Origem e ascensão das pipas meteorológicas: por que e quando elas deixaram de ser usadas?

Ao longo do século 19, pipas começaram a ser usadas para análises e experimentos meteorológicos, e algumas até carregavam instrumentos. Seu declínio começou há cerca de 100 anos.

pipa meteorológica
Coleta de dados com uma pipa meteorológica próximo a uma estação aerológica do antigo US Weather Bureau. Crédito: ©NOAA.

A origem das pipas é incerta. Sabe-se que as primeiras surgiram na China, há aproximadamente 2.500 anos. De lá, elas se espalharam para outras partes da Ásia antes de chegar à Europa, por rotas tão diversas quanto as invasões mongóis, rotas de comércio marítimo pelo Cabo da Boa Esperança e intercâmbios culturais com o mundo árabe.

Datando dos últimos estágios do Império Romano – no final do século 4 e início do século 5 da nossa Era – há referências a dracos ou cataventos, que eram estandartes em forma de bolsa cilíndrica, com boca larga e aparência de dragão, que eram colocados no topo de um mastro.

Este dispositivo é o precursor das birutas que às vezes vemos em rodovias, estradas e também em campos de aviação. As pipas, como brincadeira infantil e também como parte de espetáculos pirotécnicos, começaram a ganhar grande popularidade na Europa no século 17 e, a partir do século seguinte, no século 18, passaram a ser utilizadas também para fins científicos.

Benjamin Franklin e seu famoso experimento com pipa

Um dos experimentos científicos mais famosos da história foi o realizado por Benjamin Franklin (1706-1790), com o qual ele conseguiu demonstrar a natureza elétrica das tempestades, o que imediatamente levou à invenção do para-raios. A história é conhecida principalmente pelo relato que o próprio Franklin escreveu em seu famoso almanaque sobre o experimento que realizou na Filadélfia em 5 de junho de 1752.

No meio de uma tempestade e acompanhado de um assistente, ele soltou uma pipa com armação de metal da qual pendia um fino fio preso ao fio de seda da pipa, em cuja ponta ele amarrou uma chave de metal. O impacto do raio na pipa transmitiu eletricidade para a chave, de onde começaram a voar faíscas.

Franklin e a pipa
No meio de uma tempestade e acompanhado de um assistente, ele soltou uma pipa com armação de metal da qual pendia um fino fio preso ao fio de seda da pipa, em cuja ponta ele amarrou uma chave de metal. O impacto do raio na pipa transmitiu eletricidade para a chave, de onde começaram a voar faíscas.

Para evitar ser eletrocutado, Franklin não segurou a pipa diretamente pela corda, mas a amarrou a um pedaço de pano. Ele também tomou a precaução de ficar protegido da chuva e dos raios sob a varanda de uma casa. Apesar das medidas de segurança tomadas, o experimento foi imprudente, pois os dois correram o risco de receber um choque fatal, assim como aconteceu depois com outras pessoas que replicaram o experimento, com desfecho fatal.

O uso meteorológico das pipas

As pipas para fins exclusivamente meteorológicos, desenvolvidas com o objetivo de transportar instrumentos de registro que permitissem medir diferentes variáveis de interesse, como pressão atmosférica, temperatura ou vento em altitude, só chegaram no século 19, quando surgiu o interesse em saber o que acontece em diferentes altitudes na atmosfera.

Durante os anos de 1822 e 1823, ocorreu uma expedição ao Ártico liderada pelo capitão inglês Sir William Edgard Parry (1790-1855). Durante esta campanha polar, eles queriam descobrir qual era a temperatura do ar, mas não apenas ao nível do mar, então soltaram uma pipa de papel com 6 termômetros pendurados, que conseguiu atingir uma altitude de pouco mais de 100 metros. Um dos termômetros marcou a temperatura de -24ºC.

observação de uma pipa
Meteorologistas observam um cometa do tipo Hargrave levantar um instrumento meteorológico de um campo próximo à localização atual do Aeroporto Internacional de Washington, nos Estados Unidos. Fotografia tirada no início do século 20. Crédito: ©NOAA.

Observações meteorológicas usando instrumentos montados em pipas nunca se tornaram tão difundidas quanto os observatórios terrestres, mas do final do século 19 até a década de 1930, pipas meteorológicas foram lançadas sistematicamente em alguns lugares.

Em 1883, o meteorologista britânico E. Douglas Archibald (1851-1913) lançou as bases para o uso da pipa na pesquisa atmosférica. As pipas usadas por Archibald eram em formato de diamante, feitas de bambu e seda, e várias delas eram soltas juntas para formar um trem, o que dava ao conjunto uma estrutura mais estável. Para suportar a forte tração, foi utilizado um cabo de “fio de piano” muito resistente, do qual pendiam vários anemômetros com mecanismo de autogravação, permitindo medições de vento em diferentes altitudes, de 60 a 450 metros.

Naqueles anos, novos modelos de pipa eram constantemente desenvolvidos, até que um engenheiro australiano chamado Lawrence Hagrave (1850-1915) inventou, em 1894, a pipa celular ou caixa, que se tornou objeto de desejo dos meteorologistas da época.

A pipa de Hagrave foi o resultado de cuidadosos estudos aerodinâmicos realizados por seu inventor, que descobriu que uma pipa formada pela união de duas células retangulares dava ao conjunto maior estabilidade e propulsão.

Foi nos Estados Unidos que o uso de pipas celulares começou a se espalhar, e tudo graças ao ímpeto do antigo diretor do Weather Bureau, Charles F. Martin. A primeira pipa foi lançada em 27 de abril de 1898 em Topeka, Kansas, e no final daquele ano já havia 16 estações nos Estados Unidos soltando pipas simultaneamente, no início da manhã.

O meteorógrafo e o declínio das pipas meteorológicas

De todos os observatórios, foi o Blue Hill, em Massachusetts, perto de Harvard, que promoveu a pesquisa nessa área, tanto no desenvolvimento e construção de pipas quanto dos instrumentos que elas carregavam como carga útil, com destaque para o meteorógrafo. Estas linhas são acompanhadas de uma ilustração deste instrumento, que permitiu obter gráficos simultâneos de até 3 variáveis meteorológicas.

Encontramos uma boa descrição dele em um livro de 1919, onde podemos ler que “todos eles consistem em um aparelho de relógio que comunica movimento rotacional ao cilindro que leva a folha gráfica, sobre o qual são traçadas diversas curvas por meio de estiletes conectados por meio de alavancas amplificadoras aos órgãos térmicos, barométricos e higrométricos, registrando assim, automaticamente e na altura alcançada pelo aparelho içado por uma ou mais pipas, a temperatura, a pressão e a umidade do ar ambiente que existem na dita altura, bem como as variações de ditos elementos durante o tempo em que o meteorógrafo permanece no ar”.

Meteorógrafo
Ilustração de um meteorologista do tipo transportado por pipas meteorológicas do tipo Marvin, que permitiam obter registros de pressão, temperatura, umidade e velocidade do vento. O dispositivo estava envolto em uma caixa de alumínio e pesava pouco menos de um quilo. Crédito: ©Encyclopaedia Britannica (11ª ed., Vol. 18, ano 1910)

Esses dispositivos eram feitos de um material muito leve e sempre exigiam um voo suave, sem movimentos bruscos excessivos, o que era conseguido com as pipas celulares. Houve alguns casos em que essas pipas atingiram alturas consideráveis.

Em Blue Hill, o recorde foi alcançado em 28 de fevereiro de 1898, com um pico de 3.801 m, mas essa marca foi quebrada por outra alcançada no Observatório Lindenberg, na Alemanha. Lá, em 1º de agosto de 1919, um trem de 8 pipas do tipo celular, após permanecer no ar por 18 horas seguidas, atingiu uma altitude de 9.740 m.

Apesar desse marco, as pesquisas atmosféricas exigiam observações em níveis cada vez mais altos, além do risco de descargas elétricas em pipas na presença de tempestades. Essas dificuldades, somadas ao surgimento dos primeiros aviões e ao aperfeiçoamento dos balões meteorológicos, fizeram com que as pipas meteorológicas caíssem em desuso na década de 1930, embora hoje sejam utilizadas esporadicamente em algumas campanhas de pesquisa.