia por uma cicatriz na mácula. Haverá um escotoma central, conforme verificado em testes. Imputa-se também aos raios infravermelhos a causa da congestão crônica dos olhos, da conjuntivite crônica e do pterígio. Seu papel nestas condições patológicas ainda não está completamente esclarecido.
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13/29 7) Efeito dos óculos Solares e Outros Filtros Oftálmicos Sobre a Luz
As lentes comuns de vidro, usadas em óculos, eliminam a maior parte dos raios ultravioleta. Assim, se um indivíduo usar óculos que têm lentes de tamanho suficiente para evitar que a luz ultravioleta penetre nos olhos pela periferia, ele estará protegido em grande parte contra a cegueira da neve. O ofuscamento pode incomodá-lo, mas ele não irá desenvolver fotoftalmia. As lentes plásticas, quando claras, deixam passar os raios ultravioleta, a menos que sejam feitas de um dos novos materiais. O plástico do canopi das aeronaves atuais é transparente aos raios ultravioleta. Em geral, os plásticos pintados de cor escura não deixam passar os raios ultravioleta, mas há exceções. Com relação aos óculos com lentes de vidro, devemo-nos preocupar principalmente com o que estas lentes fazem com a luz visível e a luz infravermelha. Todos esses comprimentos de onda passam através dos óculos de vidro com apenas cerca de 8% de redução (lentes revestidas de fluoreto de magnésio absorvem apenas 4% da luz e permitem a passagem de 96%). As lentes solares de todos os tipos filtram a luz. Existem quatro tipos de óculos solares atualmente em uso. São os que possuem filtros coloridos refletores, neutros ou polarizantes. Todos eles têm em comum o fato de que apenas uma percentagem do total da luz atinge o olho e produzem esse efeito filtrando diferentemente. Os filtros coloridos, neutros e polarizantes atingem sua finalidade absorvendo certa quantidade de luz e deixando passar o resto. 8) Filtros Coloridos
A razão pela qual óculos com lentes solares verdes tem aparência verde é porque elas absorvem uma maior percentagem das outras cores do que o verde, e portanto, permitem a passagem dessa cor. O mesmo se aplica para outras lentes coloridas. Elas permitem a passagem de diferentes quantidades de luz de vários comprimentos de onda. Lentes amarelas ou âmbar, por exemplo, absorvem todo o azul e a maior parte do verde, e deixam que apenas o vermelho, laranja, amarelo e um pouco do verde alcancem os olhos. 9) Filtros Neutros
Por outro lado, os filtros neutros absorvem aproximadamente igual quantidade de todos os comprimentos de ondas luminosas - igual quantidade tanto de vermelho como do verde, do azul ou de qualquer outra cor. Por esta razão eles têm aparências cinza (entretanto, nem todos os filtros de aparência cinza são necessariamente neutros). Eles escurecem a cena sem alterar a sua cor. 10) Filtros Refletores
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Os filtros refletores deixam passar uma certa percentagem da luz para os olhos e refletem a restante na direção de sua fonte. Eles atuam muito similarmente a um vidro parcialmente espelhado e, quando em uso, parecem pequenos espelhos. O revestimento prateado da parte superior de certas “lentes de densidade graduada” é um filtro deste tipo, geralmente um fino revestimento com uma mistura de cromo e níquel. De uma maneira geral, esses filtros refletores são quase neutros ou seja, refletem uma percentagem aproximadamente igual de todos os comprimentos de onda. 11) Filtros Polarizantes
Os filtros polarizantes transmitem apenas a luz que vibra numa certa direção e absorvem a que vibra em outras direções. Eles não são neutros, ou seja, deixam passar mais a luz de certos comprimentos de onda do que de outros. Os filtros polarizantes deixam passar cerca de 30% da luz, a menos que sejam polarizados em um plano determinado. Por tal razão, eles exigem a combinação com outros tipos de filtros para serem eficazes como óculos solares de uso geral. O fato de que o filme polarizante é feito de cristais minúsculos traz Desvantagem adicional. Esse filme é muito delicado e deve geralmente ser colocado entre duas camadas de vidro para protegê-lo. Ele também produz uma certa distorção periférica e está sujeito a deterioração após certo tempo. Além disso, a laminação necessária torna cara a produção de lentes curvas ou daquelas nas quais se tenha que adicionar uma correção. Os filtros usados para óculos solares têm sua densidade descrita em termos da quantidade de luz que permitem passar. Assim, um filtro de 15% deixa passar 15% de cada comprimento de onda da luz visível. Se for um filtro colorido, poderá ser apenas 1% ou 2% de um comprimento de onda e até 30% ou 40% de outro. É importante saber que as lentes coloridas não acrescentam amarelo ou verde à luz. Na realidade, elas não acrescentam nada, apenas fazendo as coisas parecerem de certa coloração porque diminuem outros comprimentos de ondas luminosas por absorção ou reflexão. A maior parte dos filtros oftálmicos deixam passar percentagens de radiação infravermelha consideravelmente grandes, especialmente se a fonte de infravermelho estiver próxima. Os fabricantes de lentes para óculos solares estão sempre inclinados a mostrar a excelência da absorção infravermelha de suas lentes ao redor dos 4000 milimicra. Se nos lembrarmos de que a luz do sol não tem quase nenhum raio infravermelho maior do que 2100 milimicra, podemos logo perceber que aquela característica não tem significado quanto ao seu uso como filtro solar. Existem poucas lentes solares que realmente têm transparência baixa aos raios infravermelhos. A redução na quantidade total de luz pode melhorar a capacidade visual quando a luminosidade é tão intensa que não conseguimos nos adaptar a ela pelos mecanismos normais do olho. Se a adaptação da retina, contração pupilar e fechamento parcial das pálpebras, não reduzem suficientemente a quantidade de luz que atinge os olhos, a pessoa estará impossibilitada de ver bem. Isto pode acontecer quando se voa logo acima de uma camada de nuvens, ou voando sobre a neve ou sobre a água, quando há sol. O uso de um filtro reduz a luminosidade global a um nível que pode ser tolerado e permite a uma pessoa ver adequadamente.
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15/29 12) Ofuscamento
Afirma-se freqüentemente que as lentes filtrantes reduzem o ofuscamento. Esta afirmativa é geralmente incorreta do ponto de vista científico. O ofuscamento é causado por uma diferença na luminosidade existente entre várias partes do campo visual. O olho fica ofuscado por um objeto mais luminoso porque está adaptado para uma parte mais escura do campo visual. Aí, então, ocorre o ofuscamento. Usando os filtros comuns obtém-se uma redução na luminosidade de todos os objetos na mesma proporção, de forma que não há modificação na relação entre as áreas mais luminosas e as mais escuras, o que não evita, portanto, o ofuscamento. Os filtros podem reduzir o ofuscamento somente quando a área brilhante consiste de luz polarizada, como a luz solar refletida sobre a pavimentação, neve, água ou superfícies similares, e ainda quando o filtro em uso é do tipo polarizante, de modo que ele, seletivamente, reduzirá mais esta área brilhante do que o fundo. As lentes polarizantes têm certas desvantagens, já mencionadas anteriormente, que limitam o seu uso. Essas desvantagens serão discutidas a seguir. As lentes polarizantes são ainda mais limitadas na sua utilização devido ao fato de haver pequena porção de luz polarizada no meio ambiente normal. De um modo geral, pode-se dizer que as lentes solares não reduzem o ofuscamento. 13) Percepção das Cores
É óbvio que lentes solares coloridas irão distorcer a percepção das cores em graus variáveis. O grau de distorção dependerá da quantidade dos vários comprimentos de onda absorvidos pelas lentes. Experiências cuidadosas demonstraram certa margem de erro na percepção das cores induzida por lentes coloridas. Apenas usando um verdadeiro filtro neutro é que a visão das cores poderá ser Inteiramente normal. 14) Acuidade Visual
A habilidade de distinguir pequenos objetos a grandes distâncias é essencial para o aviador. A quantidade de luz durante o dia está além daquela exigida para um máximo de acuidade. Por tal razão, ela pode ser reduzida consideravelmente por um filtro sem diminuir a capacidade de ver perfeitamente. Uma lente com cerca de 10% a 15% de transmissão tem demonstrado ser a mais útil (isto é verdadeiro desde que a lente esteja bem próxima de ser uma lente neutra). Uma lente ligeiramente escura poderia ser tolerada sob condições de intensa luminosidade, mas as lentes de 10% a 15% de transmissão são adequadas. Em dias luminosos, tais lentes não irão reduzir a acuidade visual, mas devem ser removidas se a luminosidade cair, sob pena de diminuir esta acuidade. Esta diminuição será mais intensa pela manhã e se houver poeira em suspensão. Afirma-se que certas lentes aumentam acuidade visual - especialmente as lentes amarelas ou âmbar. Esta afirmação é geralmente baseada no fato de que a luz é dispersa pela neblina ou pela névoa (fog). Sabe-se que os comprimentos de onda curtos (azul e azul-verde) são mais dispersos por neblina ou "fog" do que comprimentos de onda maiores (vermelho, laranja e amarelo). Em bases teóricas, então, a eliminação dos pequenos comprimentos de onda por um
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filtro deveria aumentar a nitidez de uma imagem. Isso parece estar confirmado pelo uso de filtros amarelos na fotografia de cenas distantes. Tais filtros absorvem as ondas de pequeno comprimento e permitem a passagem de ondas longas. Eles realmente produzem fotografias mais nítidas. Os filtros amarelos, quando usados, produzem uma sensação subjetiva de aumento da luminosidade (uma impressão falsa porque a lente diminui a luz; ela não a aumenta). Estes filtros amarelos também produzem uma sensação subjetiva de nitidez de imagem. Entretanto, toda a pesquisa cuidadosamente controlada e realizada até esta data não mostrou um aumento na capacidade de enxergar melhor na neblina ou "fog" usando-se filtros amarelos. A diferença entre o efeito sobre a vista e o efeito sobre o filtro é explicada pela diferença de sensibilidade à luz azul entre o filme fotográfico e a retina. O filme fotográfico é extremamente sensível à luz azul e a dispersão desta luz, portanto, dá uma marcada turvação na fotografia. Por outro lado, o olho humano tem uma sensibilidade muito baixa à luz azul, de forma que a dispersão tem efeito muito pequeno na capacidade de ver na névoa ou neblina. Nós ainda não encontramos nenhum tipo de filtro oftálmico que possa aumentar sensivelmente a capacidade do olho em ver na névoa ou na neblina. 15) Busca Submarina
Certos tipos de lentes solares têm sido indicadas, de vez em quando, para a busca de objetos submersos, tais como submarinos. As lentes polarizantes foram sugeridas por causa da sua absorção de luz polarizada refletida pela superfície da água. Inúmeras experiências têm falhado em demonstrar a superioridade dessas lentes para esse fim. Isso é provavelmente verdadeiro porque, quando a luz polarizada é refletida na superfície da água, também pode ser refletida pelas superfícies curvas de um objeto submerso. O filtro polarizante absorve ambos os conjuntos de raios luminosos, de forma que não há nenhuma vantagem no seu uso. Quando a linha de visada é feita de outras direções nas quais a luz não é polarizada, o filtro polarizante também não apresenta qualquer vantagem. Por tais razões, os óculos polarizantes só têm utilidade para reduzir a luminosidade global a um nível confortável, sem qualquer melhora específica na habilidade de localizar objetos submersos. 16) Seleção de uma Lente Protetora Solar para Uso em Forças Aéreas
A seleção das melhores lentes protetoras solares para as forças aéreas deve levar em consideração os fatores acima citados. Foi determinado que lentes com 15% de transmissão são as mais indicadas para o nível de luminosidade encontrada no vôo. A eliminação da radiação eletromagnética, que não pode ser vista, mas que pode ser nociva para os olhos sob certas condições, não apresenta nenhum problema, pelo menos no que se refere à radiação ultravioleta. As lentes de vidro eliminam a maior parte dos comprimentos de onda abióticos abaixo de 300 milimicra. Entretanto, a fluorescência do cristalino pode apresen-
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tar um problema em grandes altitudes, quando são usadas lentes que transmitem a luz na região dos 370 milimicra. Os raios infravermelhos são eliminados muito melhor pelas lentes neutras atuais do que por qualquer uma das lentes coloridas ou refletoras. A capacidade de reconhecer as cores sem nenhuma perturbação ocorre apenas com lentes neutras sejam do tipo absorvente ou refletor (as lentes coloridas distorcem as cores). A acuidade visual através de lentes neutras é tão boa como através de qualquer tipo de lente colorida já desenvolvida. Não é melhor, mas também não é pior. Como já dissemos, até agora não se demonstrou que lente alguma seja capaz de aumentar a visibilidade através da neblina ou névoa. Uma revisão cuidadosa destes pontos mostra a superioridade das lentes neutras sobre as lentes coloridas ou polarizantes. A lente neutra absorvente é superior a lente neutra refletora devido à transmissão infravermelha da lente refletora e porque o revestimento refletor é mais susceptível de sofrer danos. 1 7 ) U s o d e Ó c u lo s P r o t e t o r e s
Os óculos protetores perderam sua importância como meios proteção contra vento, gotas de óleo, fogo, etc. Os pilotos de caça agora usam viseira adaptada aos seus capacetes. Estas viseiras, que podem ser facilmente abaixadas ou levantadas com a mão, protegem os olhos contra partículas sólidas, óleo e coisas similares. Além disso, a viseira protege os olhos contra o deslocamento de ar em ejeções a velocidades infrasônicas. Em velocidades superiores a 500 nós (95OKm) o deslocamento do ar arranca a viseira. Existem atualmente óculos especiais para proteção contra a cegueira ocasionada pelo clarão de uma explosão nuclear e pela queimadura corioretiniana conseqüente. Um piloto que venha a ser exposto a uma explosão nuclear, seja por uma bomba inimiga ou mesmo por uma que ele tenha lançado, necessita de proteção adequada contra os possíveis efeitos oculares ocasionados pela intensa luminosidade e energia térmica produzidas pela “bola de fogo” atômica, a fim de que tenha a melhor chance possível de realizar sua missão com sucesso. Vários programas de pesquisa foram instituídos para dar uma resposta satisfatória a este problema. O primeiro deles tentou uma viseira contendo um obturador eletro-mecânico. A peça ocular consiste de placas de vidro móveis, com séries de linhas transparentes e opacas alternadas. Com obturador aberto, as linhas transparentes estão superpostas uma sobre as outras, e como as linhas opacas são mais finas do que a abertura da pupila, o piloto pode ver sem nenhuma mancha cega em seu campo visual. Quando o detector de luminosidade sente a presença de uma iluminação fora do comum, acima de um nível preestabelecido, ele produz um sinal que dispara um motor minúsculo. Este motor aciona uma engrenagem que faz com que uma linha opaca cubra uma linha transparente, resultando então uma lente opaca. Outra tentativa foi feita com um dispositivo protetor, o qual, se desenvolvido satisfatoriamente, poderá ser incorporado num visor. Consta de um "filtro de densidade variável". Este filtro conterá um sistema fotocromático (pigmento), o qual é sensível a uma quantidade específica de iluminação Com um aumento de iluminação incidente para uma intensidade de luz previamente
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especificada, o filtro imediatamente se torna opaco. Esta pode ser uma reação reversível, clareando-se o filtro com uma redução da iluminação. As pesquisas na proteção dos olhos contra os clarões nucleares deverão ter continuidade no futuro. 18) Dispositivos Nucleares
A detonação das bombas atômicas sobre Hiroshima e Nagasaki, em 1945, marcou o início da guerra atômica. O desenvolvimento de armas nucleares desde aquela época tem resultado em dispositivos que são muitas vezes mais devastadores do que a bomba de 20 kT então utilizada. A explosão destes dispositivos traz danos para o corpo humano por concussão (sopro), radiação, calor e luz. Os efeitos resultantes da concussão e radiação são limitados a distâncias finitas, desde o centro da explosão. Estes efeitos podem ser previsíveis, a partir do ponto de detonação, em relação à superfície terrestre. A energia radiante liberada pela detonação de uma bomba nuclear na forma de luz visível e raios infravermelhos, causa danos ao corpo humano a distâncias limitadas. Os olhos são mais susceptíveis de sofrer lesões em distâncias bem maiores do que quaisquer órgãos ou tecidos do corpo. Um olho, tendo pupila com determinada abertura, exposto a uma detonação nuclear a certa distância, terá uma dada quantidade de energia distribuída sobre a área da retina onde a imagem se forma. Se a distância da explosão for dobrada, a quantidade de energia que passará através desta mesma pupila será igual a uma quarta parte da anterior, bem como a área da retina afetada também igual a 1/4 da área anteriormente atingida. Portanto, a energia por unidade de área permanecerá constante, independentemente da distância, exceto pelas atenuações sofridas na atmosfera e nos meios oculares. O perigo potencial de cegueira pelo clarão (flash) e de queimaduras corioretinianas resultantes da visão da "bola de fogo" atômica se tomou de grande interesse para os membros das tripulações das aeronaves e, desta forma, apareceram novos problemas para o Médico de Esquadrão. As queimaduras corioretinianas que resultam de exposições a explosões de armas nucleares variam em tamanho e severidade conforme a distância da explosão, sendo as mais severas encontradas nas pessoas mais próximas do centro da detonação. Pessoas expostas ao clarão (flash) atômico além do ponto em que as queimaduras da retina normalmente ocorrem, podem apesar disso ficar sujeitas à "cegueira do clarão" por vários minutos. Apesar de ser um problema temporário, pode resultar no aeronavegante numa incapacidade para completar a missão e, às vezes, até na perda da aeronave. A perda permanente da acuidade visual do campo visual central pode ter origem na queimadura corioretiniana da área macular ou perimacular. Uma queimadura na região extramacular re-
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sultará num escotoma localizado, se a queimadura for mínima, ou num defeito segmentar do campo visual, se a queimadura for severa. Têm sido propostas algumas sugestões para proteger os olhos dos efeitos do clarão atômico. Entre estas temos o uso de sombras, viseiras ou pela cobertura de um ou de ambos os olhos. Estes processos podem ter algum valor em operações ofensivas, mas, por razões óbvias seriam de valor nulo em táticas defensivas. A proteção adequada dos olhos contra o clarão atômico seria o único método de prevenir a "cegueira do clarão" e as queimaduras corioretinianas, Pesquisas nesta área tem sido dirigidas para o desenvolvimento de filtros e obturadores que absorveriam ou impediriam a passagem de raios infravermelhos e da luz visível liberadas pela "bola de fogo" atômica. Isto serviria para prevenir a cegueira e as queimaduras retinianas, dando ainda visibilidade adequada imediatamente antes e depois da detonação. As investigações atualmente ainda prosseguem no sentido de criar um filtro de densidade variável, capaz de provocar, por si mesmo, a atenuação da luz, e que possa transmitir uma quantidade constante de radiação visível, independentemente da intensidade que incida sobre ele. Atingindo esse objetivo com sucesso, teremos um método eficaz para proteger os olhos dos aeronavegantes contra a cegueira temporária e queimaduras retinianas resultantes da detonação de armas nucleares.
V - EFEITOS DA VELOCIDADE SUPERSÔNICA É evidente que as velocidades de 3000 kt (5000 Km/h) estão se tornando comuns nos aviões militares atuais. Obviamente, surgem muitos problemas quando os pilotos são submetidos a tais velocidades. Entre tais problemas se encontram certas dificuldades visuais. Correntes de ar, vibração, aceleração, temperatura e retardo no tempo de percepção visual serão alguns dos fatores a serem considerados. Primeiramente entretanto, é necessário discutir as condições físicas que existem a estas velocidades, antes de considerar os problemas visuais. Ao nível do mar a velocidade do som é aproximadamente 760 mph (320 m/s), variando com a densidade do ar, com a temperatura e outras condições. À medida que a altitude varia, varia também a velocidade do som. Entretanto, a qualquer altitude, a velocidade do som é chamada Mach 1 (o nome Mach provém de um físico austríaco). A 40.000 pés, Mach 1 corresponde a, aproximadamente, 660 mph (1000 Km/h). A mesma característica que regula a velocidade do som produz o fenômeno da compressibilidade. Abaixo de velocidades sônicas, as partículas de ar são capazes de sair da frente de um corpo em movimento; acima de Mach 1, estas partículas começam a se amontoar em frente deste corpo. À medida que essas partículas de ar batem umas contra as outras, produzem uma compressão do ar. Esse é o fenômeno que permite ao som ser transmitido. Cria-se uma onda em frente ao
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corpo que se move com uma velocidade superior a Mach 1. Essa onda frontal permanece bem à frente do corpo em movimento e não é muito densa. A onda forma um ângulo mais agudo com a ponta do objeto móvel à medida que a velocidade aumenta, e ela se torna cada vez mais densa. O nariz de uma aeronave nunca é capaz de perfurar esta onda de compressão. Em cada um dos níveis de velocidade, o ar se comporta diferentemente. Por exemplo, o ar passando através de um "tubo de Venturi", em velocidades subsônicas, tem a sua velocidade aumentada, mas a pressão diminuída na constrição do tubo. Em velocidades supersônicas há aumento de pressão bem como de velocidade nessa constrição. Os filetes de ar sobre a superfície das asas comportam-se diferentemente em cada um desses dois diferentes níveis de velocidade. Há considerável turbulência no nível de velocidade transônica devido a mistura dos dois tipos de filetes de ar. Ultrapassar esse nível de velocidade de filetes de ar misturado chama-se “transposição da barreira do som”. As atuais aeronaves não são afetadas por esta turbulência, devido à sua configuração e a grande velocidade de passagem através da barreira sônica. 1) Efeitos de Superfícies óticas Inclinadas
A fim de permitir o vôo supersônico, a aeronave deve estar livre de saliências, ressaltos ou protuberâncias, as superfícies óticas devem ser inclinadas para produzir a menor resistência possível ao avanço. Foi demonstrado que um pára-brisa de vidro a prova de bala, com cobertura especial, pode ser inclinado a um ângulo de 700 sem produzir alteração perceptível na acuidade visual ou na percepção de profundidade. Não ocorre, também, distorção mensurável, e o desvio verificado é menor do que 3'. Entretanto, o tipo de material utilizado no canopi (bolha) irá determinar o ângulo de inclinação que o pára-brisa poderá ter. Há um deslocamento simples de imagens produzido por superfícies inclinadas nas quais os raios emergentes são paralelos aos raios incidentes. Isto, entretanto, não apresenta maior importância. 2) Efeitos Visuais Produzidos por Onda de Choque
O ar nas ondas de choque é opticamente mais denso do que o ar normal, produzindo um desvio dos raios luminosos que aparentemente desloca os objetos de sua verdadeira posição. Estes fenômenos variam com a velocidade entre Mach 1 e Mach 4 e não acontecem absolutamente abaixo de Mach 1. O fluxo de ar na onda de compressão, como é óbvio, não será inteiramente homogêneo e provavelmente produzirá discretas distorções da imagem, como as que se vê nas ondas de calor. 3) Vibração
Enquanto o efeito da vibração em velocidades supersônicas tem sido um assunto popular na imprensa até agora nenhuma vibração de intensidade suficiente para prejudicar os olhos humanos foi verificada nos aviões a jato ou em aeronaves a propulsão por foguete. Um dos efeitos que a vibração pode produzir no olho é a ressonância em sua própria freqüência de cerca de 40 ciclos por segundo. Entretanto, é mais provável que seja produzida por vibrações de
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baixa freqüência (de 10 a 40. ciclos ou de 60 a 90 ciclos) do que por vibrações de alta freqüência. 4) Retardo por Percepção Visual
O período de tempo existente entre uma determinada ocorrência e aquele que uma pessoa leva para vê-la, depende de dois fatores: o tempo necessário para que a luz alcance o olho e o tempo para a condução do estímulo luminoso através dos nervos óticos e circuitos cerebrais. A velocidade da luz, por ser tão grande, deixa de ser normalmente um fator de importância, mas o retardo no mecanismo visual existe e é bem apreciável, chegando a ser importante a velocidades supersônicas. Este período latente de percepção varia de indivíduo para indivíduo, de acordo com o seu estado de atenção, com a parte da retina estimulada e com a intensidade do estímulo. Pode variar de 0,035 a 0,3 de segundo. O tempo de condução sensorial é importante nas velocidades supersônicas devido à distância percorrida neste intervalo; por exemplo, um indivíduo voando a 1.800 mph (2900 Km/h), percorre aproximadamente uma milha (1.600 metros) a cada dois segundos. Entre o momento em que o objeto aparece no campo visual periférico até que o objeto seja visto pela visão central, passar-se-ão cerca de 0,4 de segundo e a aeronave terá percorrido 1.042 pés (300m). A essa altura a pessoa apenas viu o objeto - não o reconheceu ainda. O tempo para o reconhecimento varia entre 0,65 e 1,50 segundos, dando a média provável de 1,0 segundo; tempo durante o qual teriam sido percorridos outros 800 m. Isso significa que, desde o surgimento até o reconhecimento, a aeronave percorreu 3.683 pés (1.200 m). O tempo exigido para tomar a decisão de fazer alguma coisa a respeito e o tempo de reação motora para manobrar as superfícies de controle da aeronave não estão aí incluídos. Obviamente, portanto, se duas aeronaves surgissem das nuvens separadas entre si por 3.000 pés (1.000 m) e se estivessem indo uma em direção a outra, elas iriam colidir antes que os pilotos pudessem tomar qualquer atitude a respeito. Para movimentar os olhos, quando se está olhando para longe e para fora da aeronave em dia claro, para ler um instrumento do painel com clareza e voltar novamente a olhar para fora, levase cerca de 2,30 segundos. Durante esse tempo, a aeronave se moveria 6.336 pés (2.000 m). Além disso, o tempo de acomodação aumenta com a idade e é um fator importante na seleção de pilotos para aeronaves de alta velocidade. Devido a essa alta velocidade, é importante também que os mostradores dos instrumentos do painel sejam colocados de forma a proporcionar uma leitura no menor espaço de tempo, com a máxima rapidez e clareza. O retardo na percepção visual é um fator muito importante em aviões supersônicos. Como o aparelho visual humano é incapaz de satisfazer as exigências das velocidades supersônicas, é exigido o uso de aparelhos eletrônicos para a detecção de aeronaves ou outros objetos no espaço antes mesmo que o olho humano possa vê-los, permitindo ao piloto tomar uma ação ofensiva ou evasiva em tempo útil. 5) Aceleração
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Forças de 6 G causarão certamente o "black-out" de qualquer pessoa que esteja em pé, a menos que ele esteja usando uma boa roupa anti-G. As curvas que produzem 6 G a várias velocidades têm sido calculadas para dar uma idéia do efeito limitante que este fenômeno tem nos vôos em altas velocidades. As curvas, com os seguintes raios, produziriam, cada uma delas, 6 G: • 250 mph (400 Km/h) - Raio - 200 m • 500 mph (800 Km/h) - Raio - 900 m • 770 mph (1.200 Km/h) - Raio - 2.000 m • 1.000 mph (1.600 Km/h) - Raio - 3.500 m • 1.500 mph (2.400 Km/h) - Raio - 8.000 m • 2.000 mph (3.200 Km/h) - Raio - 14.000 m
Assim, a uma velocidade de 2.000 mph (3.200 Km/h), o piloto não poderia fazer uma curva com menos de 18 milhas (28 Km) de diâmetro (14 Km de raio); ele entraria em "black out" em todo o circuito, a menos que estivesse usando roupa anti-G ou assumindo uma posição no seu assento que não a ereta. 6) Temperatura a Velocidades Supersônicas
As aeronaves voando a 2.000 milhas (3.200 Km/h) podem desenvolver uma temperatura na sua superfície superior a 600°C, por isso, deve haver um isolamento e uma refrigeração eficazes para operar a tais velocidades. Esse é um problema de engenharia que foi resolvido nos pequenos satélites enviados ao espaço, bem como na aeronave experimental X-15. Os olhos podem suportar ar seco de até 115°C (240°F), que é a maior temperatura do ar suportável para a respiração humana - sendo a tolerância absoluta próxima a vinte e três minutos a essa temperatura. Os olhos podem tolerar, efetivamente, qualquer temperatura que o corpo possa suportar. 7) Ejeção a Velocidades Supersônicas
Tem havido vários relatos de pilotos que se ejetaram de aeronaves a velocidades acima de Mach 1. Todos estes pilotos sofreram graves lesões, tanto no corpo como nos olhos. Até o presente momento, não existe uma proteção adequada para os olhos em ejeções a velocidades superiores a 550 mph (900 Km/h) quando se usam os capacetes convencionais. A solução está no uso da cabine ejetável.
VI - VÔO EM ALTA VELOCIDADE E BAIXA ALTURA (AV E BA) No vôo a baixa altura, há a constante preocupação com o relevo do terreno que é tanto maior quanto maior for a velocidade. Num vôo de helicóptero, por exemplo, a preocupação quase desaparece. Nos aviões de grande velocidade o vôo em muito baixa altura exigirá uma aten-
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ção e cuidados que deixarão os pilotos bastante fatigados, mesmo que sejam experientes e em vôos bem programados. O treinamento e a preparação são imprescindíveis para as missões deste tipo. Sabemos que é muito difícil, quase impossível, o piloto consultar os painéis do avião; ele não se pode desviar um instante sequer de uma atenção concentrada no relevo do terreno. Não há tempo para consultar os painéis e o reconhecimento de outra aeronave é bastante difícil, principalmente se está em sentido contrário, porque as velocidades se somam. 1) Alterações no Vôo a AV e BA
A alteração da capacidade visual dos aeronavegantes, o período de latência da percepção visual, a turbulência, as zonas transônicas, as vibrações, etc, são fatores contrários à perfeita utilização da visão. Todos esses fatores exigem condicionamento particular, relacionado aos aviões e às equipagens de grande performance. No vôo de AV e BA outros elementos devem ser considerados como: • o piloto tem que aprender a voar e prescindir da consulta aos Instrumentos; • confiar no vôo realizado nas condições acima; • evitar zonas de turbulência que perturbam a informação visual; • a dificuldade da informação muito se agrava se o avião penetra em zona de turbulência; • a velocidade torna muito difícil a observação do solo abaixo do avião, bem como a avaliação da altit ude é falha; • há uma tendência de os pilotos elevarem um pouco a altitude em relação a anterior; assim, no final da missão, os aviões estão num plano mais alto que no início.
A turbulência gera nos pilotos a baixa da acuidade visual, sobretudo em relação ao painel de instrumentos e pode ser seguida de fadiga, mal estar ou vertigem. A acuidade visual dinâmica, com referência ao solo, tem baixo tempo de interpretação, pois o piloto dispõe de um tempo muito curto para a mesma. Na altura de 2.500m a 3.000m, num ângulo de 20°, ainda se consegue observar alguma coisa, ao passo que, ao nivel do solo, não se observa quase nada. O piloto, para poder identificar algum objeto, olha-o de longe e não ao passar por ele. O navegador situado na parte posterior do avião poderá observar objetos que o piloto da cabine não consegue. Devem ser evitados os movimentos de cabeça que gerariam acelerações outras, as quais, influindo sobre o labirinto, poderiam produzir a desorientação espacial. 2) Fenômenos de Acomodação
A visão de perto para os instrumentos e a de longe se encontram alteradas pela fadiga. A visão repetida de claro e escuro, causada pelos objetos de iluminação variada que estão na terra, age sobre a retina produzindo fadiga.
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Quando existem vícios de refração, a fadiga se agrava ainda mais. No vôo à noite e em grande altitude, desaparece o problema do ofuscamento. A baixa altura e sobre cidades, a retina se expõe aos repetidos claros e escuros em mudanças muito bruscas. Nessa condição, há uma tendência inconsciente de se aproximar da luz, fazendo assim o piloto variar a altura e a direção do vôo. A navegação feita através de carta e radar, exige uma boa acomodação, pelo cansaço que induz ao piloto ao desviar seus olhos, constantemente para a carta e o radar.
VII - FOTO ESTIMULAÇÃO Crises convulsivas tipo epileptiformes em pilotos, em vôo, tem sido relacionadas com a excitação visual provocada por reflexos luminosos nas pás das hélices. A indução de crises epileptiformes, em indivíduos sensíveis, por meio de estímulos luminosos bruxoleantes já é conhecida há bastante tempo sendo um dos métodos de seleção de aeronavegantes, conhecido como "foto-estimulação". Ultimamente, com o aumento do emprego dos helicópteros, tem aumentado também o número de casos relatados, especialmente relacionados com reflexos nas pás do rotor, embora qualquer outra fonte luminosa intermitente possa produzir o mesmo efeito em indivíduos predispostos. A literatura anglo-saxônica denominou o fenômeno como “flicker vertigo”, que podemos chamar de “convulsões por foto-estimulação”. E o que é esta foto-estimulação? A estimulação das ondas cerebrais Alfa altera a sua freqüência natural e isto pode ser causado por uma luz intermitente. As ondas Alfa e o grau de perturbação podem ser mensurados por um EEG. Quando a freqüência natural das ondas (8-10 ciclos por segundo) é aumentada ou as ondas se tornam irregulares, o paciente sofrerá efeitos perturbadores cerebrais e pode ocorrer algum tipo de crise epileptiforme. Quando a freqüência de uma luz é inferior a quatro vezes por segundo, o olho é capaz de ver imagens individualizadas, e a luz parecerá relampejar intermitentemente. À medida que o ritmo aumenta para 4-6 cps, o olho não mais consegue discernir imagens separadas e a luz começará a bruxolear (variando de intensidade sem se apagar de todo, logo aumentando de novo). Aproximadamente com 24 cps, o olho não é capaz de detectar a flutuação da intensidade da luz e aparece uma imagem uniforme, homogênea. Como referência, os antigos filmes do cinema mudo eram mais lentos que 18 cps; os filmes domésticos atuais, são de 16 cps; e os filmes sonoros comerciais são de, aproximadamente, 24 cps. A foto-estimulação pode ocorrer quando uma luz é acesa intermitentemente sobre o olho, a um ritmo abaixo de 8 cps e a razão de estimulação aumenta. Quando o relampejamento passa dos 8 cps, as ondas Alfa começam a acompanhar a freqüência da luz.
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Quando a freqüência Alfa atinge cerca de 24 cps o indivíduo sensível à foto-estimulação experimentará contrações de alguns ou todos os músculos voluntários (crise epileptiforme). Uma luz bruxoleante com uma freqüência de 20-40 cps pode causar uma irregularidade nas ondas Alfa e sintomas comumente conhecidos como “flicker vertigo” e que apresenta os seguintes sintomas: • Irritabilidade; • desconforto estomacal e mal estar generalizado; • mal estar geral incluindo suores frios e náuseas; • estado hipnótico ou catatônico (miobelidade numa determinada posição, às vezes forçada); e • crise epileptiforme (convulsão).
Embora a pessoa afetada possa passar comumente por todas essas fases, também pode iniciar a crise em qualquer ponto do processo. O primeiro sinal pode mesmo ser a grande convulsão epiléptica. Este é o mais grave sinal relacionado com a segurança de vôo. Devido ao fato dos raios solares serem interceptados ou refletidos por obstáculos a fotoestimulação é mais provável de ocorrer com aviões à hélice ou helicópteros. De fato, em 1971, o Exército Norte-Americano atribuiu sete mortes à foto-estimulação. Houve um tripulante de C-130 na função de “loadmaster” que sofreu uma grande convulsão epiléptica enquanto observava o pôr do Sol através das pás do motor em funcionamento no solo. A USAF está equipando suas aeronaves com luzes estroboscópicas em substituição aos faróis rotativos. Devido à intensidade dessas luzes, a possibilidade de foto-estimulação é aumentada. O que se pode fazer com esse problema? Educação é o primeiro passo. A educação é especialmente necessária para as equipagens de vôo uma vez que só muito raramente pode a vítima reconhecer seus próprios sintomas. Em segundo lugar, devemos analisar as fontes de luz em torno dos aeroportos e aeronaves para verificar se temos situações que causam foto-estimulação.
VIII - ILUSÃO ÓCULO-GRAVITACIONAL Este termo originalmente era análogo a uma ilusão oculomotora, quando era empregado para descrever o fato de que um objeto diante dos olhos, em algumas circunstâncias, parecer mover-se quando se estimulam os órgãos otolíticos. Atualmente usa-se o termo ilusão óculogravitacional para denominar a sensação falsa de mudança de posição que ocorre, quando uma força de inércia concomitante com uma aceleração linear, se combina com a força da gravidade para formar um vetor de força resultante que não está alinhado com a vertical verdadeira. Tal ilusão pode ocorrer quando uma aeronave de alto rendimento acelera para frente enquanto se encontra em vôo relativamente nivelado e dá ao piloto a sensação de encontrar-se
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com o nariz para cima. Se procurar corrigir esta Ilusão correrá o risco do mergulhar em direção ao solo.
IX - AUTOCINESIS Uma luz fixa olhada detidamente durante vários segundos no escuro produzirá a impressão de estar se movendo. Este fenômeno conhecido como efeito autocinetico pode causar considerável confusão aos pilotos que voam em formação à noite. A autocinesis pode ser atenuada aumentando o brilho da luz, aumentando o tamanho da luz ou aumentando o número de luzes na formação. A autocinesis poderá ser evitada tomando-se o cuidado de não fixar a luz da aeronave de referência, adotando-se a prática de desviar continuamente os olhos para os lados, rapidamente.
X - ACUIDADE VISUAL DO PILOTO 1) Registro da Acuidade Visual
Snellen elaborou uma maneira simples de expressar a acuidade visual baseada na sua tabela de letras e definiu a acuidade visual sob a forma da fração:
AV = Distância a que o paciente pode ler a letra = 20/20 Distância a que as pessoas normais podem ler a letra Nessas tabelas, as letras da primeira linha têm um ângulo de 1' a 50 m; na segunda linha, a 40 m; na terceira, a 30 m; na quarta, a 20 m; na quinta, a 15 m; na sexta. a 10 m e na sétima, a 5 m. Colocado o paciente a 5 metros de distância, se ele ler até a sétima fileira, terá visão de 5/5. se ele lê somente até a terceira fileira, terá 5/30. Calcula-se a acuidade visual por uma fração em que o numerador "d" representa a distância do indivíduo para a escala e o denominador “D” à distância na qual a letra é lida por um olho de acuidade visual normal: AV = d/D. Atualmente faz-se a determinação precisa da acuidade visual por intermédio de dispositivos móveis que facilitam seguir as modificações no tamanho das letras. São os projetores de diversos tipos e marcas. 2) Fatores que Podem Influenciar a Acuidade Visual
A acuidade visual deve ser medida em cada olho separadamente, para longe e para perto, sendo que diversos fatores podem influenciar total ou temporariamente, tais como: • vícios de retração - miopia, hipermetropia, astigmatismo e presbiopia;
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27/29 • tamanho irregular da pupila - miose, midríase ou anisocoria; • perturbação dos meios de transparência - opacidade corneana cristaliniana ou vítrea; • lesões ou afecções acometendo a retina ou corioretinites, atrofia óptica, hemorragia retiniana; • iluminação exagerada.
A acuidade visual sofre alteração também com a altura. Até 2.000 m a acuidade visual aumenta permitindo a apreciação detalhada do terreno, pelo menos de um terço, devido à congestão de todos os órgãos da cabeça e em particular, da coróide e da retina. Para alturas superiores a 4.500 m, a acuidade visual tende a se tornar cada vez mais deficiente, devido à carência de oxigênio. 3) Importância da Acuidade Visual na Aviação
A acuidade visual é a função ocular mais importante testada no pessoal aeronavegante. Estudos efetuados na 2a Guerra Mundial, na Alemanha, demonstraram que pilotos com 20/15 de visão sobreviviam mais do que aqueles com 20/20. Da mesma forma, os métodos de vôo das forças aliadas relataram que pilotos com 20/15 tinham melhor performance que pilotos com 20/20. A acuidade visual normal é considerada como sendo 20/20. Quanto maior a acuidade visual, mais longe podem ser reconhecidos os objetos. Na velocidade das aeronaves a jato, um ou dois segundos podem significar a diferença entre a vida e a morte. À 1.200 mph ACUIDADE VISUAL
RECONHECIMENTO DA DISTÂNCIA (milhas)
TEMPO NECESSÁRIO PARA EVITAR COLISÃO FRONTAL (segundos)
20/20
3
4,5
20/15
4
6,0
20/10
6
9,0
XI - CONCLUSÃO O estudo cuidadoso dos problemas fisiológicos decorrentes da atividade aérea leva-nos a uma conclusão pouco animadora - o homem não foi feito para voar - mas, à medida que tomamos conhecimento do surgimento, existência e desenvolvimento da Medicina Aeroespacial, um forte sentimento de confiança toma forma e podemos realmente afirmar - mas voa, de teimoso que é. E a Medicina Aeroespacial o apóia com toda a sua capacidade e eficiência para que essa sublime teimosia não tenha resultados indesejáveis, sendo mesmo capaz de enviá-lo, com segurança ao espaço exterior.
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ÍNDICE
CONTEÚDO I - INTRODUÇÃO II - ANATOMIA DO GLOBO OCULAR 1 - órbita 2 - Globo Ocular 3 - Camadas do Globo Ocular 4 - Cristalino 5 - Córnea 6 - Esclerótica 7 - íris 8 - Retina III - VISÃO NOTURNA 1 -Visão Mesótica 2 - Limiares 3 - Fixação Excêntrica 4 - Adaptação ao Escuro 5 - Intervalo Fotocromático 6 - Problemas Práticos na Visão Noturna IV - EFEITOS GERAIS DA ALTITUDE SOBRE A VISÃO 1 - Efeitos Gerais da altitude 2 - Efeitos Visuais da Hipóxia 3 - Efeitos da Aceleração Sobre os Olhos 4 - Efeitos do Ofuscamento a Grande Altura 5 - Intensidade Luminosa no Campo Visual 6 - Efeito da Luz Sobre o Olho 7 - Efeito dos óculos Solares e Outros Filtros Oftálmicos Sobre a Luz 8 - Filtros Coloridos 9 - Filtros Neutros 10 - Filtros Refletores
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11 - Filtros Polarizantes 12 - Ofuscamento 13 - Percepção das Cores 14 - Acuidade Visual 15 - Busca Submarina 16 - Seleção de uma Lente Protetora para Uso na Força Aérea 17 - Uso de óculos Protetores 18 - Dispositivos Nucleares V - EFEITOS DA VELOCIDADE SUPERSÔNICA 1 - Efeitos de Superfícies óticas Inclinadas 2 - Efeitos Visuais Produzidos por Ondas de Choque 3 - Vibração 4 - Retardo por Percepção Sensorial 5 - Aceleração 6 - Temperatura e Velocidade Supersônica 7 - Ejeção a Velocidades Supersônicas VI - VÔO EM ALTA VELOCIDADE E BAIXA ALTURA (AV E BA) 1 - Alterações no Vôo a AV e BA 1 - Fenômenos de Acomodação VII – FOTOESTIMULAÇÃO VIII - ILUSÃO ÓCULO-GRAVITACIONAL IX - AUTOCINESIS X - ACUIDADE VISUAL DO PILOTO 1 - Registro da Acuidade Visual 2 - Fatores que Podem Influenciar a Acuidade Visual 3 - Importância da Acuidade Visual na Aviação XI - CONCLUSÃO