2003 – Apostila do Curso Leitura do Céu e
Sistema Solar
Florianópolis, maio de 2003
GEA/UFSC/PLANETÁRIO
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CAMPUS UNIVERSITÁRIO S/N |
CEP 88049-000 FLORIANÓPOLIS - SC |
FONE (048) 3721.4133 |
CAPÍTULO 1
Generalidades
Adolfo Stotz Neto
A primeira atividade científica de pesquisa que interessou ao homem foi, sem
dúvida, a Astronomia. Através da observação e do estudo dos astros, suas
posições relativas e seus ciclos de aparecimento, os povos antigos determinavam
a contagem do tempo, as atividades agrícolas e sua orientação geográfica. Hoje,
em função da vida moderna, quase nos é imperceptível que a duração do dia, do
ano, as estações são todos fenômenos astronômicos e que a importância deles em
nossas vidas é fundamental. Estudar Astronomia é se dedicar a uma ciência que
tem por objetivo observar e compreender o Universo Cósmico, deslumbrando o
estudante com o portentoso e natural espetáculo de qual nosso planeta é membro
efetivo.
Ao leitor deste trabalho e aluno iniciante em Astronomia, pretende-se passar
noções básicas de como observar e reconhecer os diferentes astros que habitam
nosso céu de Florianópolis. Para isto, o GEA está oferecendo, em conjunto com o
Planetário da UFSC, esta possibilidade de você se iniciar em Astronomia prática
e o Sistema Solar.
Pode-se dizer que a Astronomia é a ciência que estuda o Universo. Mais
precisamente, o Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica, autoria
de Ronaldo R. F. Mourão, define Astronomia como sendo "a ciência dos
astros e mais genericamente de todos os objetos e fenômenos celestes".
A classificação e divisão da Astronomia é possível sob diversos enfoques, sendo
portanto passível de variações múltiplas. A que adotamos aqui mostra um aspecto
que é, talvez, o mais comumente utilizado. Outras classificações não são
invalidadas pela que aqui adotamos.
Podemos dividir a Astronomia em três grandes grupos:
Astrofísica: ramo da Astronomia que trata da constituição, propriedades físicas
e evolução dos objetos celestes e dos diversos meios que os compõem.
Astrometria: ramo da Astronomia que trata da medida, posição, dimensões e
movimento dos corpos celestes.
Astronáutica: ciência da navegação no exterior do planeta Terra.
Cada um destes grupos pode agora ser dividido de acordo com as suas atividades
específicas, e então teremos:
Astrofísica:
Astroquímica - Ciência que se ocupa do estudo químico do espaço exterior à
Terra.
Astrostática - Estudo dos volumes dos astros e suas distâncias.
Astrogeologia - Ciência da aplicação da Geologia ao estudo dos solos dos
astros.
Astrobiologia (exobiologia) - Estudo dos organismos vivos de outros astros.
Subdivide-se em Astrobotânica e Astrozoologia.
Radioastronomia - Ciência que utiliza ondas de rádio emitidas por corpos
celestes como meio para obtenção de dados.
Radarastronomia - Estudos de ondas emitidas da Terra e refletidas pelos astros
- alvo.
Astrofísica de altas energias - Ramo da Astrofísica que estuda os raios
cósmicos, as radiogaláxias, os quasares e os pulsares, ou seja, os objetos que
envolvem física de altas energias em sua natureza.
Meteorografia - Ramo da Astrofísica que estuda e se ocupa dos meteoros.
Astronomia estelar - Ramo que se ocupa exclusivamente das estrelas.
Cometografia - Ramo que estuda e se ocupa dos cometas.
Astronomia de raios gama, raios X e raios infravermelhos - Ramos que se ocupam
com o universo nas radiações mencionadas.
Mecânica Celeste - Estudo dos movimentos dos astros sob ação da gravitação
universal, podendo ser estudada também em Astrometria.
Cosmologia - Ciência que estuda a estrutura, evolução e origem do universo como
um todo.
Cosmogonia - Ciência que estuda a formação das galáxias a partir de um meio
primordial. Também significa a ciência que estuda a formação do sistema solar.
Astrometria:
Astronomia de campo - Ramo da Astrometria que trata da determinação precisa das
coordenadas geográficas de um ponto sobre a superfície da Terra.
Astrofotografia - Estudo da Astronomia através da técnica fotográfica.
Astrofotometria - Estudo da medição luminosa dos astros.
Arqueoastronomia - Estudo dos conhecimentos astronômicos de povos antigos.
Astronáutica:
Astronomia espacial - Ramo que emprega a tecnologia espacial no estudo da
Astronomia.
Astrodinâmica - Ciência que aplica a mecânica celeste na Astronáutica e
Geofísica.
Astriônica - Estudo da aplicação da Eletrônica aos vôos espaciais.
Astropsicologia e Astrosociologia - Estuda a influência dos vôos espaciais no
astronauta e na comunidade envolvida.
Calcula-se hoje, a idade do universo como algo em torno de vinte bilhões de
anos (20.000.000.000). Nosso planeta, neste mesmo cálculo, não teria mais que
4,5 bilhões de anos. O homem na Terra não surgiu há mais de uns poucos milhões
de anos. O interesse pela Astronomia aparece gravado no máximo a uns 5.000 anos
atrás. Portanto, estamos na presença de uma das mais antigas ciências
desenvolvidas pelo homem, porém sua existência é insignificante quando
comparada com o tamanho e a idade do universo.
Um dos mais antigos documentos que se conhecem é um relógio originário da
China, que utilizava o Sol para o correr das horas.
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Figura 1.1. Relógio de sol
antigo.
Nestes tempos, as fantasias e os mitos povoavam os céus dos homens, de onde se
originaram os nomes e as crenças fabulosas acerca dos astros e sua influência.
No começo, os povos atribuíam poderes mágicos aos elementos que anunciavam as
estações, as colheitas, os períodos de frio, calor e o rumo das jornadas. Assim
é que por muito tempo, e talvez até hoje, para a maioria dos não esclarecidos,
a Astrologia se confunde com ciência.
Foram os gregos os primeiros a tratar com um certo rigor científico os
movimentos dos astros no céu. Se bem que seus conceitos estivessem na maioria
das vezes equivocados, aperfeiçoaram algumas idéias dos egípcios e babilônios,
dando-lhes algum cunho científico.
Em meados de 600 a.C., Anaximandro propõe ser a Terra um corpo cilíndrico
imerso no ar, tendo a sua volta círculos de fogo. Tubos compridos davam acesso
à visão destes anéis de fogo, propiciando o Sol e a Lua, além das estrelas.
Figura 1.2. O Universo, segundo
Anaximandro.
Em 560 a.C., Pitágoras e Filolaus concluíram que a Terra era idêntica aos
astros do céu. Em 406 a.C., Eudóxio, discípulo de Platão, propôs a primeira
teoria das esferas homocêntricas. Para os gregos, a esfera representava a
perfeição, a forma da divindade. A idéia do filósofo teve por isso, imediata e
duradoura aceitação. Em 380 a.C., Aristóteles aperfeiçoou o sistema de Eudóxio,
introduzindo um ente físico, o cristal, como responsável pelo arrasto dos
astros em redor da Terra, que deveria ocupar o centro do sistema.
Figura 1.3. O Universo, segundo
Eudóxio.
Apolônio, discípulo de Aristóteles, notou que algumas estrelas descreviam
caminhos irregulares no céu, seu movimento de vai-e-vem, perturbava o perfeito
sistema do mestre. Para encaixar tais astros no sistema geocêntrico, propôs a
teoria dos ciclos e epiciclos, que será mais tarde aperfeiçoada por Ptolomeu.
Aos astros que tinham este comportamento singular, Apolônio denominou
Planektas, que significa estrela errante.
Figura 1.4. Movimento dos
planetas por ciclos e epiciclos.
Por volta de 276 a.C., Eratóstenes calcula o diâmetro da Terra, utilizando-se
das diferenças de medidas das sombras do meio-dia em duas cidades diferentes:
Siena e Alexandria.
Figura 1.5. Cálculo do diâmetro
da Terra, por Eratóstenes.
Nesta mesma época, Aristarco de Samos propôs a teoria heliocêntrica, que não
vingou entre seus pares. Além disto, calculou os diâmetros da Lua e do Sol,
embora com erro de vinte vezes para menor.
Os cálculos de Aristarco foram melhorados por Hiparco de Nicéia, que catalogou
as estrelas visíveis a olho nu.
Nos meados de 100 a.C., Ptolomeu, o egípcio, publica sua famosa obra, "O
Almagesto", na qual aperfeiçoa as idéias Aristotélicas e consolida o
Geocentrismo para os próximos 1.500 anos.
Este tempo de atraso mental só foi superado com a publicação, em 1543 (após a
sua morte), da obra de Nicolas Copérnico: "De Revolutionibis Orbium
Coelestium".
A grande virtude da obra de Copérnico reside na recuperação da verdade
heliocêntrica, pois seus cálculos ainda utilizavam os arcaicos ciclos e
epiciclos de Apolônio. Somente após os estudos de Tycho Brahe, que tentava
provar o geocentrismo, que Johannes Kepler conseguiu provar que as órbitas dos
astros eram elípticas. Com a invenção do telescópio em 1600, pelo holandês Hans
Lippersley, Galileu pôde demonstrar que Copérnico e Kepler tinham razão.
Figura 1.6. Nicolau Copérnico.
A comprovação final do heliocentrismo se deve ao trabalho de Isaac Newton, que
com a lei da gravitação universal, demonstra a mecânica celeste, não deixando
mais dúvidas quanto ao heliocentrismo.
Após Newton, os progressos em Astronomia foram proporcionais à tecnologia que o
homem conseguiu desenvolver. Assim é que a revolução industrial trouxe consigo
o surgimento das máquinas e da precisão na fabricação das coisas. Os
telescópios melhoraram muito e por volta de 1789, William Herschel construiu na
Inglaterra um gigantesco aparelho refletor que media 12,2 m de tubo com um
espelho de diâmetro de 122 cm de abertura. Com este imenso telescópio, Herschel
descobriu o sexto planeta, Urano.
Nos séculos XVIII, XIX, XX, o progresso se fez sentir em todas as ciências e
teve consequências logicamente benéficas na Astronomia. Inúmeros são os
personagens importantes nestes últimos séculos e citá-los todos consumiria o
restante deste trabalho. Assim sendo, vamos apenas enumerar alguns dos mais
famosos e conhecidos homens que tiveram seus feitos reconhecidos em Astronomia.
Charles Messier, responsável por um grande catálogo de astros, ainda válido até
hoje. Edmund Halley e o estudo dos cometas, Olbers e o tamanho do Universo,
Kant e as galáxias tiveram suma importância no legado desbravador de
conhecimento e progresso na forma de pensar que deixaram. Mais recentemente,
podemos citar homens como A. Einstein, Friedmann, Lemaitre, E. Hubble, G.
Gamow, S. Hawking e muitos outros que poderiam ser lembrados.
Vertical do lugar: Ao suspender um prumo (peso) por um fio, tem-se a vertical
do lugar.
Horizonte: Diz-se do plano perpendicular à vertical do lugar e que passa pela
visada do observador.
Esfera celeste: Prolongamento imaginário da esfera terrestre em todas as
direções, rumo ao espaço.
Plano da órbita da Terra: É o plano que contém a elipse de translação da Terra
ao redor do Sol, no período de um ano.
Eixo da Terra: É a linha imaginária ao redor da qual a Terra executa seu
movimento diário de rotação. Une os pólos da Terra.
Inclinação do eixo: O eixo da Terra está inclinado de 23° 27' em relação a uma
perpendicular ao plano de sua órbita.
Zênite: Intersecção superior da vertical do lugar com a esfera celeste.
Nadir: Intersecção inferior da vertical do lugar com a esfera celeste.
Meridiano: Linha imaginária que une os pólos terrestres ou da esfera celeste.
Cada um deles está, na Terra, espaçado do outro em 15° ou 1 hora.
Latitude: Distância angular de um ponto ao plano fundamental (equador), num
sistema de coordenadas esféricas, contado a partir deste plano, de 0 a 90° do
lado positivo (hemisfério norte) e de 0 a -90° no lado negativo (hemisfério
sul).
Longitude: Distância angular da projeção de um ponto sobre o plano fundamental
(meridiano de Greenwich), num sistema de coordenadas esféricas, contado de 0 a
360°.
Movimento aparente dos astros: Como a Terra gira de oeste para leste, o céu
aparentemente gira no sentido oposto. Ao transladar ao redor do Sol, a Terra
provoca o movimento aparente das estrelas.
Movimento aparente de uma estrela conforme a latitude:
O mesmo astro, visto por observadores alocados no Pólo Norte (1), no Equador
(2) e no trópico de Capricórnio (3), assume movimento aparente diverso,
conforme abaixo.
Órbita elíptica: Figura geométrica que representa o caminho de um corpo celeste
ao gravitar ao redor de outro.
Elipse: Lugar geométrico dos pontos de um plano no qual a soma das distâncias a
dois pontos fixos (os focos) é constante e tem o valor de duas vezes o
semi-eixo maior (2a). Define-se distância focal da elipse como sendo a
distância do centro da elipse até um de seus focos. Define-se excentricidade da
elipse como sendo a relação da distância focal com o semi-eixo maior. Pode-se
entender a excentricidade como a relação 1-b/a, aonde b é o semi-eixo menor.
Apoastro: Ponte da órbita de um astro gravitando ao redor de outro, para o qual
a distância entre os dois corpos é máxima (aplica-se geralmente para estrelas
binárias).
Periastro: Ponto da órbita de um astro gravitando ao redor de outro, para o
qual a distância entre os dois corpos é mínima.
Afélio: Apoastro da órbita de um corpo gravitando ao redor do Sol.
Periélio: Periastro da órbita de um corpo gravitando ao redor do Sol.
Apogeu: Apoastro da órbita de um satélite natural ou artificial, gravitando ao
redor da Terra.
Perigeu: Periastro da órbita de um satélite natural ou artificial, gravitando
ao redor da Terra.
Astros
fixos: São os astros cuja posição relativa entre si, para um observador
terrestre, não varia com o correr do tempo de um espaço perceptível. São astros
fixos, as estrelas, galáxias, aglomerados etc.
Astros errantes: São aqueles que, ao contrário do anterior, variam sua posição
relativa contra o fundo dos fixos. São errantes os planetas, cometas,
asteróides, meteoros e afins.
Estrelas: São astros gasosos que emitem luz e outras energias em quantidades
enormes, produzidas pela fusão nuclear em seu interior.
Planetas: São corpos que orbitam ao redor de uma estrela e que não emitem luz
própria.
Planetóides: São pequenos corpos que circundam o Sol entre as órbitas de Marte
e Júpiter, sendo também conhecidos como asteróides.
Cometas: Pequenos corpos sólidos envolvidos por gás, cuja órbita é extremamente
alongada em torno do Sol.
Unidades de medida: Para se medir as distâncias em Astronomia, o metro e
o quilômetro se mostram pouco eficazes. Seriam necessários números com tal
ordem de grandeza que se tornariam incompreensíveis e sem significado prático.
Para minimizar tais questões foram desenvolvidas unidades cujo uso é próprio em
distâncias como as que se deparam os astrônomos em sua lida.
Potência de dez - os números são escritos em potências de dez conforme o número
de "zeros" que possuam:
10 = 10 1 |
1.000.000 = 10 6 |
100 = 10 2 |
1.000.000.000 = 10 9 |
1000 = 10 3 |
1.000.000.000.000 = 10 12 |
10.000 = 10 4 |
3.420.000 = 3,42x10 6
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100.000 = 10 5 |
0,0025 = 2,5x10 -3 |
Unidade Astronômica (A): Equivale à distância média entre o Sol e a Terra,
aproximadamente 150.000.000 km.
Ano luz (al): Sendo a velocidade da luz 300.000 km/s, um ano luz é o espaço
percorrido pela luz durante um ano:
1 ano = 365 dias x 24 horas x 60 min x 60 s = 31.536.000 s
300.000 km/s x 31.536.000 s = 9.460.800.000.000 km
Simplificando para a notação científica, temos 9,5x1012 km (quase 10
trilhões de quilômetros). Um ano luz equivale também a 63.333 A (unidades
astronômicas).
Parsec (pc): Para se definir o parsec, que equivale a 3,26 al, é necessário o
conceito de paralaxe. Paralaxe é o ângulo que se observa uma estrela se
deslocar em relação às do fundo, no intervalo de seis meses. A paralaxe é
medida em segundos de arco. Pode-se definir paralaxe também, como o ângulo que
um observador colocado na estrela veria o raio médio da órbita da Terra,
perpendicularmente à sua visada.
Um parsec então, corresponde a uma paralaxe de 1 (um) segundo de arco.
CAPÍTULO 2
A Esfera Celeste
Cláudio F. Alves
Em astronomia de posição, cujo interesse básico é o estudo da posição aparente
dos astros em relação a um observador colocado na superfície da Terra, o ponto
de vista adotado é o geocêntrico. Assim, todos os astros parecem girar em torno
da Terra quando observados a partir desta última, isto é, a Terra,
aparentemente, ocupa o centro do universo.
Sabemos que esta idéia não é correta, mas para os fins práticos que temos em
mente, a mesma é perfeitamente aceitável.
Assim, a astronomia de posição assume como hipótese que os corpos celestes são
pontos de uma imensa esfera - a esfera celeste - cujo centro coincide com o
centro da Terra.
Figura 1. A Terra e a esfera celeste
O raio dessa esfera é considerado como sendo muito maior do que o raio da
Terra, de modo que este é desprezível, para todos os fins práticos, perante
aquele.
Tendo a Terra movimento de rotação, vemos a esfera celeste girar, modificando
continuamente a posição aparente dos astros.
A figura 1 mostra um observador "A" na superfície da Terra. No
instante T1, o raio de luz do astro "E", é visto segundo a direção
D1. No instante T2, em função do movimento de rotação da Terra, é visto na
direção D2, mas o astro permaneceu imóvel. Um observador num ponto
"B" no instante T1, vê o astro na direção D3, tal que D3 é diferente
de D1 e D2.
Vimos então que a direção na qual o astro é visto depende de:
Posição do astro na esfera celeste.
Posição do observador na superfície da Terra.
Dessa forma fica apresentado o ente geométrico onde se situam os objetos de
nosso estudo.
As estrelas nos parecem pontos fixos, na superfície dessa imensa esfera,
enquanto o Sol e os outros astros a ele associados, como os planetas,
movimentam-se em relação ao fundo das estrelas fixas, aparentemente. A causa
desse movimento aparente é a rotação da Terra em torno de seu eixo.
O movimento de rotação da Terra, o qual se faz no sentido de oeste para leste,
provoca um movimento aparente em sentido contrário da esfera celeste, ou
seja, vemos os astros moverem-se de leste para oeste. Esse movimento aparente
leva o nome de: "Movimento Aparente da Esfera Celeste". O eixo de
rotação da Terra, se o prolongarmos o suficiente, recebe o nome de eixo da
esfera celeste ou eixo do universo.
Então, um observador na superfície, independente de se encontrar no hemisfério
norte ou sul da Terra, olhando para o norte, verá as estrelas moverem-se em
sentido anti-horário, e se estiver olhando para o sul verá o movimento em
sentido contrário, ou seja, horário. As figuras de 2 a 7 ilustram a idéia
exposta.
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Figura 2.2. Observador no
hemisfério sul, olhando para o norte. |
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Figura 2.3. Observador no
hemisfério sul, olhando para o sul. |
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Figura 2.4. Observador no
equador, olhando para o norte. |
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Figura 2.5. Observador no
equador, olhando para o sul. |
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Figura 2.6. Observador no
hemisfério norte, olhando para o sul. |
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Figura 2.7. Observador no
hemisfério norte, olhando para o norte. |
Voltando à esfera, temos ainda que todo plano perpendicular ao eixo do universo
define um paralelo celeste, e um plano que contém o eixo do universo determina
um meridiano celeste. Assim temos também o equador celeste e os pólos norte e
sul celestes (figura 8).
Figura 2.8. A esfera celeste
A Terra também possui um movimento de translação ao redor do Sol, que se
completa em um ano. Este movimento se traduz em um movimento aparente do Sol
bem como dos planetas em relação ao fundo das estrelas fixas.
Para exemplificar, seguiremos a
seguinte idéia: se o Sol tivesse o brilho de uma estrela comum, de primeira
grandeza, ele não ofuscaria as estrelas de dia. Nós o veríamos se deslocando
entre as estrelas dia após dia como mostrado na figura 9, levando um ano para
desenhar uma circunferência, a qual leva o nome de eclíptica, como ilustra a
figura 10.
Figura 2.9. O movimento anual do
Sol entre as constelações.
Figura 2.10. A esfera celeste e
a eclíptica.
O eixo de rotação da Terra não é paralelo ao eixo do movimento de
translação, o que explica a forma senóide da eclíptica projetada sobre um plano
(figura 9).
Por esse motivo é que temos as estacões do ano. Esse ângulo entre o
eixo de rotação da Terra
e o eixo do plano orbital é chamado de obliquidade da eclíptica, e seu valor é
de aproximadamente 23 27' (ver figura 11).
Figura 2.11. Inclinação entre o plano orbital e o do equador.
As constelações que são cortadas pela eclíptica, ou seja, são atravessadas pelo
Sol no seu movimento anual, são as chamadas constelações zodiacais.
Em um dos pontos em que a reta formada pela intersecção do equador celeste com
o plano da eclíptica "fura" a esfera celeste é o chamado ponto (gama)
(figura 10), o qual é o ponto onde o Sol se encontra na passagem do hemisfério
sul celeste para o hemisfério norte celeste. Este ponto é também chamado ponto
vernal ou ponto Áries. Essa passagem ocorre dia no 21 de março, e por isso
chama-se equinócio de março, que corresponde ao equinócio do outono para
o hemisfério sul, e equinócio da primavera para o hemisfério norte.
O ponto diametralmente oposto, na figura 10, é o ponto ',onde o Sol se encontra
dia 23 de setembro, quando volta ao hemisfério sul. Este ponto é chamado ponto
libra (ou ponto balança) e nesse dia ocorre o equinócio de setembro, que
corresponde ao equinócio da primavera para o hemisfério sul e o equinócio do
outono para o hemisfério norte.
Os pontos L e L' (figura 10) são os maiores afastamentos do Sol em relação ao
equador celeste. São os solstícios de junho e dezembro. O primeiro corresponde
ao solstício do inverno para o hemisfério sul, e solstício de verão para o
norte. O segundo corresponde ao solstício de inverno para o hemisfério norte e
solstício de verão para o hemisfério sul.
Embora o ponto não seja visível, é tomado como um ponto pertencente ao
meridiano inicial, uma espécie de meridiano de Greenwich celeste.
Figura 2.12. Coordenadas
equatoriais.
Da figura 12, seja o segmento OE o raio da esfera celeste que liga o centro da
Terra ao astro E. Então as coordenadas equatoriais desse astro são:
Ascensão Reta "": ângulo que o meridiano do ponto vernal faz com o
meridiano do astro " - ": esse ângulo é medido a partir de no sentido
contrário ao movimento aparente, e seu intervalo angular é:
0 =< < 360
ou 0h =< < 24h.
Declinação "": definida pelo raio OE e sua projeção no plano do
equador celeste. Tem sinal negativo (-) no hemisfério sul celeste e sinal
positivo (+) no norte celeste. Seu intervalo angular é:
-90 =< =< 90
Mesmo para as estrelas chamadas fixas, essas coordenadas não são constantes,
variando lentamente (pelos padrões de tempo humanos) no decorrer do tempo. As
duas maiores razões dessas variações veremos
aqui.
Não é perceptível num pequeno intervalo de tempo. Esse tipo de movimento, visto
da Terra, pode ser decomposto em duas componentes, uma radial (dr) e outra
transversal (dt). A componente dr não altera sua posição, enquanto dt resulta
num movimento aparente, conforme ilustrado na figura 13.
Figura 2.13. Movimento das
estrelas em relação à Terra.
Esse movimento consiste em que o eixo celeste descreve uma superfície cônica
com o vértice no centro da Terra, e com abertura de aproximadamente 23 27';
esse movimento completa um ciclo em 25.800 anos aproximadamente, o que nos dá um
deslocamento anual de 50' 23", conforme ilustrado na figura 14.
Figura 2.14. Precessão
lunissolar do eixo terrestre.
Existem ainda outros movimentos de menor amplitude como a nutação e a precessão
planetária, que não serão vistos neste capítulo.
Como estamos no hemisfério sul, vamos exemplificar como é vista a esfera
celeste por um observador colocado nesse hemisfério. A figura 15 mostra um
observador em um ponto "O" da superfície da Terra, de latitude e
longitude . A reta que liga "O" ao centro da Terra é a vertical do
lugar. Tem a direção do fio de prumo em "O" e fura a esfera celeste
em um ponto "Z" que leva o nome de zênite. O plano que passa por
"O" e que é perpendicular à vertical do lugar é o plano horizontal ou
horizonte do observador.
Tendo em vista que o raio da Terra é desprezível, quando comparado com o raio
da esfera celeste, a reta R, que passa por "O" e é paralela ao eixo
do universo, pode ser considerada também como o eixo do universo. Sua projeção
no horizonte marca a linha norte - sul ou a meridiana do lugar e o ângulo h que
ela faz com essa linha é a altura do pólo elevado. Como R é perpendicular ao
equador, e a meridiana, perpendicular a vertical do lugar, temos que as retas
que definem os ângulos h e são perpendiculares entre si, daí ter-se h = , o que
permite dizer que a altura do pólo elevado é igual, em módulo, à latitude do
lugar.
Figura 2.15. Coordenadas de um
observador da esfera celeste.
Para o observador em "O" (figura 15) tudo se passa como se seu
horizonte fosse um plano fixo, permanentemente imóvel no espaço, e que a esfera
celeste girasse em torno da reta OP, que o liga ao pólo elevado. A figura 16
mostra o que o observador em "O" vê da esfera celeste.
Figura 2.16. A esfera celeste, do
ponto de vista de um observador.
Quando o Sol, devido a esse movimento da esfera celeste, coloca-se abaixo do
horizonte, vemos todos os astros descrevendo circunferências com centro no eixo
do universo e no sentido de leste para oeste.
Alguns desses astros, os mais próximos do pólo elevado, nunca mergulham abaixo
do horizonte. São os circumpolares. Outros, os mais chegados ao pólo oculto,
jamais serão vistos de "O", pois estarão sempre abaixo de seu
horizonte. Os que não são circumpolares nem invisíveis, como o astro A
figurado, têm um segmento da sua trajetória acima do horizonte e o restante,
abaixo. Têm, portanto, um nascer e um ocaso.
CAPÍTULO 3
Instrumentos
Astronômicos
Antônio C. de
Lucena
Existem em Astronomia uma grande variedade de instrumentos, entre os quais
figuram os grandes telescópios ópticos que são, por assim dizer, o
"símbolo" da Astronomia. Por telescópio óptico entende-se aqueles
instrumentos que captam a luz visível. Além dos telescópios ópticos existem
também os telescópios de raios gama, os de raios X e os de raios ultravioleta,
todos na faixa das altas frequências (frequências superiores a frequência da
luz). Na faixa das "baixas" frequências (frequências inferiores da
luz), temos os telescópios de raios infravermelhos e os enormes
radiotelescópios, estes últimos na frequência das ondas de rádio.
Ao lado dos telescópios acima mencionados, temos ainda outros instrumentos,
tais como o teodolito, o sextante, o círculo meridiano, o instrumento de
passagem, a luneta zenital, o astrolábio etc., sendo que todos estes
instrumentos são utilizados, fundamentalmente, na Astrometria, que é um dos
ramos em que se divide a Astronomia.
Aqui trataremos somente, e de forma simplificada, do olho, dos binóculos, dos
telescópios refratores e dos telescópios refletores.
Figura 2.1. Telescópio óptico com um espelho de 6,00 m de diâmetro,
instalado no Monte Pastujov, no Cáucaso do Norte, na Rússia.
O melhor instrumento para observação astronômica que o ser humano possui (pelo
menos a nível de amador) são os seus próprios olhos.
O olho, como se sabe, é semelhante a uma máquina fotográfica. Constitui-se
basicamente de uma câmara escura, equipada com um orifício, o diâmetro do qual
é variável (a pupila). Em frente à pupila, se encontra uma lente, de
convexidade variável (o cristalino). No fundo do olho existe um tecido sensível
à luz (a retina) e finalmente o olho é conectado ao cérebro através do nervo
óptico, que é o nervo que leva os estímulos gerados na retina ao cérebro, onde
os mesmos são interpretados.
Durante o dia, ou na presença de forte iluminação, a pupila se contrai, ficando
com 1 a 2 mm de diâmetro, deixando assim passar pouca luz. À noite, ou
num local pouco iluminado, a pupila se dilata, chegando a alcançar 6 a 8 mm de
diâmetro.
Assim, para se ter uma boa visão de um céu estrelado, se deve procurar um local
escuro (quanto mais, melhor) e aguardar uns 20 minutos, para que a pupila se
dilate bem. Caso for necessário se utilizar alguma iluminação (para ver um mapa
celeste, por exemplo), se deve utilizar lâmpadas vermelhas (uma lanterna
elétrica com um plástico vermelho na frente funciona muito bem), uma vez que
esta cor de luz provoca uma contração mínima da retina. A figura 2 mostra, de forma
esquemática, o olho humano.
Figura 3.2. O olho humano.
Antes de examinarmos sucintamente os instrumentos astronômicos mais comuns, e
que estão ao alcance do amador, é importante que conheçamos alguns fatos
básicos relativos aos mesmos.
As objetivas, no caso dos binóculos e telescópios refratores, que serão vistos
nos itens 4 e 5, são as lentes (ou conjunto de lentes) que ficam voltadas para
o objeto que se quer ver. Já para os telescópios refletores, a objetiva é um
espelho, onde são captados os raios luminosos que provêm do objeto que se
deseja ver.
Os dois principais parâmetros das objetivas são o diâmetro D e a distância
focal F. A figura 3 mostra, de forma esquemática, estes parâmetros.
(a) Objetiva refratora (lente)
(b) Objetiva refletora (espelho)
Figura 3.3. Principais parâmetros das objetivas
Para um determinado telescópio, seja ele refrator ou refletor, tanto o diâmetro
quanto a distância focal da objetiva são valores fixos, determinados pelo
projeto e construção do aparelho.
Nos telescópios refratores, que usam lentes como objetivas, estas quase sempre
se compõem de duas lentes, com a finalidade de se reduzir a aberração
cromática.
Usando-se duas lentes, e portanto tendo-se quatro superfícies
refratoras, possível se construir um número enorme de
objetivas, mas na prática, quase todas as objetivas dos telescópios refratores
(pelo menos a nível de amador), caem em um dos quatro tipos mais comuns, que
são os chamados dubletos de Clairaut, de Littrow, de Fraunhofer e o de Clark.
A figura 4 mostra, de forma esquemática, estes dubletos.
Figura 3.4. Os dubletos mais comuns, utilizados na confecção de
objetivas para telescópios refratores.
A ocular, que é sempre constituída por uma lente (ou conjunto de lentes), como
o próprio nome diz, é o componente do sistema óptico do instrumento que se
encontra próximo do olho do observador.
Existem diversos tipos de oculares, sendo que as mais comuns são a ocular de
Huygens, a de Ramsden e as oculares ditas ortoscópicas de Abbe e a de Plossl. A
figura 5 ilustra, de forma esquemática, estes quatro tipos de oculares.
Da mesma forma que para as objetivas, as oculares também se caracterizam por
possuírem uma distância focal f, que é fixa para uma determinada ocular.
Figura 5.(a) Ocular de Huygens. (b) Ocular de Ramsden
Figura 5. (c) Oculares
ortoscópicas. (c1) Ocular de Abbe. (c2) Ocular de Plossl
Ao contrário do que a grande maioria das pessoas pensa, o aumento não é o
parâmetro mais importante de um telescópio. O aumento não é, inclusive, um
parâmetro intrínseco de um instrumento. Como veremos posteriormente, o
parâmetro mais importante de um telescópio é o diâmetro D da objetiva. Esta é a
razão pela qual se procura construir telescópios com objetivas (espelhos,
geralmente) cada vez maiores.
O aumento de um telescópio é obtido pela seguinte relação.
A = ------
f
onde: A = Aumento (linear)
F = Distância focal da objetiva (mm)
f = Distância focal da ocular (mm)
Como foi dito anteriormente, a distância focal F da objetiva de um determinado aparelho
é um valor fixo. Assim, para se obter diversos aumentos, se trocam as oculares
(que são facilmente intercambiáveis), cada uma possuindo um determinado valor
de distância focal f.
Por exemplo, para um telescópio com F = 900 mm, com oculares de f =
30 mm, 20 mm, 15 mm, 10 mm e 4 mm, obtemos aumentos de 30x, 45x, 60x, 90x e
225x, respectivamente.
A pupila de saída é definida como sendo o diâmetro do círculo de luz que emerge
pela ocular. A figura 6 mostra, de forma esquemática, a pupila de saída de um
telescópio (ou binóculo).
Figura 3.6. Pupila de saída.
A pupila de saída de um telescópio ou binóculo é calculada como segue:
P = -------
onde: P = Pupila de saída (mm)
D = Diâmetro da objetiva (mm)
A = Aumento linear
Assim, por exemplo, para um telescópio com D = 114 mm, F = 900 mm e usando uma
ocular com f = 30 mm, teremos:
A = ------
= --------
A = 30
f
30
P = ------- =
--------
P = 4 mm
Conforme visto, a pupila do olho humano, em condições de baixa iluminação, se
dilata até atingir um diâmetro de 6 a 8 mm. Tomando como média 7 mm, vemos que
podemos determinar um aumento mínimo, que aquele no qual a pupila
de saída da ocular é igual a 7 mm.
Da expressão
D
A
tiramos
A = -------
P
Assim, para um determinado D, em mm, e para um A máximo, que adotarmos como
sendo 7 mm, obteremos um aumento mínimo Amin.
Para o exemplo anterior, com D = 114 mm, teríamos:
Amin = ------
o que
acarreta Amin = 16
7
Se, como antes, tivéssemos F = 900 mm, isto implicaria que teríamos que ter uma
ocular com f = 56 mm.
Oculares com esta distância focal ainda são usuais; entretanto, para distâncias
focais F maiores, para um mesmo D, isto pode acarretar valores para f muito
grandes, que não são práticos, devido ao dispositivo de focalização do
telescópio. Desta forma, na prática não são construídas oculares com f muito grande,
de forma que muitas vezes não se consegue trabalhar com o aumento mínimo, o que
implica em que não se obtém uma pupila de saída de 7 mm, que seria a ideal, mas
um valor menor.
Por outro lado, para um determinado diâmetro de objetiva, não se pode obter, na
prática, qualquer aumento. Para objetivas com F pequeno, este aumento máximo se
acha limitado, na prática, pela impossibilidade de se construir oculares com f
menores do que 4 ou 3 mm.
Assim, por exemplo, para F = 900 mm, o aumento máximo que obtemos é de:
Amax = ------- = 225 vezes
Para objetivas maiores, com F grande, o aumento máximo é limitado, na prática,
pela nitidez e luminosidade da imagem, parâmetros estes que dependem do
diâmetro D da objetiva, uma vez que quanto maior D, maior a nitidez e
luminosidade da imagem obtida, para um mesmo F.
Desta forma é usual se classificar os aumentos dos telescópios em função do
diâmetro das objetivas.
A tabela abaixo sumariza os resultados encontrados em diversas fontes, e serve
como um guia preliminar para o amador encontrar os aumentos mais adequados a
serem utilizados com o seu instrumento. Em todos os casos, D é dado em mm.
Aumento A |
Características |
Mínimo |
A = 0,143.D |
Fraco |
A = 0,200.D a 0,500.D |
Médio |
A = 1,000.D a 1,500.D |
Forte |
A = 1,800.D a 2,000.D |
Máximo |
A = 2,400.D a 2,500.D |
A luminosidade de um instrumento, quando comparada a do olho humano, pode ser
interpretada como sendo o número de vezes que o instrumento capta mais luz do que
o olho. Como a quantidade de luz que um instrumento capta, da mesma forma que o
olho o faz, é proporcional à superfície de captação, e como as objetivas são
circulares, então esta área é proporcional ao quadrado do diâmetro. Como a
pupila do olho também é circular e, nas condições noturnas tem em média uns 7
mm de diâmetro, então pode-se escrever:
72
49
onde: L = luminosidade
(relativa ao olho humano)
D = diâmetro da objetiva (mm)
Assim, por exemplo, para um instrumento com D = 200 mm, temos:
(200)2
L =
---------
L = 820
49
ou seja, esta objetiva capta aproximadamente 820 vezes mais luz do que o olho
humano.
A magnitude limite é o valor da maior magnitude que é possível ser detectada
pelo telescópio. Como se sabe, quanto maior a magnitude, menor o brilho
aparente do astro.
A magnitude limite é dada, teoricamente pela seguinte expressão:
m = 2,1 + 5.logD
onde: m = magnitude (aparente)
limite
D = Diâmetro da objetiva (mm)
Para o olho humano, aplicando-se a expressão e considerando a pupila como uma
"objetiva" de D = 7 mm, teremos:
m = 2,1 + 5.log(7) = 2,1 + 5.0,845 = 6,3
Já para um telescópio com D = 25 cm, o que corresponde a D = 250 mm, teremos:
m = 2,1 + 5.log(250) = 2,1 + 5.2,398 = 14,1
O poder separador de um instrumento é o poder que este instrumento tem de separar,
em dois objetos distintos, dois objetos que se apresentam muito próximos. O
poder separador do olho humano é da ordem de 1' de arco, isto é, se dois
objetos se encontrarem a uma distância entre si tal que o ângulo subentendido
por eles for inferior a 1' de arco, um observador não consegue distingui-los
como dois objetos separados. Vê somente um objeto.
A figura 3.7 mostra, de forma esquemática, o ângulo, subentendido pelo olho, de
dois objetos próximos entre si.
Figura 3.7. Ângulo subentendido por dois objetos próximos.
Na figura 3.7, é o ângulo entre os dois objetos. Se < 1', o observador não distingue
os dois pontos separados. Vê somente um ponto.
O poder separador de um telescópio é dado pela seguinte expressão:
120
S = --------
onde: S = poder separador (em
" de arco)
D = diâmetro da objetiva (mm)
Assim, por exemplo, um telescópio cuja objetiva tenha 114 mm de diâmetro,
possui um poder separador de:
S =
--------
S = 1,05" de arco
O campo de um aparelho é a região do céu que é possível de ser vista com o
instrumento.
O campo depende principalmente do aumento utilizado, de forma que, quanto maior
o aumento utilizado, menor será o campo visual. Como o campo é circular, é
usual expressá-lo pelo seu diâmetro angular, em unidades de ângulo.
Grosseiramente, pode-se estimar, em uma primeira aproximação, o campo de um
instrumento como sendo dado pela seguinte expressão:
C = ---------
A
onde: C = campo ( em minutos
de arco )
A = aumento
Assim, por exemplo, para A = 40, o campo será:
2.400
C = --------- C = 60' = 1 grau.
40
Conforme pode facilmente se ver, os dois parâmetros mais importantes de um
telescópio, e que apareceram nas expressões anteriores, são o diâmetro D da
objetiva, bem como a distância focal F da mesma.
Pode-se dar estes dois parâmetros diretamente, como por exemplo D=114 mm e F =
900 mm.
Uma outra forma de dar estes parâmetros é dar a distância focal de forma
indireta, através da chamada razão focal ( f / n ). Nesta forma de especificar
a distância focal, o número n indica a razão entre a distância focal e o
diâmetro da objetiva. Assim, por exemplo, um telescópio que possui D = 10 cm,
com f / 9, quer dizer que a distância focal é 90 cm, uma vez que, neste caso, n
= 9.
Os dois tipos de binóculo mais frequentemente encontrados são os de teatro e o
prismático.
O de teatro (que não é o aconselhado para observações astronômicas) se baseia
no princípio da luneta de Galileu.
Produz uma imagem direita, isto é, "de cabeça para cima". Os
binóculos de brinquedo também são deste tipo.
Os do tipo prismático são os aconselhados para serem utilizados em observações
astronômicas, apesar de nem todos serem os mais adequados.
Um binóculo é caracterizado, basicamente, por dois parâmetros: o aumento e o
diâmetro da objetiva. O valor destes parâmetros vem gravado no aparelho.
Normalmente, o primeiro número indica o aumento e o segundo o diâmetro da
objetiva em mm.
Assim, um binóculo 7x50 quer dizer que possui 7 aumentos e o diâmetro da
objetiva é de 50 mm. Algumas vezes estes parâmetros são dados de forma
invertida, como por exemplo 50x7. Às vezes aparece um terceiro parâmetro, que é
o campo, que é dado, usualmente, em graus. Assim, podemos ter, por exemplo, um
binóculo 7x50, 7,1 graus.
Para as finalidades que temos em vista podemos, de um modo simples, dividir os
binóculos em dois grandes grupos: os adequados para observações diurnas e os
adequados para observações noturnas.
De um modo geral, podemos dizer que os binóculos adequados para observação noturna
são aqueles nos quais a pupila de saída se encontra entre 5 mm e 7 mm, sendo
que quanto mais próximo de 7 mm melhor, principalmente para a observação de
objetos de fraco brilho. A pupila de saída de um binóculo é calculada pela
mesma expressão utilizada para os telescópios. No binóculo 7x50, por exemplo,
esta pupila de saída é da ordem de 7 mm, o que torna o 7x50 um binóculo
adequado para observações noturnas.
Existem outros tamanhos de binóculos apropriados, como por exemplo, o 8x40 (pupila
= 5 mm), o 8x60 (pupila = 7,5 mm), o 14x100 (pupila = 7 mm) etc.
A figura 3.8 mostra um binóculo adequado para observação astronômica.
Figura 3.8. Binóculo 7x50, um dos mais utilizados em astronomia.
Para finalizar, podemos dizer que um binóculo que possua uma pupila de saída
muito maior do que 7 mm, por exemplo, o 4x40 ou mesmo o 4x50,
"desperdiça" luz, isto é, com este diâmetro de objetiva, com um
aumento maior, se poderia ter um binóculo mais efetivo. Por outro lado, um
binóculo que possua uma pupila de saída muito menor do que 7 mm, como por
exemplo, o 20x50, "economiza" luz, de forma que a observação de
objetos pouco luminosos fica prejudicada. Assim, nenhum dos dois é o mais
adequado para as observações astronômicas, principalmente o último.
Os dois principais tipos de telescópios que existem são o telescópio refrator
(lunetas) e o telescópio refletor (com suas variações).
Historicamente, são os mais antigos (a luneta de Galileu era um telescópio
refrator).
Consistem basicamente de um tubo, onde numa extremidade se coloca uma lente
convergente ou, o que é mais usual, um conjunto de lentes convergente, a
objetiva, normalmente de grande diâmetro, quando comparada à ocular, e na outra
extremidade se coloca uma outra lente (conjunto de lentes), a ocular.
A figura 3.9 ilustra, de forma esquemática, o princípio da luneta de Galileu,
também conhecida como luneta terrestre. Esta luneta fornece uma imagem direita,
isto é, de "cabeça para cima".
Figura 3.9. Luneta de Galileu ou luneta terrestre.
A figura 3.10 mostra, de forma esquemática, a luneta de Kepler, também
conhecida como luneta astronômica ou telescópio antigo.
Esta luneta fornece uma imagem invertida, isto é, "de cabeça para
baixo".
Figura 3.10. Luneta de Kepler, ou luneta astronômica ou telescópio
antigo.
Os telescópios refratores são, normalmente, bem mais caros do que os
refletores, quando do mesmo porte. Assim, para uso profissional, com raras
exceções, hoje em dia se utilizam quase que somente telescópios refletores.
Um bom refrator normalmente fornece imagens mais nítidas do que um refletor do
mesmo diâmetro. Os grandes problemas do refrator, a aberração cromática e a
aberração esférica são contornados com o uso de objetivas compostas por diversas
lentes de vidro especial, cada uma delas com formas especiais, bem como com o
uso de distâncias focais grandes em relação ao diâmetro da objetiva (f / 10 e
maiores, geralmente). Tudo isto encarece bastante o instrumento.
Um outro problema que acompanha o refrator é o peso da lente objetiva. No caso
da lente ser grande, ela pode se deformar pela ação do próprio peso, já que não
é possível se projetar um sistema de reforço que impeça esta deformação, uma
vez que a luz precisa atravessar a lente. Assim, raramente se encontram
refratores com uma objetiva com diâmetro superior a 20 ou 25 cm.
O maior refrator do mundo é o de Yerkes, nos EUA. Este telescópio possui uma
objetiva com 102 cm de diâmetro, com uma distância focal de 19,3 metros.
Os telescópios refletores são, praticamente, os únicos utilizados hoje em dia
no trabalho profissional. Mesmo no campo amador, os telescópios refletores têm
a preferência, principalmente por causa dos custos, uma vez que são bem mais
baratos do que os refratores comparáveis.
Num telescópio refletor a objetiva, em vez de ser uma lente, é um espelho
côncavo, com seção circular ou parabólica (os melhores, mas mais difíceis de
fazer e portanto mais caros).
Existem diversos tipos de telescópios refletores, sendo os mais comuns os do
tipo Newtoniano e os do tipo Cassegrain.
A figura 3.11 mostra, esquematicamente, o princípio de funcionamento de um
telescópio refletor do tipo Newtoniano.
Figura 3.11. Telescópio refletor do tipo Newtoniano.
A luz incidente é refletida pelo espelho principal, geralmente parabólico, e
após é desviada pelo espelho secundário, que é um espelho plano colocado a 45
graus com o eixo óptico do instrumento. Desta forma, o feixe de luz é levado à
ocular, onde então se forma a imagem. Nos grandes telescópios, devido ao grande
diâmetro do espelho principal (o maior do mundo, na Rússia, tem 6 metros de
diâmetro), algumas vezes não se usa o espelho secundário. Ao invés disso, se
coloca no foco do espelho principal uma "gaiola", dentro da qual permanece
o observador, munido de um sistema óptico.
Na figura 3.12 é mostrado, de forma esquemática, o princípio de funcionamento
de um telescópio refletor do tipo Cassegrain.
Figura 3.12. Telescópio refletor do tipo Cassegrain.
Neste tipo o espelho principal possui um furo em seu centro.
O espelho plano é substituído por um espelho hiperbólico, que concentra o feixe
principal no seu centro. Desta forma, o feixe de luz sai pelo "fundo"
do instrumento, onde é colocada a ocular.
O tipo Cassegrain é mais caro que o tipo Newtoniano, para o mesmo tamanho de
espelho e mesma distância focal.
A grande vantagem do tipo Cassegrain sobre o Newtoniano é o tamanho; o
Cassegrain é bem mais compacto do que o Newtoniano de mesmo diâmetro e mesma
distância focal.
Existem, basicamente, dois tipos de montagens para telescópios: a montagem
azimutal, muitas vezes conhecida como montagem altazimutal, e a montagem
equatorial.
É a mais simples. É utilizada em instrumentos pequenos, e devido ao seu baixo custo,
barateia bastante o instrumento. Hoje em dia, com o advento da eletrônica,
principalmente dos computadores digitais, tem sido utilizada também em
instrumentos de maior porte (a montagem do maior telescópio do mundo é
azimutal, com controle computadorizado).
A figura 3.13 ilustra o princípio da montagem azimutal.
Figura 3.13. Princípio básico da montagem azimutal.
Na montagem azimutal, o acompanhamento do astro observado exige sempre a
atuação em dois comandos independentes entre si, simultaneamente.
É a mais complicada. Até bem pouco tempo atrás, era a única utilizada em
telescópios profissionais. A grande vantagem da montagem equatorial é que a
mesma permite o acompanhamento do astro observado através da atuação sobre
somente um comando.
A figura 3.14 ilustra o princípio básico da montagem equatorial.
Figura 3.14. Princípio básico da montagem equatorial.
Existem diversos sistemas de montagens equatoriais. As figuras 3.15 (a), (b),
(c) e (d) mostram alguns dos tipos mais comuns.
Figura 3.15. (a) Montagem alemã (b) Montagem de dois braços em
forquilha.
Figura 3.15. (c) Montagem em berço ou em ferradura (d) Montagem
em disco polar.
CAPÍTULO 4
As Constelações
Edna M. E. da
Silva
Para a ideal contemplação de uma noite estrelada, é necessário que tenhamos um
céu límpido, sem poeiras atmosféricas e uma noite negra. Nessas condições
podemos observar, numa única noite, aproximadamente 2.500 estrelas.
O céu noturno é muito interessante e misterioso. Provavelmente vem despertando
a imaginação humana desde a pré-história. Os mais antigos registros datam de
cerca de 50.000 anos atrás. Foram encontradas gravuras feitas em pedra,
representando constelações como as Plêiades, Ursa Maior e Ursa Menor.
Povos antigos como gregos, árabes e egípcios, em suas observações, percebiam
arranjos estelares em determinadas regiões do céu. Assim imaginavam
alinhamentos entre as estrelas e criavam desenhos representando figuras do
cotidiano como animais, objetos e deuses. Dessa forma surgem as constelações.
Cada povo imaginava na esfera celeste suas constelações, associando-as
diretamente a seus afazeres diários. O aparecimento de determinada constelação
indicava a época da colheita de alguma cultura, ou podia indicar a chegada das
chuvas, da estação fria etc. Enfim, as constelações serviam, de certa forma,
como um calendário para esses povos.
Devido às diferentes distâncias em que as estrelas estão da Terra, a imagem que
temos das constelações é apenas aparente.
As constelações facilitam a localização dos astros, seja na esfera celeste ou
numa carta celeste.
Em 1930, astrônomos do mundo inteiro resolveram fixar o número de constelações,
caracterizando precisamente seus contornos. Foram reconhecidas pela IAU (União
Astronômica Internacional) oitenta e oito constelações na esfera celeste. A
maioria delas continua até hoje com os mesmos nomes da antiguidade. As do
hemisfério sul receberam nomes mais recentes, pois só foram reconhecidas pelos
povos do norte a partir de 1500, com as grandes navegações. Trata-se de
constelações como a Popa, Vela, Cruzeiro do Sul, Sextante, Bússola, Carina etc.
Em cada constelação, encontramos diversas estrelas, de modo que, para
diferenciá-las, são-lhes atribuídos nomes próprios ou números. As mais
brilhantes recebem nomes próprios e as demais, números. Na constelação de Touro,
temos Aldebarã como a mais brilhante; em Cão Maior, temos Sírius; e em
Escorpião, Antares.
Dentro de uma constelação podemos, ainda, observar que algumas estrelas brilham
mais que outras. Para ressaltar tal fato, classifica-se as estrelas quanto ao
brilho. A mais brilhante recebe a designação alfa (), a segunda mais brilhante
beta (), a terceira gama (), e assim sucessivamente, seguindo a ordem do
alfabeto grego.
Quatro constelações, dentre as oitenta e oito existentes, despertam particular
interesse, pois representam as quatro estações do ano. Em cada estação, temos
uma dessas em destaque no céu. São elas:
Outono = Leão (Leo)
Inverno = Escorpião
(Scorpius)
A palavra Zodiakos é de origem grega e significa "círculo de
animais". O "Zodíaco", como é chamado atualmente, foi delimitado
por volta do ano 450 a.C., por um astrônomo grego chamado Oenópides.
O Zodíaco é representado na esfera celeste por uma faixa, limitada por dois
paralelos de declinação celeste, oito graus ao sul e oito graus ao norte da
eclíptica.
Chama-se eclíptica à linha imaginária que passa na parte central do Zodíaco. Ao
longo da mesma estão representadas as trajetórias aparentes do Sol, da Lua e
dos planetas durante o ano. Para compreendermos melhor sua localização, basta observarmos
o movimento aparente do Sol durante o dia. O plano da eclíptica está inclinado
23 27' em relação ao plano do equador celeste. O equador celeste é uma projeção
do equador terrestre na esfera celeste.
Plutão é um caso à parte no sistema solar. Devido à sua órbita ser muito
inclinada em relação à eclíptica, sai frequentemente da faixa do Zodíaco.
Na faixa zodiacal estão localizadas 24 constelações, das quais destacam-se 12,
que são cortadas pela eclíptica. As constelações do Zodíaco recebem destaque na
esfera celeste por constituírem um "pano de fundo", sobre o qual
estão localizados o Sol, a Lua e todos os planetas (com exceção de Plutão),
durante o ano.
Abaixo relacionamos as constelações zodiacais:
Constelação |
Português |
Pisces |
Peixes |
Áries |
Carneiro |
Taurus |
Touro |
Gemini |
Gêmeos |
Câncer |
Caranguejo |
Leo |
Leão |
Virgo |
Virgem |
Constelação |
Português |
Libra |
Balança |
Scorpius |
Escorpião |
Sagittarius |
Sagitário |
Capricornus |
Capricórnio |
Aquarius |
Aquário |
Relação das oitenta e oito constelações existentes segundo a I.A.U. (União
Astronômica Internacional)
Constelação |
Nome em português |
Abreviação |
Andrômeda |
Andrômeda |
And. |
Antlia |
Máquina pneumática |
Ant |
Apus |
Ave do paraíso |
Aps |
Aquarius |
Aquário |
Aqr |
Aquila |
Águia |
Aql |
Ara |
Altar |
Ara |
Aries |
Carneiro |
Ari |
Auriga |
Cocheiro |
Aur |
Bootes |
Boieiro |
Boo |
Caelum |
Buril |
Cae |
Camelopardus |
Girafa |
Cam |
Cancer |
Caranguejo |
Cnc |
Canes Venatici |
Cães de caça |
CVn |
Canis Major |
Cão maior |
CMa |
Canis Minor |
Cão menor |
CMi |
Capricornus |
Capricórnio |
Cap |
Carina |
Quilha |
Car |
Cassiopea |
Cassiopéia |
Cas |
Constelação |
Nome em português |
Abreviação |
Centaurus |
Centauro |
Cen |
Cepheus |
Cefeu |
Cep |
Cetus |
Baleia |
Cet |
Chamaeleon |
Camaleão |
Cha |
Circinus |
Compasso |
Cir |
Columba |
Pomba |
Col |
Coma Berenices |
Cabeleira de Berenice |
Com |
Corona Australis |
Coroa austral |
CrA |
Corona Borealis |
Coroa boreal |
CrB |
Corvus |
Corvo |
Crv |
Crater |
Taça |
Crt |
Crux |
Cruzeiro do sul |
Cru |
Cygnus |
Cisne |
Cyg |
Delphinus |
Delfim |
Del |
Doradus |
Dourado |
Dor |
Draco |
Dragão |
Dra |
Equuleus |
Cavalo menor |
Eql |
Eridanus |
Erídano |
Eri |
Fornax |
Forno |
For |
Gemini |
Gêmeos |
Gem |
Grus |
Grou |
Gru |
Hercules |
Hércules |
Her |
Horologium |
Relógio |
Hor |
Hydra |
Hidra fêmea |
Hya |
Hydrus |
Hidra macho |
Hyi |
Indus |
Índio |
Ind |
Lacerta |
Lagarto |
Lac |
Constelação |
Nome em português |
Abreviação |
Lacerta |
Lagarto |
Lac |
Leo |
Leão |
Leo |
Leo Minor |
Leão menor |
LMi |
Lepus |
Lebre |
Lep |
Libra |
Balança |
Lib |
Lupus |
Lobo |
Lup |
Lynx |
Lince |
Lyn |
Lyra |
Lira |
Lyr |
Mensa |
Mesa |
Men |
Microscopium |
Mocroscópio |
Mic |
Monoceros |
Unicórnio |
Mon |
Musca |
Mosca |
Mus |
Norma |
Régua ou esquadro |
Nor |
Octans |
Oitante |
Oct |
Ophiuchus |
Serpentário |
Oph |
Orion |
Órion |
Ori |
Pavo |
Pavão |
Pav |
Pegasus |
Pégaso |
Peg |
Perseus |
Perseu |
Per |
Phoenix |
Fênix |
Phe |
Pictor |
Cavalete do pintor |
Pic |
Pisces |
Peixes |
Psc |
Piscis Austrinus |
Peixe austral |
PsA |
Puppis |
Popa |
Pup |
Pyxis |
Bússola |
Pyx |
Reticulum |
Retículo |
Ret |
Sagitta |
Flecha |
Sge |
Constelação |
Nome em português |
Abreviação |
Sagittarius |
Sagitário |
Sgr |
Scorpius |
Escorpião |
Sco |
Sculptor |
Escultor |
Scl |
Scutum |
Escudo |
Sct |
Serpens |
Serpente |
Ser |
Sextans |
Sextante |
Sex |
Touro |
Tau |
|
Telescopium |
Telescópio |
Tel |
Triangulum |
Triângulo |
Tri |
Triangulum Australe |
Triângulo austral |
TrA |
Tucana |
Tucano |
Tuc |
Ursa Major |
Ursa maior |
UMa |
Ursa Minor |
Ursa menor |
UMi |
Vela |
Vela |
Vel |
Virgo |
Virgem |
Vir |
Volans |
Peixe voador |
Vol |
Vulpecula |
Raposa |
Vul |
Observemos o céu estrelado, ao anoitecer, em início de verão. Órion, o caçador,
será a constelação que mais nos chamará a atenção. Sua forma retangular com as
Três Marias no interior se assemelha a um torso de um caçador, usando um
cinturão. Para o hemisfério sul terrestre, é uma constelação típica de verão.
Suas estrelas mais brilhantes são: Betelgeuse (alfa orionis), a estrela mais
brilhante da constelação. É uma gigante vermelha de brilho variável, com
diâmetro de cerca de 300 a 400 vezes ao do nosso Sol. Possui magnitude aparente
de 0,41 e dista 520 anos luz; Rigel (beta orionis), a segunda mais brilhante,
forma um sistema duplo de estrelas, com magnitude aparente de 0,15 e distante
900 anos luz. Fazem parte ainda de Órion as estrelas: Bellatrix (gama orionis),
Saiph (kapa orionis), Mintaka (delta orionis), Alnilam (epsilon orionis), e
Alnitak (zeta orionis). As três últimas são popularmente conhecidas como
"Três Marias".
Existe nessa constelação um grande número de nebulosas, das quais destacam-se:
a Grande Nebulosa de Órion, M42, situada na extremidade inferior da espada, e a
nebulosa escura conhecida como "Cabeça de Cavalo", localizada ao sul
da estrela zeta.
Se olharmos para o leste, a partir da Três Marias, veremos a estrela mais
brilhante de todo o céu, Sírius. Pertence à constelação do Cão Maior, sendo sua
estrela mais brilhante (alfa canis majoris). É um sistema duplo de estrelas,
com magnitude aparente de -1,4 que está situado a 8,7 anos luz de distância.
Sírius possui um diâmetro equivalente a 1,8 vezes o do Sol.
Abaixo do Cão Maior encontramos Cão Menor, onde se destaca Prócion (alfa canis
minoris). É uma estrela dupla com magnitude aparente de 0,3 e distante 11, 3
anos luz.
No alinhamento de Sírius e Prócion, olhando para o sul, encontramos a
constelação de Carina. Sua estrela mais brilhante chama-se Canopus, a segunda
mais brilhante do céu, e possui -0,7 de magnitude aparente. As constelações de
Carina (a Quilha), Vela e Puppis (a Popa) formavam, no passado, uma única
constelação, o Navio (Argo Navis).
No alinhamento das Três Marias para noroeste, encontramos a constelação de
Touro. Sua estrela mais brilhante é Aldebaran (alfa tauri), uma gigante
vermelha com magnitude aparente de 0,8 e distante 68 anos luz. Representa um
dos olhos do Touro e pertence ao grupo de estrelas em forma de "V",
chamado de Híades.
Um pouco abaixo das Híades, encontramos o aglomerado estelar chamado Plêiades,
ou M45. Este, visto a olho nu, contém sete estrelas de fraco brilho, mas na
verdade é formado por mais de duzentas estrelas.
A constelação do Touro era muito importante para os povos da antiguidade
clássica, pois seu aparecimento no céu representava a chegada das chuvas nos
meses de junho e julho.
No ano de 1054 d.C. surgiu uma estrela supernova entre os chifres do Touro,
observada em pleno dia por astrônomos chineses. Os remanescentes dessa estrela
que explodiu se resumem na nebulosa do Caranguejo, ou M1, visível com o auxílio
de telescópios, e em um pulsar no centro da nebulosa.
A oeste de Touro encontra-se a constelação de Áries. Suas estrelas principais
são: Hamal (alfa arietis), a cabeça do carneiro; Sheratan (beta arietis) e
Mesartim (gama arietis).
Na porção sul da esfera celeste destacam-se as duas Nuvens de Magalhães.
Trata-se de duas galáxias menores, aprisionadas pela Via Láctea
gravitacionalmente e tornadas satélites, a 200.000 anos luz de distância. Podem
ainda ser observadas, nas noites de verão, as constelações de Capricórnio,
Peixe Austral, Pavão, Peixes e Baleia.
Nas noites de outono, a faixa esbranquiçada da Via Láctea atravessa o céu no sentido
noroeste - sudeste. As constelações em destaque são: Gêmeos, Caranguejo
(Câncer), Leão, Virgem, Hidra, Cruzeiro do Sul e Centauro.
Leão é a constelação que anuncia o outono para o hemisfério sul terrestre. No
início dessa estação aparece ao anoitecer, permanecendo no céu a noite inteira.
Encontramos nessa região um grande número de estrelas duplas e variáveis,
aglomerados, nebulosas e galáxias. Os objetos principais são: M65, M66, M105,
M96 e M95.
A estrela mais brilhante de Leão chama-se Regulus e representa as garras das
patas dianteiras do animal. É uma estrela tripla e se encontra a uma distância
de 84 anos luz. Possui um diâmetro quatro vezes maior que o solar, e sua
magnitude aparente é 1,3. A segunda mais brilhante chama-se Denébola (beta
leonis) e está a uma distância de 42 anos luz.
Em Virgem destaca-se a estrela Spica (alfa virginis) que representa uma espiga
de trigo ou milho, seguro pela deusa da fertilidade da terra. Spica se encontra
a 220 anos luz de distância. É uma estrela branca com magnitude 0,9. É uma
dupla espectroscópica, possuindo brilho variável pelo fato de sua companheira a
eclipsar. É uma constelação de fácil identificação, pois possui o formato
aparente de um quadrilátero.
Observemos agora Gêmeos, donde se destacam Castor e Pólux que, lado a lado,
representam as cabeças dos gêmeos. Castor (alfa geminorum) é uma estrela dupla
esbranquiçada com magnitude 1,5. Pólux, a segunda em brilho, possui cor
alaranjada e dista 35 anos luz, possuindo magnitude 1,2. Em Gêmeos temos um
aglomerado estelar aberto de fácil observação, o M35.
Passemos à descrição de Câncer, localizada no alinhamento de Gêmeos para leste.
Suas estrelas são pouco brilhantes, destacando-se Acubens (alfa cancri), com
magnitude 4,3. Nesta constelação, merece destaque a nebulosa do Presépio, que
consiste num aglomerado aberto contendo 75 estrelas, classificado como M44,
segundo o catálogo Messier.
Acima de Leão e Câncer temos a constelação de Hidra, a serpente do mar,
ocupando uma extensa faixa da esfera celeste. Sua estrela principal chama-se
Alfard e possui magnitude 2. Trata-se de uma gigante vermelha distante 95 anos
luz da Terra.
Não poderíamos deixar de citar as presenças marcantes, nas noites outonais, do
Cruzeiro do Sul e do Centauro. O Cruzeiro do Sul é formado por quatro estrelas
brilhantes: Acrux ou Estrela de Magalhães (alfa crucis), Mimosa (beta crucis),
Rubídea (gama crucis) e Pálida (delta crucis). Soma-se ainda uma quinta
estrela, Intrometida (epsilon crucis). As estrelas alfa e gama são duplas e
facilmente observáveis com uma pequena luneta. Junto à estrela kapa crucis,
encontramos um belíssimo aglomerado estelar, a Caixa de Jóias.
Em sua posição aparente, o Cruzeiro está próximo ao pólo sul celeste. Desta
forma, se tomarmos o alinhamento que vai de Gacrux até Acrux e o prolongarmos
quatro vezes e meia na direção sul (ou seja, na direção de Acrux, no pé da
cruz), teremos encontrado o ponto correspondente ao pólo sul celeste.
Projetando esse ponto na superfície terrestre, encontrar-se-á o ponto cardeal
sul.
Ao lado do Cruzeiro, observa-se a existência de manchas escuras, das quais a
mais conhecida chama-se Nebulosa do Saco de Carvão. São nebulosas escuras que
tornam a negritude muito mais intensa nessa região, que interceptam a luz das
estrelas mais distantes.
No alinhamento das estrelas beta e gama do Cruzeiro, encontraremos duas
estrelas solitárias que parecem apontar para o mesmo. São popularmente
conhecidas como as Guardas do Cruzeiro. Trata-se das estrelas Alfa e Beta da
constelação do Centauro. Alfa Centauri, a estrela mais próxima da Terra, é uma
dupla e dista 4,3 anos luz. Nessa região observa-se um grande número de nebulosas
galácticas e aglomerados. Merece destaque o aglomerado globular de Ômega do
Centauro, que contém um número incalculável de estrelas, distando 17.000 anos
luz da Terra.
Numa simples observação a olho nu, verifica-se que a região próxima ao pólo sul
celeste é riquíssima em estrelas. Com auxílio de telescópios, mesmo modestos,
observaremos asterismos bastante interessantes.
No inverno acontecem as melhores noites para observação do firmamento estrelado.
As noites invernais são, em geral, mais escuras e límpidas. As constelações que
merecem destaque nessa estação são: Lira, Cisne, Águia, Hércules, Ofiúco,
Escorpião, Sagitário e Capricórnio.
A constelação de Escorpião domina as noites de inverno. Sua estrela principal
chama-se Antares (alfa scorpii). É uma estrela do tipo gigante vermelha, que
merece destaque por ser uma das maiores estrelas conhecidas, com seu diâmetro
de 350 vezes maior que o do Sol. Se a colocássemos no lugar do Sol, ocuparia a
órbita de Marte. Possui um grande volume, porém é pouco densa. É um sistema
duplo situado a 320 anos luz de distância.
Em Escorpião encontramos belíssimos aglomerados estelares. Próximo à cauda do
animal, temos os M6 e M7, aglomerados abertos, distantes o primeiro a 1.900 e o
segundo a 1.200 anos luz da Terra. Próximo a Antares, temos dois aglomerados
globulares: o M4, situado a 6.000 anos luz, e o M80, a 36.000 anos luz de
distância.
A leste de Escorpião encontraremos Sagitário. Não possui estrelas de primeira
magnitude, apresentando, porém, inúmeros aglomerados e nebulosas, pois é nessa
região da esfera celeste, a cerca de 32.000 anos luz do Sol, que se situa o
centro da nossa Galáxia, a Via Láctea. Entre os muitos objetos existentes,
destacam-se: o M8, ou nebulosa da Lagoa, visível a olho nu, situado a 2.500
anos luz; M20, conhecida como nebulosa Trífida, situada a 6.500 anos luz e M17,
conhecido como nebulosa Ômega. São ainda observáveis os seguintes objetos: M75,
M55, M54, M25, M18, M24, M23, M21, M70, M69 e M28.
Entre Sagitário e Escorpião, observa-se uma sequência de estrelas de quarta
magnitude, formando uma coroa. Trata-se da constelação da Coroa Austral.
A leste de Sagitário, encontramos Capricórnio, figura mitológica metade
caprino, metade peixe. Não possui estrelas de primeira magnitude, mas é de
fácil identificação, pois seus contornos se parecem a uma asa delta.
Ao norte de Escorpião e Sagitário observa-se Ofiúco, constelação cortada pela
eclíptica. Essa constelação representa o deus romano da Medicina, Esculápio. A
figura lembra um homem envolvido por uma serpente na altura da barriga. Nessa
constelação encontramos um número razoável de aglomerados, como M10 e M12,
visíveis com telescópios. Sua estrela mais brilhante é Ras Alhague (alfa
ophiuchi), de magnitude 2,1.
Situada ao norte de Ofiúco e também da eclíptica, temos Hércules. Nessa
constelação encontra-se o ápex do sistema solar; Ápex é o ponto imaginário
entre as estrelas para o qual se desloca o Sol e seus planetas em seu movimento
dentro da Galáxia, a cerca de 200 km/s. Encontramos em Hércules um belo
aglomerado globular, o M13, situado entre as estrelas eta e zeta. É
constituído por mais de 500 estrelas e sua distância é de,
aproximadamente, 22.000 anos luz.
No horizonte norte, abaixo de Hércules, encontramos a constelação de Lira. Sua
estrela mais brilhante, Vega (alfa lirae), possui magnitude 0,1 e dista 26 anos
luz de nós. Entre suas estrelas beta e gama situa-se uma nebulosa planetária, a
Nebulosa Anular da Lira, ou M57.
Olhando na direção norte, encontraremos, à leste da Lira, a constelação do
Cisne, que é facilmente reconhecível, pois se assemelha a uma cruz. No extremo
superior da cruz encontramos Deneb (alfa cygni), que possui magnitude 1,2; seu
diâmetro é 60 vezes maior que o do Sol, e dista 1.500 anos luz. Um pouco ao
norte dessa, aparece o aglomerado M39.
Ao norte de Sagitário e além de Ofiúco, temos a Águia. Sua estrela mais
brilhante se chama Altair (alfa aquilae), uma vizinha do sistema solar, pois
dista apenas 16 anos luz. Possui magnitude 0,8 e seu diâmetro é uma vez e meia
maior que o Sol.
A constelação que melhor representa as noites de primavera é Pégaso, que
representa o cavalo alado da mitologia grega. É de fácil identificação, pois
suas estrelas principais formam um grande quadrado próximo ao horizonte norte.
Sua estrela mais brilhante é Markab (alfa pegasi), que possui magnitude 2,5 e
dista 110 anos luz. Scheat (beta pegasi), é uma gigante vermelha 145 vezes
maior que o Sol, a 200 anos luz de distância. E Algenib (gama pegasi), uma
variável cefeida a 500 anos luz, completa o grande quadrado, junto com a
estrela alfa de Andrômeda. Destaca nessa constelação o aglomerado globular M15,
a 40.000 anos luz de distância, de magnitude visual 6,4.
Olhando mais ao norte, temos a constelação de Andrômeda. O objeto mais curioso
observável a olho nu é a Nebulosa de Andrômeda, M31. É uma galáxia espiral com
dimensões superiores às da Via Láctea, localizada à distância de 2,2 milhões de
anos luz e possuindo diâmetro de 200.000 anos luz. É de fácil observação no
hemisfério norte, mas de observação prejudicada em nossa latitude, por
encontrar-se sempre próxima do horizonte.
No final da primavera, observa-se, a sudeste de Órion, uma extensa constelação
no céu, o Erídano, que representa um rio na mitologia. Sua estrela principal se
chama Achernar (alfa eridani), que representa a foz do rio, possui magnitude
0,5 e dista 120 anos luz. Nos meses de outubro, novembro e dezembro,
encontra-se próxima do zênite.
Na direção norte, temos, a oeste do Erídano, a constelação da Baleia. Sua
estrela principal, Menkar (alfa ceti), é uma gigante vermelha com magnitude 2,5
e distante 150 anos luz. É nessa constelação que observamos Mira (omicron
ceti), a primeira estrela variável descoberta.
Visualiza-se, ainda na primavera, as constelações: Peixe Austral, cuja estrela
principal, Fomalhaut (alfa piscis austrini), aparece com magnitude 1,2. Ao
norte do Peixe Austral, aparecem Aquário e Peixes, com suas estrelas de fraco
brilho.
Nas zonas circumpolares da esfera celeste, as estrelas permanecem acima do
horizonte o ano inteiro, sem nascerem e nem se ocultarem no horizonte. Por
isso, pertencem ao chamado de "círculo de perpétua aparição". Os
pólos celestes são os pontos para os quais estão apontados as duas pontas do
eixo de rotação terrestre na esfera celeste. A posição dos mesmos é importante,
porque as estrelas parecem girar ao seu redor. Suas alturas em relação ao
horizonte serão as latitudes geográficas dos lugares. Assim, um observador, ao
se dirigir para o hemisfério sul da Terra, verá o pólo sul celeste ganhar
altura no horizonte sul, e o pólo norte celeste se esconder no horizonte norte.
Para entendermos melhor, suponhamos que um observador esteja localizado no
equador terrestre. O mesmo verá o pólo sul celeste tocar o horizonte sul e o
pólo norte celeste tocar o horizonte norte, pois estará exatamente na metade da
Terra. Portanto, a posição dos pólos celestes dependerá da localização do
observador na superfície terrestre.
Para Florianópolis, o "círculo de perpétua aparição" tem como centro
o pólo sul celeste, e o seu raio é igual à latitude do lugar, que é de 27,5
graus sul. Portanto, todas as estrelas com declinação acima de 63,5 graus sul
são visíveis o ano inteiro. As seguintes constelações situam-se nessa faixa de
declinação: Ave do Paraíso (Apus), Camaleão(Chamaleon), Hidra Macho (Hydrus),
Mesa (Mensa) e Oitante (Octans).
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Observação: além da latitude 63° norte, as
estrelas não são visíveis em Florianópolis. |
CAPÍTULO 5
Observação das
Estrelas
Marcos Boehme
A Astronomia é uma das ciências mais antigas que existem, pois a observação do
céu foi, com certeza, uma necessidade e um passatempo para o homem
pré-histórico. Os antigos babilônios e egípcios, há muitos milhares de anos
atrás, observaram o céu com precisão suficiente para elaborar calendários
bastante acurados. Observações, realizadas por cientistas como Copérnico,
Galileu e outros, possibilitaram os primeiros grandes passos em direção à
ciência moderna. Ainda hoje, a ciência da Astronomia depende da observação.
No entanto, os tempos modernos trouxeram também a iluminação artificial
noturna, atrapalhando as observações que uma pessoa comum poderia fazer. Como
consequência, a ignorância das pessoas sobre o conhecimento dos corpos celestes
aumentou, e hoje quase ninguém é capaz de identificar uma constelação, estrela
ou planeta no céu.
Em um lugar escuro, sem nuvens, poluição ou luzes artificiais, podemos ver as
estrelas com mais facilidade e em maior número que sob as condições normais das
cidades de hoje. Assim, o primeiro passo para conhecer as estrelas é procurar
um lugar mais escuro e isolado, aonde a influência das luzes da cidade seja
menor.
Neste capítulo, trataremos dos nomes, brilho, cores e outros aspectos curiosos
que as estrelas apresentam para um observador iniciante.
O primeiro passo em uma ciência, geralmente, é colocar nomes nas coisas a serem
estudadas, para que estas possam ser identificadas. Desde a antiguidade, cada
civilização (chineses, indianos, gregos, árabes etc.) deu sua contribuição a
este aspecto da Astronomia, mas o conhecimento que predominou para nossa
própria civilização é o dos gregos, latinos e dos árabes, que absorveram muito
do conhecimento dos gregos. Assim, a esmagadora maioria dos atlas celestes
modernos mostram as estrelas com nomes gregos, latinos e árabes, com poucas
exceções.
Os critérios que os antigos astrônomos usavam para nomear as estrelas são
bastante diversificados: referências ao brilho, posição, ou a um personagem
lendário. Por exemplo, a estrela mais brilhante do céu é Sírius, originada da
palavra grega que significa "resplandecente", "ardente", o
que parece apropriado a uma estrela tão brilhante.
Em uma certa região do céu, há duas estrelas bastante brilhantes separadas por
somente 4 graus de arco (o que equivale a oito luas cheias alinhadas no céu) e
de aparência bem semelhante. Elas impressionam o observador como estrelas
gêmeas, e então a constelação construída em volta delas é a de Gêmeos. Na
antiga mitologia grega havia dois gêmeos famosos, Castor e Pollux. Pareceu
natural aos gregos nomear as duas estrelas de Castor e Pollux, e nós assim as
chamamos até hoje.
Há uma estrela muito próxima do pólo norte celeste, que percorre um círculo tão
pequeno durante a noite que não parece mudar de lugar. É chamada de Estrela
Polar, ou mais comumente, de Polaris, o correspondente latino para polar.
No hemisfério sul, existiu uma constelação chamada Argonavis, ou Argo, nome
dado pelos gregos, e que era o navio que levou Jasão e seus companheiros argonautas
para a conquista do velocino de ouro. O timoneiro do navio chamava-se Kanopos
em grego, e Canopus em latim. Uma estrela muito brilhante da constelação, aonde
devia estar o timoneiro, recebeu o seu nome latino. Posteriormente, a
constelação foi dividida, e Canopus é a estrela mais brilhante de Carina (a
quilha do navio).
Uma estrela recebeu o nome derivado não da constelação a que pertence, mas de
um planeta. O planeta Marte, que apresenta uma coloração avermelhada lembrando
sangue, ganhou o seu nome do deus da guerra romano. Os gregos o chamaram pelo
nome do seu deus da guerra, Ares. Uma estrela em Escorpião emite uma cor
avermelhada parecida com a de Marte. Os gregos a chamaram Antares, o rival de
Ares.
Uma constelação, com significado especial para o Brasil, é a de Crux, ou
Cruzeiro do Sul. Foi primeiro mencionada por Mestre João, da comitiva de Pedro
Álvares Cabral, em abril de 1500. Graças a esta constelação, o Brasil foi
anteriormente chamada de Terra de Santa Cruz e Terra de Vera Cruz. Seu formato
de Cruz é dado pelas estrelas alfa, beta, gama e delta crucis, às quais se
junta a épsilon. Cada uma delas possui um nome familiar. Alfa crucis também é
chamada de Estrela de Magalhães, em homenagem ao navegador que realizou a primeira
circunavegação do mundo. Beta crucis é chamada de Mimosa. Gama crucis, por ser
avermelhada, é chamada de Rubídea. Delta crucis é chamada de Pálida, por ser a
mais fraca do desenho da Cruz. E épsilon, por não fazer parte da cruz, é
chamada de Intrometida
As estrelas mencionadas até agora estão entre as mais brilhantes. No entanto,
algumas mais pálidas também recebem nomes, quando atraiam atenção por alguma
outra razão que não o brilho. Por exemplo, há um pequeno grupo de estrelas não
muito brilhantes na constelação de Touro. Ninguém repararia nelas se estivessem
isoladas, mas estando juntas elas chamam a atenção. Foram chamadas pelos gregos
de Plêiades, que eram as sete filhas da ninfa Pleione na sua mitologia (a
maioria das pessoas só consegue ver seis estrelas, mas a sétima está lá). Cada
uma das sete Plêiades recebeu um nome, e a mais brilhante se chama Alcione. E
há o caso da estrela Próxima, na constelação do Centauro, que é invisível a
olho nu. Quando esta estrela foi descoberta, também se descobriu que esta era a
estrela mais próxima do Sol, daí o seu nome.
No entanto, somente cerca de mil das seis mil estrelas que podem ser vistas no
céu a vista desarmada têm nomes (na maioria árabes), mas mesmo assim é quase
impossível lembrá-los ou saber onde estão no céu. Além disso, as estrelas do
céu austral, que não podiam ser vistas pelos astrônomos antigos e medievais,
naturalmente nunca receberam nomes.
A seguir, estão relacionados os nomes de algumas estrelas famosas, seguida da
nomenclatura de Bayer (explicada mais adiante), da origem de seu nome e do seu
significado:
Achernar ( Eri) - árabe, o final
do rio.
Acrux ( Cru) - latim, justaposição
da letra “a” com a constelação. Ver Estrela de Magalhães.
Agena ( Cen) - grego, o joelho.
Alcor (80 UMa) - persa, a pálida.
Aldebaran ( Tau) - árabe, aquele
que segue as Plêiades.
Algol ( Per) - árabe, o demônio ou
vampiro.
Alnilam ( Ori) - árabe, arranjo de
pérolas.
Alnitak ( Ori) - árabe, o colar
(ver Mintaka).
Alphard ( Hya) - árabe, a
solitária.
Altair ( Aql) - árabe, a águia.
Antares ( Sco) - grego, o rival de
Ares (planeta Marte).
Arcturus ( Boo) - grego, o guarda
da Ursa Maior.
Becrux ( Cru) - latim,
justaposição da letra b com a constelação.
Bellatrix ( Ori) - latim, a guerreira.
Betelgeuse ( Ori) - árabe, ombro
do gigante.
Canopus ( Car) - grego, nome do
timoneiro do navio Argo, dos Argonautas.
Capella ( Aur) - latim, a pequena
cabra.
Castor ( Gem) - irmão gêmeo de
Pollux.
Cor Caroli ( CVn) - latim,
"coração de Carlos", nome dado por Halley em honra ao rei Carlos II
da Inglaterra, quando foi nomeado Astrônomo Real.
Deneb ( Cyg) - árabe, a cauda.
Denébola ( Leo) - árabe, a pequena
cauda.
Dubhe ( UMa) - árabe, o urso.
Estrela de Magalhães ( Cru) -
português, referência em homenagem ao navegador que realizou a primeira
circunavegação do mundo.
Fomalhaut ( PsA) - árabe, a boca
do peixe.
Intrometida ( Cru) - português.
Miaplacidus ( Car) - árabe, mia =
água; grego, placidus = calma águas calmas.
Mimosa ( Cru) - português, delicada.
Mintaka ( Ori) - árabe, o colar
(mesma origem de Alnitak).
Mira ( Cet) - latim, a
maravilhosa.
Mizar ( UMa) - árabe, o véu.
Pálida ( Cru) - português.
Polaris ( UMi) - latim, estrela do
pólo.
Pollux ( Gem) - irmão gêmeo de
Castor.
Procyon ( CMi) - grego,
"antes do cão", nasce antes da estrela do cão, Sírius.
Rasalgethi ( Her) - árabe, a
cabeça daquele que está ajoelhado.
Rastaban ( Dra) - árabe, a cabeça
da cobra.
Regulus ( Leo) - latim, o
príncipe.
Rigel ( Ori) - árabe, o pé.
Rubídea ( Cru) - português,
avermelhada.
Saiph ( Ori) - árabe, a espada.
Sírius ( CMa) - grego, brilhante
ou ardente.
Spica ( Vir) - latim, espiga de
milho.
Thuban ( Dra) - árabe, a cobra.
Unukalhai ( Ser) - árabe, o
pescoço da cobra.
Vega ( Lyr) - árabe, a queda.
Zubenelgenubi ( Lib) - árabe, a
garra do sul.
A primeira pessoa a tentar uma utilização de um sistema mais lógico foi um
astrônomo alemão chamado Johann Bayer, que publicou, em 1603, antes da invenção
do telescópio, um livro de mapas estelares, chamado Uranometria, onde
introduziu seu sistema.
O que ele fez foi nomear as estrelas brilhantes em cada constelação de acordo
com a ordem de brilho, ou, algumas vezes, pela ordem de sua posição. Com este
sistema, invés de chamar cada estrela pelo nome, listou-as como alfa, beta e
assim por diante, de acordo com o alfabeto grego, em cada constelação.
De acordo com o sistema de Bayer, a estrela mais brilhante de Órion seria Alfa
de Órion, a segunda seria Beta de Órion, e assim por diante. No entanto, Bayer
usou a língua latina, e em latim, quando desejamos indicar posse, não usamos
uma preposição e sim uma alteração no final da palavra - a forma genitiva.
Assim, a forma genitiva de Órion é Orionis, e as estrelas desta constelação se
chamariam Alfa Orionis, Beta Orionis, Gama Orionis, etc. Esse sistema é útil
porque nos diz automaticamente aonde está a estrela a qual nos referimos, e
também qual a estrela mais brilhante em cada constelação (embora haja
exceções), podendo ainda ser usado para nomear estrelas pálidas que nunca
receberam nomes gregos, romanos ou árabes. A maior falha do sistema de Bayer é
que há somente 24 letras no alfabeto grego, e existem constelações onde há
cerca de 70 estrelas visíveis. Se quisermos enquadrá-las todas no sistema,
teremos de usar combinações de letras, o que tornaria este sistema muito
complicado.
Além disso, o sistema de Bayer não foi aplicado de maneira muito uniforme. As
duas estrelas mais brilhantes de Gêmeos, Castor e Pollux, possuem brilho muito
parecido. Então, arbitrariamente, Castor foi chamado de Alfa Geminorum, e
Pollux, de Beta Geminorum. Depois, se descobriu que Pollux é ligeiramente mais
brilhante, e portanto deveria ser a verdadeira alfa. A mesma coisa aconteceu em
Órion: a beta, Rigel, é mais brilhante que a alfa, Betelgeuse.
Então, em 1609, somente seis anos após Bayer ter estabelecido seu sistema, o
cientista italiano Galileu Galilei apontou o telescópio para os céus. Tornou-se
rapidamente óbvio que existia um número muito maior de estrelas do que as que
podiam ser vistas a olho nu, e não havia como denominá-las.
Em 1712, o astrônomo inglês John Flamsteed resolveu então usar números. Em cada
uma das 54 constelações conhecidas na época que ele podia ver do seu
observatório, esperou que as estrelas componentes atingissem o ponto mais alto
no céu (quando este girava) e lhes deu o número pela ordem que atingiam aquele
ponto, ou seja, pela ordem de ascensão reta de cada estrela. A estrela Alcor,
por exemplo, pálida demais para merecer um nome de uma letra grega, recebeu um
nome numérico de Flamsteed. Ela se chama também 80 Ursae Majoris. As estrelas
que possuíam sua letra grega também foram numeradas; assim, Sírius também pode
ser chamada de Alfa Canis Majoris ou 9 Canis Majoris.
Naturalmente, à medida que os telescópios foram se aperfeiçoando, as estrelas
se tornaram visíveis aos milhares em cada constelação. As muito pálidas ficaram
conhecidas através de complicados sistemas que indicam onde podem ser
encontradas em determinados catálogos estelares ou por símbolos que indicam sua
declinação exata. Assim, a estrela Vega pode ser conhecida também por:
Alfa Lyrae (segundo Bayer)
3 Lyrae
(segundo Flamsteed)
BD +38º 3238 (Bonner Durchmusterung, por Argelander)
GC 25466 (General Catalogue, por Boss)
HD 172167 (Catálogo de Henry Draper)
SAO 67174 (Catálogo do Observatório Astrofísico Smithsoniano)
ADS 11510 (Catálogo de Aitken), além de várias outras listas.
Mas a último e mais extenso catálogo de estrelas foi obtido com o uso do
Telescópio Espacial Hubble, chamado de Guide Star Catalogue, GSC, que inclui
18.819.291 objetos, dos quais 15.169.873 são estrelas e os demais,
principalmente galáxias.
Uma das primeiras diferenças que notamos entre as estrelas é o fato de que
algumas são mais brilhantes do que outras.
Os primeiros astrônomos tiveram que julgar o brilho das estrelas à vista
desarmada, e isto não era fácil. Foi provavelmente o motivo de Bayer ter
nomeado as estrelas de Ursa Maior pela posição que ocupavam no céu (como estas
estrelas estavam mais ou menos alinhadas, ele chamou a primeira de alfa, e
assim por diante), sem se importar com o brilho delas; e também por ele ter
errado na nomeação de estrelas das constelações de Gêmeos e Órion: nestas duas
constelações, a estrela mais brilhante é a beta, enquanto a alfa é apenas a
segunda mais brilhante.
Mas no século XIX, os astrônomos, utilizando os instrumentos apropriados, foram
ficando capazes de estimar o brilho das estrelas com mais precisão. Verificaram
que o brilho de uma estrela de primeira magnitude é aproximadamente igual a 100
vezes o brilho médio das estrelas de sexta magnitude.
Em 1850, um astrônomo inglês, Norman Pogson, sugeriu que as magnitudes
estelares poderiam ser determinadas com maior precisão, matematicamente. Se
existem cinco intervalos entre as seis magnitudes, e se a diferença de brilho é
de 100 vezes, basta tirar a raiz quinta de 100 (que é igual a 2,512) para
conseguir o intervalo de brilho entre as magnitudes. Isso quer dizer que uma
estrelas de magnitude 1 é 2,512 vezes mais brilhante que outra de magnitude 2,
e assim por diante. Podemos até calcular frações de magnitude, estabelecendo o
brilho das estrelas com maior precisão. Abaixo, está uma tabela das vinte e
duas estrelas antigamente classificadas como sendo de primeira grandeza,
segundo Hiparco, em ordem de brilho:
Estrela |
Nome de Bayer |
Magnitude |
Sírius |
(Alfa Canis Majoris) |
-1,42 |
Canopus |
(Alfa Carinae) |
-0,72 |
Rigil Kent |
(Alfa Centauri) |
-0,27 |
Arcturus |
(Alfa Bootis) |
-0,06 |
Vega |
(Alfa Lyrae) |
0,04 |
Capella |
(Alfa Aurigae) |
0,05 |
Rigel |
(Alfa Orionis) |
0,14 |
Prócion |
(Alfa Canis Minoris) |
0,38 |
Achernar |
(Alfa Eridani) |
0,51 |
Agena |
(Beta Centauri) |
0,63 |
Altair |
(Alfa Aquilae) |
0,77 |
Betelgeuse |
(Alfa Orionis) |
0,80 |
Aldebaran |
(Alfa Tauri) |
0,86 |
Acrux |
(Alfa Crucis) |
0,90 |
Spica |
(Alfa Virginis) |
0,91 |
Antares |
(Alfa Scorpii) |
0,92 |
Pollux |
(Beta Geminorum) |
1,16 |
Fomalhaut |
(Alfa Piscis Austrini) |
1,19 |
Deneb |
(Alfa Cygni) |
1,26 |
Becrux |
(Beta Crucis) |
1,28 |
Regulus |
(Alfa Leonis) |
1,36 |
Castor |
(Alfa Geminorum) |
1,58 |
Tabela 4.1. Lista das estrelas de primeira grandeza, por Hiparco.
Assim, verificamos que as estrelas mais brilhantes forçaram os astrônomos a
entrarem pelos números negativos. As estrelas de magnitude menor que 1 são
acima da média, e as de valor maior são abaixo da média e mais fracas. Deve ser
lembrado que a escala de magnitudes é logarítmica, o que quer dizer que Sírius
é duas vezes mais brilhante que Canopus e três vezes mais brilhante do que Alfa
Centauri. Outro exemplo: Rigel tem magnitude 0,14 e Betelgeuse 0,80. Portanto,
a diferença de magnitudes é de 0,66. Para calcular o quanto Rigel é mais
brilhante que Betelgeuse, temos que elevar 2,512 à potência de 0,66. O
resultado é que Rigel é 1,84 vezes mais brilhante que Betelgeuse.
Outra característica muito interessante que notamos a respeito das estrelas é
que elas têm cores diferentes. Rapidamente, ao observar o céu, notamos que
existem estrelas vermelhas, amarelas, brancas e azuis. As estrelas têm cores
diferentes porque são incandescentes. Caso esquentássemos uma barra de ferro o
suficiente, ela emitiria radiação em comprimento de onda infravermelho (à
temperatura ambiente), depois, quando atingisse 500 graus Celsius, começaria a
emitir uma fraca luz vermelha, e conforme esquentasse, a barra ficaria cor de
laranja, amarela, branca e, se não evaporasse, ficaria azul. O mesmo ocorre com
as estrelas: elas são coloridas de acordo com sua temperatura. Estrelas
vermelhas, como Antares e Betelgeuse, são "frias", pois tem míseros
3.000 graus Celsius de temperatura superficial, enquanto Arcturus e Gama Crucis
são alaranjadas, o Sol e Alfa Centauri são amarelas, Sírius e Vega são brancas.
Mas as mais quentes são as estrelas azuladas, como Alfa Crucis, Spica e Rigel,
que possuem temperaturas de 35.000 graus. Em comparação, o Sol é apenas uma
estrela "morna", de modestos 6.000 graus em sua superfície.
Qualquer um, observando as estrelas a olho nu, as vê como centelhas individuais
de luz, espalhadas desigualmente pelo céu. Algumas parecem estar localizadas
bem próximas umas das outras, e quando isso acontece elas em geral atraem a
atenção. As Plêiades são um exemplo. Outro caso é o de Mizar e Alcor.
Mizar e Alcor são o melhor exemplo de estrela dupla conhecido pelos antigos,
que só possuíam seus olhos para observar. Olhando para estas duas estrelas
desatentamente, se vê apenas um ponto de luz. Mas alguém, olhando com atenção,
descobrirá que são duas. Um ponto de interesse está na diferença do
brilho entre as duas estrelas: a magnitude de Mizar é 2,2; isto a torna cinco
vezes mais brilhante do que Alcor, cuja magnitude é 4,0. O brilho de Mizar
tende a ofuscar o de Alcor, tornando-a difícil de ser vista. Na verdade, os
antigos usavam as duas estrelas como um teste de boa visão, pois há necessidade
de uma visão aguçada para vislumbrar a estrela mais obscura no resplendor
do brilho da outra.
Quando os astrônomos começaram a usar telescópios, vários pontos de luz que
a olho nu pareciam ser uma estrela solitária, ao telescópio revelaram ser
duas, três ou quatro estrelas muito próximas. O primeiro destes casos foi
descoberto em 1650, pelo astrônomo italiano Giovanni Battista Riccioli.
Observando a própria Mizar pelo telescópio, descobriu que esta era formada por
duas estrelas, separadas por apenas 14 segundos de arco, algo completamente
imperceptível a olho nu (a Lua, em comparação, tem em média 1865 segundos de
arco de largura quando cheia). Assim, Mizar não é somente uma estrela dupla
visual, graças à próxima Alcor, mas também uma estrela dupla telescópica, a
primeira a ser descoberta.
Há outros casos de estrelas duplas visuais, e é possível citar duas estrelas
como duplas visíveis a olho nu: Teta Tauri e Mu Scorpii. Teta Tauri fica na
cabeça do Touro, e Mu Scorpii ocupa uma posição na cauda do Escorpião. Firmando
bem o olhar, vemos Teta Tauri 1 e Teta Tauri 2, e Mu Scorpii 1 e Mu Scorpii 2,
como pequenos pontos brilhantes, muito próximos um do outro, bastando ter bons
olhos e alguma atenção.
Inicialmente, se pensou que tais estrelas eram duplas porque estavam
acidentalmente alinhadas do nosso ponto de vista, podendo na verdade estar bem
distantes entre si. Mas a análise estatística do número de estrelas duplas
revelou que haviam alinhamentos demais, e então levantou-se a hipótese de que
haveriam sistemas de estrelas, que dependeriam gravitacionalmente entre si, o
que as tornaria estrelas binárias; ou seja, ao invés de termos apenas planetas
girando em torno de uma estrela, teremos estrelas girando em torno de outras
estrelas. Muitas das estrelas que conhecemos são binárias, como Sírius,
Prócion, Antares, Castor e até o sistema de estrelas mais próximo do Sol, Alfa
Centauri.
O sistema Alfa Centauri é muito importante para nós, não só porque tem as três
estrelas mais próximas do Sol, como também duas delas são bastante parecidas
com ele. Alfa Centauri A, a maior, tem 1,08 vezes a massa do Sol, e é uma
estrela amarela; B tem 0,87 massas solares, e é uma estrela laranja; e C tem
apenas 0,22 massas solares, o que quer dizer que esta é uma simples anã
vermelha. Há uma boa chance de que as estrelas Alfa Centauri A ou B possuam
planetas estáveis orbitando-as, já que estas distam entre si, em média, 3,5
bilhões de quilômetros, a mesma distância do Sol a Urano. Caso o homem decida
visitar as estrelas, certamente visitará o sistema Alfa Centauri em primeiro
lugar.
As estrelas variáveis são aquelas que experimentam variações em seu brilho em
intervalos de tempo relativamente curtos. Duas estrelas desse tipo eram
conhecidas pelos antigos.
Uma delas era Algol (Beta Persei).Seu brilho varia da magnitude 2,2 até 3,5 e
de volta para 2,2 a cada três dias, ou seja, é capaz de ficar três vezes menos
brilhante em intervalos periódicos (mas que duram apenas duas horas). Os
antigos perceberam isto, e Algol representa o olho da Medusa, um monstro
degolado pelo herói Perseu. Seu nome, Algol, vem do árabe Ras Al Ghoul, e
significa "o demônio", pois ninguém conseguia explicar sua misteriosa
variação de brilho.
Hoje sabemos que Algol é uma estrela binária eclipsante, aonde a acompanhante
de Algol, a cada três dias, passa diante da estrela principal e rouba uma parte
de seu brilho.
A outra é a estrela Mira (Omicron Ceti), que significa "a
maravilhosa". É uma estrela variável verdadeira, porque as causas da
variação de seu brilho são intrínsecos (da própria estrela), e se devem ao seu
atual estágio de evolução estelar. Seu brilho varia da magnitude 10 (invisível
para pequenos telescópios) até a magnitude 1,7 (fácil de ver a olho nu) a cada
331 dias. Ou seja, seu brilho varia aproximadamente 2.000 vezes, tornando esta
variação mais impressionante do que a de Algol.
Existem vários tipos e subtipos de estrelas variáveis no céu, dos quais as dos
tipos de Algol e Mira são exemplos de apenas dois deles. O estudo de estrelas
variáveis é uma das pesquisas mais importantes e valorizadas que um astrônomo
amador pode fazer, porque não necessita de instrumentos muito poderosos e exige
muito tempo de observação, coisa que os astrônomos profissionais não têm.
O primeiro astrônomo a descobrir alguma coisa a respeito dos movimentos das
estrelas foi o inglês Edmund Halley. Ele anotou cuidadosamente as posições das
estrelas e, em 1718, anunciou que tinha descoberto que as estrelas Sírius,
Prócion e Arcturus tinham alterado suas posições em referência às suas vizinhas
desde que os antigos gregos registraram suas localizações. Além disso, tinham
mudado ligeiramente de posição em relação ao registro feito 150 anos antes.
Isso quer dizer que as estrelas não eram fixas no espaço como pensavam os
primeiros astrônomos. Tinham "movimentos próprios" (o movimento é próprio
por pertencer à estrela, e não ao céu). Sabemos agora que as estrelas são
corpos de gás, espalhadas no espaço, cada uma delas com seu próprio movimento,
com velocidade e direção independentes. Portanto, elas se movem no céu,
modificando suas posições relativas umas às outras, inclusive ao nosso próprio
Sol, dependendo da sua proximidade e da direção de seu movimento em relação a
nós. Uma vez que as estrelas estão muito distantes de nós, todas devem mover-se
muito lentamente, e a alteração em sua posição tornar-se-á visível somente após
muitos anos. Contudo, a alteração será notada com mais rapidez no caso das
estrelas mais próximas. Dentro de algumas centenas de milhares de anos, é
possível que nenhuma das constelações atuais seja reconhecível.
É lógico supor que as estrelas mais brilhantes sejam algumas das mais próximas
do Sol, porque isto colabora justamente para que elas sejam mais brilhantes.
Assim, foi medido o movimento próprio da estrela mais brilhante do céu, Sírius,
e se verificou que este era de 1,34 segundos de arco por ano. É tão pequeno que
não somos capazes de notá-lo, e significa que Sírius leva 1.400 anos para se
desviar no céu, em relação às outras estrelas, por uma extensão igual à da lua
cheia. É um movimento realmente muito vagaroso, mas entre o tempo que os
antigos gregos registraram a posição da estrela e o de Halley, passaram-se
1.700 anos, e o desvio foi de cerca de 2.250 segundos de arco, mais que uma lua
cheia e visível mesmo à vista desarmada.
A estrela mais próxima do Sol é Alfa Centauri, e esta, por ser mais próxima,
deveria ter um movimento próprio maior que o de Sírius. E realmente o tem: foi
registrado o valor de 3,68 segundos de arco por ano, 1,7 vezes mais do que
Sírius, o que é o suficiente para fazer com que Alfa Centauri percorra no céu
uma lua cheia em apenas 500 anos.
No entanto, não existem apenas estrelas brilhantes ou visíveis a olho nu no
céu. Pode existir alguma estrela, de brilho muito fraco, que se mova mais
rápido no céu do que Alfa Centauri. Como existem mais estrelas pequenas que
grandes, deve haver uma multidão de estrelas anãs pelo espaço. Se verificou que
15 estrelas no céu superam o movimento próprio de Alfa Centauri, das quais 4
estão no limite da visibilidade à vista desarmada. Dessas todas, a campeã é o
segundo sistema estelar mais próximo do Sol. Chama-se Estrela de Barnard, e tem
a magnitude 9,67 (15 vezes mais fraca que a mais fraca estrela visível a olho
nu). Como está próxima, a 5,86 anos-luz, deduz-se que seja uma estrela anã. Seu
movimento é de 10,3 segundos de arco por ano, o que fará com que ela, nos
próximos 181 anos, atravesse uma faixa no céu igual a da largura da lua cheia.
Pois bem, o movimento próprio é o que vemos da Terra, ou seja, a velocidade com
que uma estrela muda de posição no céu e por isso, é enganoso. Se uma estrela
estiver vindo mais ou menos na nossa direção, ela terá pouco desse movimento.
Quais serão os movimentos reais das outras estrelas em relação à nossa ?
No espaço em três dimensões, podemos identificar dois tipos de movimento em
relação ao Sol: a velocidade radial (que diz se a estrela se afasta ou se
aproxima) e a velocidade transversa (perpendicular à radial, que podemos
perceber, quando a estrelas se movem para o norte, sul, leste ou oeste). A
resultante dessas duas velocidades é a velocidade real.
Foram medidas as velocidades radial e transversal de muitas estrelas. Alfa
Centauri se desloca, em relação ao nosso Sol, à velocidade de 100 quilômetros
por segundo. Se reduzíssemos a escala do Sol a 1 centímetro, Alfa Centauri
seria outra bolinha igual, à distância de 300 quilômetros de nós e se movendo a
uma velocidade de 2 centímetros diários.
Outra estrela que se aproxima do Sol, em velocidade real, é a Estrela de
Barnard, a 141 quilômetros por segundo. A estrela de Barnard se aproxima a uma
velocidade tão grande que, dentro de 9.800 anos, quando atingir a máxima
aproximação do Sol, estará a cerca de 3,92 anos-luz do Sol, sendo a estrela mais
próxima do Sol nessa ocasião. No entanto, isto não é uma novidade para o Sol.
Segundo cálculos estatísticos, mais de 23.000 estrelas já passaram a menos de 3
anos-luz de nossa estrela.
CAPÍTULO 6
Observação dos
Planetas
Marcos Boehme
Os povos antigos notaram que as estrelas no céu pareciam girar em torno da
Terra, todas em uma parte do céu que girava, como se fossem presas em uma
esfera gigante. Eram chamadas de estrelas fixas.
Mas existem sete objetos no céu que não se movem com as estrelas. Eles
mudam de posição em relação a elas a cada noite, seguindo seu próprio caminho.
Dois deles são o Sol e a Lua. Os outros cinco são pontos de luz como as
estrelas, mas bem mais brilhantes.
Estes objetos são chamados de planetas, para dar a idéia de movimento. Os cinco
planetas semelhantes a estrelas receberam nomes de deuses antigos, segundo um
esquema que pareceu lógico.
Um dos cinco era distintamente avermelhado. O vermelho lembra sangue,
ferimentos e guerra, por isso foi nomeado de Marte, o deus da guerra romano. Os
outros planetas também possuem nomes romanos. Mercúrio é o mais rápido dos
planetas, por possuir uma órbita interna à da Terra. Assim, foi chamado de
Mercúrio, o deus da velocidade e dos ladrões. O planeta mais brilhante e mais
vistoso foi chamado de Vênus, a deusa do amor e da beleza.
O nome de Júpiter foi dado a um planeta exterior à órbita terrestre, o que faz
com que haja ocasiões em que este seja visível a noite inteira, como que
reinando sobre nós. Na maior parte do tempo, Júpiter é o planeta mais brilhante
do céu, já que Vênus e Mercúrio, planetas internos, estão sempre junto do Sol.
O planeta restante, mais vagaroso, lembrando a velhice, foi chamado de Saturno,
o velho pai de Júpiter.
Além disso, os antigos sumérios também dividiram um ano em semanas, cada uma
com sete dias, cada dia associado a um planeta. Esse sistema sobrevive até
hoje, e em muitas línguas, os dias da semana são nomeados em honra aos
planetas. O primeiro e o segundo dia foram associados ao Sol e à Lua, e em
inglês eles são "Sunday", dia do Sol, e "Monday", dia da
Lua. Assim, o terceiro dia é atribuído a Marte, o quarto a Mercúrio, o quinto a
Júpiter, o sexto a Vênus e finalmente o sétimo a Saturno.
Em português, o uso dos dias da semana em honra a deuses pagãos foi abolido: o
primeiro dia da semana é domingo (o dia do Senhor, Deus, "Dominus"),
o restante sendo numerado, até sábado. Mas na maioria dos demais países, o
sistema antigo continua sendo usado.
Os planetas se originaram da mesma nuvem de poeira que gerou o Sol, e as leis
da física nos ensinam que a tendência para uma nuvem em rotação é tomar a forma
de disco. Chamamos a projeção da órbita da Terra de eclíptica, e todos os
outros planetas orbitam em um plano parecido. Assim, caso alguém deseje
localizar um planeta, deve verificar qual o trajeto que o Sol percorreu durante
o dia (que é parecido com a eclíptica, mas não igual), e procurar os planetas
nessa linha. Uma dica para quem deseje verificar se um certo ponto no céu é ou
não um planeta, é de verificar se a luz deste ponto cintila ou não. Os planetas
possuem disco, e seu feixe de luz é mais grosso, e por isso é mais difícil
vê-los cintilar. E finalmente, a maioria dos planetas é bem mais brilhante do
que as estrelas mais brilhantes.
Para identificá-los: Marte é avermelhado, Saturno e Mercúrio são amarelados e
Vênus e Júpiter são esbranquiçados. Mercúrio e Vênus possuem um comportamento
diferente dos outros planetas, e por isso são visíveis apenas pouco antes do
amanhecer ou um pouco depois do anoitecer, estando sempre próximos do Sol.
Então, tendem a ser ofuscados quando amanhece e a seguirem o Sol quando este se
põe quando anoitece. Os demais planetas podem ser vistos, dependendo da época,
em qualquer ponto da eclíptica, próximo ou distante do Sol, já que a eclíptica
é um círculo que dá a volta em todo o céu.
Uma vez que foram notados e seu movimento fora constatado, o interesse pelos
planetas cresceu muito. Um fato que os astrônomos antigos notaram, é que cada
planeta se movia com uma velocidade diferente em relação às estrelas. A
explicação encontrada foi que cada planeta se encontrava a uma distância
diferente da Terra, o que está certo. Mas também se pensava que cada um deles
girava em torno da Terra, o que está errado. Atualmente, se pensa que o Sol é o
centro do nosso sistema, o sistema solar, e em torno dele giram, pela ordem,
Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno, e mais três planetas que não
eram conhecidos pelos antigos, porque não eram visíveis a olho nu: Urano,
Netuno e Plutão. Sobrou a Lua, que gira em torno da Terra.
O Sol e a Lua tinham os movimentos mais simples. Os planetas nascem no leste e
se põem no oeste, por causa do giro diário da Terra, mas se movem no meio das
estrelas em sentido contrário. Daí, logo após o pôr do Sol ou pouco antes dele
raiar, podia-se ver o padrão das estrelas próximas a ele. Do modo que o padrão
se modificava, ficou claro que o Sol se movia sobre ele, dia após dia. Então,
descobriu-se que o Sol completa uma volta entre as constelações em um ano, ou
52 semanas. As constelações que o Sol ocupa durante o ano são chamadas de
constelações zodiacais, tradicionalmente em número de doze. Mas, segundo as
constelações definidas pela União Astronômica Internacional, o Sol também
invade espaço reservado a uma décima terceira constelação, Ophiuchus, também
conhecido como Serpentário, o caçador da Serpente.
A Lua se move no céu mais rapidamente do que o Sol. Isso significa que ela
troca de posição em relação a ele: às vezes está bem perto dele, e por outras
pode ser vista brilhando palidamente durante o dia. Por outro lado, algumas
vezes está longe e brilha alta no céu após o pôr do Sol. Sabe-se também que a
Lua completa uma volta entre as estrelas em quatro semanas, ou um mês.
Os demais planetas apresentavam movimentos mais complicados. Podemos dividir os
planetas, conforme seu comportamento, em dois grupos: os planetas internos,
mais próximos do Sol do que a Terra, que são Mercúrio e Vênus, e os planetas
externos, mais distantes, que são Marte, Júpiter e Saturno.
Os planetas internos nunca se afastam muito do Sol: há uma época na qual eles
parecem se afastar um pouco, depois param, e então começam a voltar novamente
na direção do Sol. Isto se deve à geometria das órbitas dos planetas, já que as
órbitas dos planetas internos se localizam dentro da órbita da Terra. Isto quer
dizer que, se quisermos ver Mercúrio ou Vênus, temos que, em certas épocas,
acordar cedo, antes do nascer do Sol, ou, em outras, esperar que o Sol se
ponha, e veremos um planeta interno perto do Sol. Como a órbita de Mercúrio é
menor, ele é o que menos se afasta do Sol, por isso é mais difícil de se ver.
Os planetas externos, na maior parte do tempo, moviam-se de oeste para leste
contra o céu estrelado, assim como o Sol e a Lua. Porém, em cada um deles,
havia um tempo em que o planeta movia-se com mais e mais lentidão, até parar.
Então, começava a mover-se para trás, de leste para oeste, por algum tempo.
Depois, parava novamente e recomeçava a se mover para a frente. Isto ocorre
porque a órbita da Terra é interna à desses planetas, e portanto os ultrapassa
periodicamente; assim, o momento em que o planeta exterior para, este é o
momento da ultrapassagem.
O comportamento de Marte é o mais notável dos três planetas externos (Marte, Júpiter
e Saturno) por duas razões. Primeiro, Marte faz uma volta maior que a dos
outros durante seu período retrógrado. Segundo, enquanto Júpiter e Saturno
mudam somente um pouco de brilho no curso de um ano, Marte o faz de modo
acentuado. Fica também muito brilhante
Por causa da geometria da órbita
de um planeta externo, é possível vê-los, em certas ocasiões, à meia-noite, por
que suas órbitas se localizam fora da órbita da Terra.
Figura 6.1. Trajetos real e aparente de Marte.
A figura 6.1 explica a “inversão” aparente do movimento de Marte (e também dos
demais planetas exteriores). Na verdade, não há inversão alguma no movimento
real, só uma ilusão causada pela composição dos movimentos dos dois planetas e
pela diferença entre suas velocidades.
Assim, ainda na figura 6.1, no ponto número 1, um observador na Terra veria
Marte avançar de oeste para leste, em seu movimento normal; no ponto 2, Marte
parece “parar” no céu; no ponto 3, Marte entra em oposição, parecendo adotar o
movimento inverso no céu, de leste para oeste; no ponto 4, Marte para
novamente; e no ponto 5, Marte volta a seu movimento normal, de oeste para
leste.
As distâncias dos planetas em relação à Terra variam bastante no decorrer do
tempo, o que implica em mudanças bastante grandes em seu brilho, dependendo de suas
posições em suas órbitas. Na tabela a seguir, comparamos o brilho dos planetas
conhecidos com o Sol, a Lua, e Sírius, a estrela mais brilhante do céu à noite.
|
brilho máximo |
brilho mínimo |
brilho relativo em relação
ao máximo (Sírius = 1) |
Sol |
-26,7 |
x |
13.000.000.000 |
Lua cheia |
-12,5 |
x |
27.500 |
Vênus |
- 4,4 |
- 3,6 |
16,0 |
Marte |
- 2,8 |
+1,8 |
3,6 |
Júpiter |
- 2,5 |
- 1,7 |
2,7 |
Mercúrio |
- 1,7 |
- 0,2 |
1,3 |
Sírius |
- 1,4 |
x |
1,0 |
Saturno |
- 0,3 |
1,3 |
0,36 |
Urano |
5,7 |
6,0 |
0,0015 |
Netuno |
7,6 |
7,9 |
0,000 25 |
Plutão |
14,5 |
15 |
0,000 000 4 |
Nesta tabela, verificamos que existem quatro planetas que, pelo menos em uma ocasião,
são mais brilhantes do que a estrela mais brilhante do céu. É por isso que
chamavam tanto a atenção dos antigos. Também verificamos que Vênus, quando
visível, é sempre o planeta mais brilhante do céu; então, quando o Sol se
esconde, Vênus é o primeiro ponto que aparece. É por isso que Vênus é chamado
de "estrela vespertina", nas ocasiões em que é visível de tarde, e de
"estrela matutina", quando é visível de madrugada, embora não seja
uma estrela.
Em seguida, viria Marte, como o segundo planeta mais brilhante do céu. Acontece
que Marte só consegue atingir seu máximo brilho em ocasiões chamadas de
oposições, quando o Sol, a Terra e Marte estão alinhados, o que acontece a cada
dois anos; e só consegue ser mais brilhante que Júpiter em oposições
favoráveis, o que acontece a cada quinze anos. Assim, durante a maior parte do
tempo, Júpiter é o segundo planeta mais brilhante do céu, e depois de Marte
seguiriam Mercúrio e Saturno, que seriam facilmente observáveis a olho nu.
Urano, no entanto, atinge magnitude 5,7, no máximo. Como a estrela mais fraca
visível a olho nu, em perfeitas condições de observação, deve possuir magnitude
algo em torno de 6,5, a observação de Urano é muito difícil, embora possível. O
mesmo não se pode dizer de Netuno e Plutão, invisíveis a olho nu.
Para a observação telescópica dos planetas, torna-se importante verificar os
diâmetros aparentes, que é o ângulo que os planetas fazem com nosso olho (as
coisas parecem maiores quando estão mais próximas por que o ângulo que fazem
com nossos olhos cresce). A Lua e o Sol têm mais ou menos o mesmo diâmetro
aparente (de 31 a 32 minutos de arco) quando vistos da Terra, e variam pouco.
No entanto, essa variação para os planetas é maior.
Para que uma pessoa seja capaz de distinguir um disco de um ponto, admite-se
que é necessário que este tenha pelo menos dois minuto de arco (ou cento e
vinte segundos de arco) de diâmetro aparente. Na tabela abaixo estão
apresentados os diâmetros aparentes do Sol, da Lua e dos planetas do sistema
solar, em segundos de arco.
|
diâmetro máximo |
diâmetro mínimo |
Sol |
1.953 |
1.888 |
Lua cheia |
1.974 |
1.768 |
Mercúrio |
12,9 |
4,6 |
Vênus |
64,5 |
9,8 |
Marte |
25,1 |
3,5 |
Júpiter |
49,6 |
|
Saturno |
20,6 |
14,9 |
Urano |
4,2 |
3,4 |
Netuno |
2,9 |
2,0 |
Plutão |
0,1 |
0,06 |
Verificamos, por esta tabela, que o diâmetro aparente do Sol e da Lua são muito
parecidos, e grandes o suficiente para serem percebidos como grandes discos
luminosos. Os planetas, ao contrário, são muito pequenos, e parecem ser apenas
pequenos pontos luminosos.
Com o auxílio de um pequeno telescópio, é possível ver as fases de Mercúrio e
Vênus, manchas e calotas polares em Marte, os cinturões e satélites de Júpiter
e os anéis de Saturno. Os demais planetas não permitem a visualização de
detalhes.
A observação deste planeta se faz em virtude de sua vizinhança do Sol, muito
perto do horizonte, uma ou duas horas antes do nascer do Sol, ou depois do por
do Sol, dependendo da posição de Mercúrio em sua órbita. É, entretanto, de
observação muito difícil, por que: nunca se afasta muito do horizonte, seu
brilho não é muito superior ao das estrelas, e muda de posição rapidamente, em
poucas semanas. Assim, Mercúrio só pode ser observado de madrugada ou ao
entardecer, nas ocasiões em que estiver em uma de suas máximas elongações.
Com um telescópio pequeno, é possível distinguir seu disco, e observar suas
fases.
O trajeto de Vênus no céu é semelhante ao de Mercúrio, com a diferença que é
muito mais amplo e lento. Vênus se eleva muito em relação ao horizonte (cerca
de 45 graus), e é muito mais brilhante que qualquer outra estrela ou planeta, e
evolui por vários meses em suas elongações. Vênus tem brilho suficiente para
ser visto até durante o meio-dia, desde que se saiba aonde procurar.
Entretanto, é mais fácil observá-lo durante as horas que antecedem o nascer do
Sol, ou após o por do Sol.
Ao telescópio, Vênus exibe um disco maior que o de Mercúrio, e com fases mais
pronunciadas. Porém, não é visível qualquer detalhe em seu disco, completamente
branco.
Ao contrário dos planetas interiores Mercúrio e Vênus, Marte pode ser visto a
qualquer hora da noite, inclusive à meia-noite. No entanto, durante a maior
parte do tempo Marte se mostra como um ponto de brilho equivalente a uma
estrela de segunda classe, embora com um interessante brilho avermelhado. A
situação mais favorável para a observação de Marte é aquela na qual ele está
alinhado com o Sol e a Terra, durante uma oposição, fato que ocorre a cada dois
anos e um mês. Nesta ocasião, Marte vai ganhado brilho conforme se aproxima da
Terra, até que seu brilho supera o de todos os planetas e estrelas, exceto
Vênus. No entanto, devido às características das órbitas da Terra e Marte,
certas oposições são mais favoráveis que outras, e as mais favoráveis ocorrem a
cada 15 ou 17 anos. numa oposição, o planeta surge no horizonte quando o Sol se
põe, percorre todo o céu durante a noite, até que desaparece no horizonte
oposto quando o Sol nasce, sendo visível a noite inteira.
Com um telescópio, observa-se Marte como um disco bastante alaranjado. É
possível distinguir as calotas polares de Marte, e algumas regiões claras e
escuras da superfícies desse planeta. A maior dessas regiões é Syrtis Major,
uma região escura destacada já observada no século XVII.
Júpiter, graças à sua maior distância do Sol, varia pouco em brilho. Assim,
pode ser observado durante a maior parte do tempo no céu, sempre mais brilhante
que qualquer estrela, geralmente mais brilhante que Marte, e visível durante a
noite, quando Vênus não é visível. Assim, Júpiter mereceu receber o nome do
líder dos deuses, pois domina o céu por mais tempo que qualquer outro planeta.
Com um telescópio, vê-se Júpiter como um belo disco branco, com dois cinturões
cinzentos atravessando sua superfície: são os cinturões equatoriais de Júpiter.
Também salta aos olhos a existência dos quatro satélites galileanos, Io,
Europa, Ganimedes e Calisto, por ordem de distância. Ganimedes é o mais
brilhante, e Europa o mais fraco. Os satélites mais próximos se movimentam com
mais rapidez, enquanto os mais distantes parecem se afastar mais do disco do
planeta. É muito interessante observar os fenômenos mútuos destes satélites,
quando um deles passa na frente de outro, ou quando eles passam na frente ou
atrás do planeta. Estes satélites se movem rápido o suficiente para se perceber
grandes mudanças de posição em algumas horas.
Com um telescópio de médias dimensões, é possível destacar mais cinturões do
disco de Júpiter, além da Grande Mancha Vermelha, que muda de posição conforme
o planeta gira.
Saturno possui um brilho constante, equivalente ao de uma estrela de primeira
classe, de coloração amarelada, e se desloca lentamente entre as estrelas,
permanecendo cerca de dois anos em cada constelação.
Ao telescópio, observa-se o seu disco, sem detalhes perceptíveis, mas revela-se
o belíssimo sistema de anéis que Saturno possui. Com cerca de 80 aumentos, é
possível distinguir claramente os anéis do disco de Saturno, e com telescópios
de tamanho médio, se distingue a divisão entre os anéis principais: a divisão
de Cassini. No entanto, a cada 15 anos, os anéis se alinham com a Terra, se
tornando invisíveis por vários meses.
Com telescópios pequenos, é possível ainda se observar o satélite mais
brilhante de Saturno, Titã.
Urano é visível a olho nu, embora tenha brilho bastante fraco, no limite da
visibilidade. Mesmo com um telescópio, é difícil de distinguí-lo de uma
estrela, sendo necessário notar as posições das estrelas próximas, para se
distinguir Urano das demais, pois apresenta magnitude média de 5,7. Apresenta
um fraco brilho esverdeado.
Netuno é invisível a olho nu, ainda mais fraco que Urano, e só é possível
identificá-lo com telescópios médios e um mapa estelar preciso. Apresenta
magnitude 8,0 em média, e possui um brilho azulado.
Plutão só é visível com grandes telescópios, e identificá-lo entre milhares de
outras estrelas é uma tarefa difícil, mesmo para astrônomos experimentados,
pois este planeta possui, em média, magnitude 14.
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A Lua é o
mais próximo dos corpos celestes, e oferece uma enorme quantidade de
atrativos para o observador, mesmo com um pequeno telescópio. A observação
lunar é acessível a todos os instrumentos, pois mesmo com um binóculo é
possível observar suas maiores crateras.
Figura 6.2. Desenho simplificado da Lua.
A Lua oferece dois tipos diferentes de relevo: os mares, baixos, lisos e mais
escuros; e as terras altas, escarpadas e mais claras. Os mares são distintos,
fáceis de se observar a olho nu. Com um telescópio pequeno, no entanto, a Lua
se revela: se observam crateras, escarpas, falhas, montanhas e vales. A maior
cratera do lado visível é Clavius, que possui várias outras crateras menores em
seu interior. No entanto, as crateras Copérnico e Tycho se mostram mais
bonitas: Copérnico é uma cratera recente e simétrica, com raios de material
brilhante em torno, e com uma montanha em seu centro; se localiza, isolado,
entre os mares Imbrium e Nubium. Tycho, perto de Clavius, ainda mais bem
conservado que Copérnico, possui um sistema de raios brilhantes que atravessam grande
parte da Lua, detalhe esse que é mais visível durante a Lua cheia. No centro do
disco da Lua são visíveis três grandes crateras encadeadas: Ptolomeu, com um
fundo liso e escuro, e Alphonsus e Arzachel. No Mare Nubium, é observável o
Muro Reto (ou “Rupes Recta”), uma grande linha escura, de centenas de
quilômetros de extensão, sombra de um desnível de 300 metros de altura
existente na Lua. No Mare Serenitatis é possível observar uma pequena cratera,
anormalmente brilhante e isolada: Linné. Sinus Iridum, ao lado do Mare Imbrium,
parece uma grande baía cercada pelos montes Jura. Também nas proximidades do
Mare Imbrium é possível encontrar os montes Pico e Píton, montanhas isoladas
numa vastidão lisa. E há o Vale Alpino, fenda observável perto da cratera Plato,
que por sua vez é lisa e circular, com seu fundo escuro. Todas as formações
mencionadas são uma pequena amostra do que pode ser observado na Lua.
O Sol apresenta, em certas ocasiões, manchas em sua superfície. Parecem ser
perturbações magnéticas, originadas pela rotação do Sol e deformação de seu
campo magnético, fenômeno que ocorre, periodicamente, a cada 11 anos.
Para a observação do Sol, as manchas solares devem ser contadas, e sua
organização em grupos deve ser anotada, para haver o registro da atividade
solar. O dado que registra o nível de atividade solar é o número de Wolf,
obtido somando-se o número total de manchas somando ao número total de grupos
de manchas multiplicado por dez.
As manchas solares, geralmente, só podem ser observada por telescópio. No
entanto, devido à grande intensidade dos raios do Sol, sua observação pode
sujeitar o observador à danos oculares permanentes, a cegueira temporária,
parcial ou total, ou permanente. Assim, é muito aconselhável proceder à
observação indireta, ou seja, fazer com que o telescópio projete a imagem do
Sol em uma prancha lisa. Observando suas manchas periodicamente, é possível
observar seu deslocamento, causado pela rotação solar, e a evolução do ciclo de
atividade solar, com o aumento e diminuição paulatino de seu número. O último
máximo de atividade solar foi observado em 1991.
Existem dois tipos principais de eclipses: o eclipse do Sol, quando a Lua passa
em frente ao Sol, bloqueando sua luz; e o eclipse da Lua, quando a Lua passa
pela sombra que a Terra faz no espaço. Os eclipses solares podem ser totais,
anulares, totais - anulares e parciais, e os lunares podem ser totais,
parciais, penumbrais e penumbrais parciais (estes dois últimos são muito
difíceis de perceber). O mecanismo dos eclipses é explicado em outro capítulo
dessa apostila.
Na lista de eclipses para Florianópolis, a seguir, o tipo de eclipse é o
observado nessa cidade, e não da região de totalidade, e os eclipses lunares
penumbrais foram omitidos, por serem de difícil observação. A duração total de
um eclipse, desde o primeiro até o último contato, é algo que dura várias
horas.
Lista de eclipses para Florianópolis, de 1991 até 2001.
dia |
tipo |
meio |
magn |
11/07/1991 |
solar parcial |
17h56min |
0,58 |
21/12/1991 |
lunar parcial |
07h35min |
0,09 |
15/06/1992 |
lunar parcial |
01h57min |
0,69 |
30/06/1992 |
solar parcial |
07h51min |
0,93 |
09/12/1992 |
lunar total |
20h44min |
1,28 |
29/11/1993 |
lunar total |
03h27min |
1,09 |
25/05/1994 |
lunar parcial |
00h31min |
0,25 |
03/11/1994 |
solar total |
10h00min |
0,98 |
29/04/1995 |
solar parcial |
15h35min |
0,30 |
04/04/1996 |
lunar total |
21h11min |
1,38 |
26/09/1996 |
lunar total |
23h56min |
1,24 |
24/03/1997 |
lunar parcial |
01h41min |
0,92 |
21/01/2000 |
lunar total |
01h46min |
1,33 |
09/01/2001 |
lunar total |
17h23min |
1,19 |
21/06/2001 |
solar parcial |
07h30min |
0,79 |
Glossário:
dia - dia em que ocorrerá o eclipse.
tipo - tipo do eclipse.
meio - horário em que o eclipse atingirá o seu máximo, em hora de Brasília.
magn - magnitude do eclipse. É o percentual do diâmetro do corpo a ser ocultado
que será realmente ocultado. Nos eclipses totais, tem valor sempre maior que
um.
Nesta lista, só estão apresentados os eclipses visíveis em Florianópolis. Além
disso, os dados aqui apresentados (no caso dos eclipses solares) só valem para
lugares muito próximos de Florianópolis. No caso de uma cidade mais distante,
os valores verdadeiros podem estar completamente diferentes.
ADVERTÊNCIA: Para um eclipse lunar, não é necessário utilizar qualquer
proteção, já que a luz da Lua é bastante fraca. No entanto, para um eclipse
solar, é necessário proteger a delicada estrutura do olho da fortíssima luz
solar: se não forem tomadas as devidas providências, poderão ser causados danos
irreversíveis, como cegueira parcial ou total. Portanto, para um
eclipse solar, é aconselhável utilizar proteção adequada, como a parte escura
de uma chapa de raio X, ou duas camadas de filmes preto e branco velados e
revelados, ou ainda filtro de soldador número 14.
CAPÍTULO 7
Observação de
Outros Corpos Celestes
Alfredo
Martins
Observando-se o céu noturno, nota-se com clareza as estrelas agrupadas em constelações,
alguns planetas e o satélite natural da Terra, a Lua. Um exame mais cuidadoso,
com mais tempo e regularidade, possibilitará a identificação de outros corpos
celestes igualmente importantes para compreensão do universo que nos cerca.
Várias vezes durante o ano, a Terra atravessa nuvens de pequenos fragmentos
interplanetários. Como resultado da fricção com a atmosfera terrestre, estes
fragmentos se aquecem e riscam o céu, deixando uma cauda de partículas incandescentes.
Os fragmentos são chamados meteoróides e sua interação com moléculas da
atmosfera é chamada meteoro (também conhecido como estrela cadente). Uma
cuidadosa revisão das órbitas dos meteoros revela uma associação direta com
cometas, que ao se aproximarem do Sol, liberam fragmentos do seu núcleo,
deixando um rastro atrás de si. Quando a Terra passa através deste rastro,
numerosos meteoros são observados - é a chuva de meteoros. Estas chuvas
parecem originar-se de um ponto no céu que é chamado radiante. São
identificadas pelo nome da estrela mais próxima. Exemplo: chuva de meteoros
Alfa Escórpidas.
Nome |
Visibilidade |
Máximo |
taxa horária |
Quadrantídeos |
01-04 janeiro |
03 jan |
40 |
Eta Aquarídeos |
21 abr-12mai |
04 mai |
20 |
Arietídeos |
29 mai-19jun |
07 jun |
60 |
Perseídeos |
01-07 junho |
09 jun |
40 |
Taurídeos |
20 jun-04 jul |
28 jun |
31 |
Aquarídeos |
21 jul-15 ago |
29 jul |
20 |
Perseidas |
25 jul-21ago |
11-12 ago |
50 |
Beta Taurídeos |
23 jun-0 5jul |
28-30 jun |
20-30 |
Aquarídeos |
21jul-15ago |
29 jul |
20 |
Orionídeos |
16out-30nov |
21-22 out |
25 |
Leonídeos |
12-21 nov |
15-17 nov |
var. |
Geminídeos |
02-19 dez |
13-14 dez |
50 a 90 |
De vez em quando, aparece um objeto de aspecto difuso no céu, como um pedaço de
névoa brilhante, geralmente com uma longa faixa curva de luz enevoada. Parecia
uma estrela com penugem e uma cabeleira brilhante. Os gregos antigos deram-lhe
o nome de “aster kometes”, ou seja, estrela cabeluda. Atualmente, chamamos
estes objetos de cometas.
Hoje em dia, sabemos que os cometas são, basicamente, aglomerados de fragmentos
rochosos envolvidos em gelo, que se evapora sob o efeito do calor solar.
Um cometa compõe-se de três partes principais: um núcleo, uma cabeleira e uma
cauda.
O núcleo de um cometa é tão pequeno que não pode ser observado da Terra. Vale
lembrar que a solidez do núcleo não é lá muito grande; o cometa Biela, por
exemplo, em 1846 teve seu núcleo partido em duas partes, e se transformou em
dois cometas diferentes, que foram vistos pela última vez em 1852, podendo ter
se fragmentado completamente.
Forma-se uma nebulosidade em torno do núcleo, a cabeleira ou coma, quando o
cometa se aproxima do Sol a uma distância menor do que de 2,5 UA (Unidades
Astronômicas). Isto é conseqüência da sublimação do gelo em sua superfície.
Quanto mais aproxima-se do Sol, maior a influência da radiação solar que
arrasta os componentes ejetados do núcleo, formando uma extensa cauda sempre em
oposição ao Sol.
As caudas podem ser de duas naturezas: a cauda de poeira, feita de grãos mais
pesados, é amarelada e tem forma curva, pois seus grãos são mais difíceis de
serem arrastados pelo vento solar; e a cauda de íons, composta de átomos
ionizados, é azulada e reta, pois é formada de partículas leves, e arrastadas
com rapidez pelo vento solar.
A cauda pode atingir vários milhões de quilômetros de comprimento, sempre
apontando na direção oposta à do Sol, não importando a direção do movimento do
núcleo do cometa. Um dos exemplos mais interessantes foi o cometa Donati, que
apareceu em 1.858, foi visível por oito meses e se tornou o cometa mais
brilhante do século XIX. Ele mostrou duas caudas gigantescas, com cerca de
85.000.000 de km de comprimento, e possui um período de mais de 2.000 anos.
Outro cometa brilhante, o cometa de Cheseaux, de 1744, apareceu revelando seis
caudas em leque, aproximadamente iguais
Como os cometas vêm de uma nuvem exterior, é comum que suas órbitas sejam muito
diferentes das dos planetas. A órbita de um cometa pode ser elíptica, ou
“fechada”, significado que o cometa é periódico, como o Halley; ou pode ser
parabólica, ou “aberta”, significando que o cometa, após realizada uma
passagem, nunca mais voltará. Assim, os cometas de órbita parabólica costumam
ser os de aparência mais brilhante, pois guardam todo o seu estoque de gelo,
ainda intocado pelo calor do Sol, para uma única passagem. Os cometas de órbita
elíptica, a cada passagem pelas proximidades do Sol, perdem parte de sua camada
de gelo e se desgastam cada vez mais, até que, depois de dezenas ou centenas de
passagens, perdem todo o seu gelo e se tornam escuros.
O cometa de Halley, o mais famoso de todos, apresenta período orbital de 76
anos. Sua passagem mais próxima do Sol (periélio) ocorre a 0,59 UA (dentro da
órbita de Vênus) e a mais afastada do Sol (afélio) ocorre a 35 UA (além da
órbita de Netuno). Sua última passagem de 1986 ofereceu uma visão pobre à vista
desarmada porque seu periélio, localização em que a atividade cometária é mais
intensa, ficou do lado do Sol oposto à Terra. De fato, essa foi a passagem mais
fraca do cometa Halley em mais de 2.000 anos.
A cada década, aproximadamente, é possível observar um cometa com magnitude
semelhante a +1, mas a data de sua chegada é imprevisível, pois os cometas mais
brilhantes são os de órbita parabólica . De 1976 até 1996, o intervalo de tempo
que separa a chegada do cometa West do cometa Hyakutake, não se observa um
cometa brilhante nos céus.
Os astrônomos registraram muitos cometas, desde a antiguidade, e abaixo é
mostrada uma lista dos cometas mais brilhantes.
Lista dos mais brilhantes dos últimos 2.000 anos, segundo Mourão
NOME |
Magn. |
Cruls ou Grande Cometa de
Setembro (1882 II) |
-15 / -20 |
Ikeya-Seki (1965 VIII) |
-10 |
Brahé (1577 I) |
-7 |
Klinkenberg ou Cheseaux (1744) |
-7 |
Grande Cometa de Março (1843
I) |
-7 |
Skjellerup-Marastany (1927 IX) |
-6 |
Wells (1882 I) |
-5 |
Regiomontanus (1472) |
-4 |
Hevelius (1665) |
-4 |
Grande Cometa de Janeiro
(1910 I) |
-4 |
Halley (837) |
-3,5 |
Howard-Koomen-Michels (1979 XI) |
-3,5 |
De La Nux (1758) |
-3 |
Cometa do Eclipse (1948 XI) |
-3 |
Kohoutek (1973 XIII) |
-3 |
West (1976 VI) |
-3 |
Seki-Lines (1962 III) |
-2,5 |
Solwind 2 (1981 I) |
-2,5 |
Viscara ou Grande Cometa de Abril
(1901 I) |
-1,5 |
Donati (1858 VI) |
-1 |
As causas do grande brilho destes cometas foram: o fato do cometa ser
particularmente grande, portanto com grande quantidade de poeira e gelo
reflexivo; grande aproximação do Sol e/ou da Terra; uma explosão súbita,
causada por uma erupção de um depósito de gás ou gelo, até então encoberto; ou
uma combinação destes fatores. Uma ressalva que se tem de fazer é que alguns
destes cometas só atingiram este grande brilho quando se aproximaram muito do
Sol, sendo de observação muito difícil, como o cometa Howard-Koomen-Michels.
O mais famoso dos cometas, o
Halley, é o único cometa periódico na lista dos mais brilhantes. Todos os
demais são parabólicos, destinados a nunca retornar, ou a retornar apenas
dentro de milhares ou milhões de anos. Das últimas 29 aparições do Halley,
apenas nove delas atingiram magnitude negativas, como a de 837, de magnitude
-3,8 e a de 1910, de magnitude -1,5. A mais fraca de todas as aparições do
Halley, em 2.200 anos, foi em 1986, com magnitude de +3,3; e para 2061,
acredita-se que seu brilho atingirá magnitude +1,2.
Os últimos cometas observados a olho nu foram o Halley, em 1985, o Austin, em
1990, e o Hyakutake, em 1996, além do cometa Hale-Bopp, em 1997.
É a galáxia espiral onde habita o Sol e seu sistema de planetas. Devido a sua
estrutura em forma de disco e pelo fato de estarmos localizados em um de seus
braços, quando olhamos na direção do centro ou da periferia observamos uma
grande quantidade de estrelas, dando ao céu um aspecto leitoso. Seu centro está
voltado na direção da constelação de Sagitário.
Com o deslocamento da Terra em redor do Sol durante o ano, a posição da Via
Láctea vai sofrendo modificação devido à mudança na configuração do céu.
Da Terra, vemos a Via Láctea atravessando as constelações de Cruzeiro do Sul,
Sagitário ...
São acúmulos de milhares de estrelas com distribuição esférica que orbitam em
torno do núcleo da Via Láctea, fora de seu disco. Dois representantes famosos
no hemisfério sul são os aglomerados Ômega do Centauro (NGC 5139) e 47 do
Tucano (NGC 104). Ambos apresentam-se com magnitude visual quatro.
São acúmulos irregulares de estrelas localizados no disco da Via Láctea.
Orbitam o núcleo no plano da Galáxia. Seu representante mais famoso é o
aglomerado das Plêiades (Messier 45) localizado na constelação de Touro. Destacam-se
ainda as Híades (no Touro), Presépio (no Câncer), e a Caixa de Jóias (no
Cruzeiro do Sul).
O espaço entre as estrelas na Via Láctea é preenchido por gases e poeira. Quando
a densidade destes gases e poeira é grande, formam-se nuvens que sofrem
interação com a luz emitida pelas estrelas. Elas tornam-se luminosas e
tornam-se visíveis desde a Terra. Temos dois tipos principais de nebulosas:
Nebulosa de reflexão - Quando a luz das estrelas próximas sofre reflexão nos
gases tornando-os visíveis. Exemplo: Nebulosa das Plêiades;
Nebulosa de emissão - Quando a luz das estrelas próximas ioniza os gases
tornando-os luminescentes. Exemplo: Nebulosa de Órion;
Nebulosa obscura - Quando não há estrelas próximas, a nebulosa não brilha e
aparece como uma massa escura que absorve a luz dos objetos mais distantes.
Exemplo: Nebulosa do Saco do Carvão, no Cruzeiro do Sul.
Nossa galáxia, a Via Láctea, está acompanhada de algumas dezenas de outras
companheiras formando o chamado Grupo Local. Destas, quatro são visíveis à
vista desarmada. Duas delas, em ocasiões apropriadas, são facilmente
observáveis. São a Grande e a Pequena Nuvem de Magalhães, localizadas nas
redondezas do Pólo Sul Celeste.
Mais difíceis de observar são a galáxia de Andrômeda, também conhecida como
M31, e a galáxia do Triângulo, ou M33. A galáxia de Andrômeda, com magnitude de
4,8, é visível na constelação de Andrômeda, que encontra-se ao norte,
observável no início das noites de primavera. A galáxia do Triângulo, com
magnitude 5,9, é visível na constelação do Triângulo.
CAPÍTULO 8
O Sistema Solar
Alfredo
Martins
Antônio C. de
Lucena
CAPÍTULO 8
PARTE 1
Estrutura do
Sistema Solar
Alfredo
Martins
O sistema solar é o grupo de corpos celestes compreendendo o Sol e um grande número
de corpos que estão ligados gravitacionalmente à ele e giram em órbitas
elípticas ao seu redor. Inclui nove planetas, mais de cem satélites planetários
naturais; numerosos asteróides, geralmente entre Marte e Júpiter; os cometas,
os quais existem em grande número; e incontáveis meteoróides.
O Sistema Solar pode ser considerado uma esfera de raio tão grande quanto
100.000 UA (Unidades Astronômicas), embora os planetas estendam-se num raio
menor de 50 UA.
Com exceção de alguns cometas, todos os corpos do sistema solar orbitam o Sol
no mesmo sentido da Terra ao longo de órbitas que ficam perto do plano da
órbita da Terra (eclíptica) e do equador do Sol. Observando-se o sistema solar
no sentido norte - sul, os planetas orbitam o Sol no sentido anti-horário. Este
movimento reflete o postulado da origem comum do sistema solar por contração e
rotação de nuvens de gás interestelar e poeira cósmica, há cerca de 4,6 bilhões
de anos atrás.
O Sol e seu sistema estão movendo-se em órbita circular em torno do centro da
Galáxia, o qual fica a cerca de 10.000 parsecs (30.000 anos luz) na direção da
constelação de Sagitário, completando uma revolução a cada 220 milhões de anos,
a uma velocidade de 250 km/s.
O Sol é uma estrela como uma das 100 a 200 bilhões de estrelas da Via Láctea.
Localiza-se no "Esporão do Órion", nas proximidades do braço espiral
Sagitário-Carina. É uma estrela amarela - alaranjada do tipo espectral G2v.
Produz energia através de fusão nuclear. Comparado com outras estrelas, é de
tamanho médio. Comparado com a Terra apresenta-se como uma imensa esfera com
volume um milhão de vezes maior. O diâmetro equivale a 109 Terras colocadas
lado a lado. O tamanho aparente do Sol visto da Terra é de 1/2 grau de arco,
equivalente ao diâmetro de um lápis observado com o braço esticado.
Os planetas são corpos celestes compactos de composição variada, sem luz
própria, que giram em torno do Sol em órbitas elípticas. Podem ser
classificados segundo vários critérios:
a) Em relação à órbita da Terra
Planetas Inferiores: Apresentam órbitas aquém da órbita da Terra: Mercúrio e
Vênus.
Planetas Superiores: Apresentam órbitas além da órbita da Terra: Marte,
Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Plutão.
b) Em relação aos anéis de Asteróides
Planetas Interiores: àqueles situados aquém dos anéis de Asteróides: Mercúrio,
Vênus, Terra e Marte.
Planetas Exteriores: àqueles situados além dos anéis de asteróides: Júpiter,
Saturno, Urano, Netuno e Plutão.
c) Em relação à constituição física
Planetas Terrestres ou Telúricos: àqueles semelhantes à Terra, ou seja, massa
pequena e densidade grande. Todos têm núcleo rico em ferro e crosta rochosa:
Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.
Planetas Jovianos ou Gigantes Gasosos: àqueles semelhantes à Júpiter, ou seja,
massa grande e densidade pequena. Todos são essencialmente constituídos por
gases sendo sua superfície aparente formada por suas atmosferas: Júpiter,
Saturno, Urano e Netuno.
Planetas Gelados: àqueles formados por gases congelados, como o metano. Plutão
é o único representante atualmente conhecido.
Os satélites são corpos celestes que giram em torno de um planeta em
conseqüência da gravitação. Estão assim relacionados com seus planetas:
Terra, 1 - Lua
Marte, 2 - Fobos, Deimos
Júpiter, 60 - Métis, Adrastéia, Amaltéia, Tebe, Io, Europa, Ganimedes, Calisto,
Themisto, Leda, Himália, Lisitéia, Elara, Harpalyke, Ananke, Praxidike,
Iocaste, Carme, Erinome, Taygete, Chaldene, Isonoe, Pasífae, Callirrhoe,
Sinope, Kalyke, Megaclite e mais trinta e três recém descobertos.
Saturno, 31 - Atlas, Prometeu, Pandora, Janus, Epimeteus, Mimas, Pã, Réia,
Titã, Hipérion, Jápeto, Febe, Encélado, Tétis, Telesto, Calipso, Dione, Helene,
além de outros treze recentemente descobertos.
Urano, 21 - Miranda, Ariel, Umbriel, Titânia, Oberon, Puck, Pórcia, Julieta,
Créssida, Rosalinda, Belinda, Desdêmona, Cordélia, Ofélia, Bianca, Próspero,
Setebos, Stephano, Caliban, Sycorax além de mais um recém descoberto.
Netuno, 11 - Tritão, Nereida, Náiade, Thalassa, Galatéia, Despina, Larissa,
Proteu e mais três descobertos recentemente.
Plutão, 1 - Caronte.
Os Asteróides são pequenos corpos celestes, também chamados Planetas Menores ou
Planetóides, que giram em torno do Sol geralmente com órbita entre Marte
e Júpiter. Estão catalogados mais de 5.000 deles. Alguns agrupados em famílias,
tais como a família Apolo, Amor e Troianos. Um dos mais representativos é
Ceres, com 930 km de diâmetro, o qual foi o primeiro a ser descoberto (em
1801). Embora em número total superior a trinta mil, sua massa combinada é
consideravelmente menor que a massa da Lua. O tempo que tomam para orbitar o
Sol varia de 3,5 a 6 anos.
Os Meteoróides são fragmentos de matéria maior que uma molécula e menor que um
Asteróide. Ao penetrarem na atmosfera terrestre se aquecem produzindo o
fenômeno luminoso chamado Meteoro (estrela cadente) e ao atingirem a superfície
da Terra recebem o nome de Meteorito.
Os Cometas são corpos do Sistema Solar constituídos de pequenas partículas
sólidas (poeira) e gelo (gás congelado). Foram formados na periferia do Sistema
Solar e representam fósseis da nebulosa primordial que deu origem a todos
representantes deste sistema. São portanto remanescentes que sobreviveram ao
nascimento do Sistema Solar. Virtualmente inalterados, os cometas contém
importantes informações sobre nossa origem e a de nosso sistema solar.
CAPÍTULO 8
PARTE 2
Dinâmica do
Sistema Solar
Antônio C. de
Lucena
Em vista das enormes distâncias existentes entre os corpos que formam o sistema
solar, relativamente ao tamanho destes mesmos corpos, é lícito, ao se estudar
os movimentos orbitais, considerá-los como pontos materiais, isto é, corpos com
dimensões próprias desprezíveis (pontos geométricos), mas portadores de massa.
Para enfatizar as relações entre as dimensões dos corpos do sistema solar e as
distâncias entre eles, a tabela 2 a seguir mostra tal fato, numa escala mais
perceptível à nossa mente. A tabela 8.1 mostra os tamanhos e distâncias reais.
corpo |
diâmetro |
distância ao Sol |
|
(km) |
(km) |
Sol |
1.392.000 |
- x - |
Mercúrio |
4.880 |
57.900.000 |
Vênus |
12.100 |
108.200.000 |
Terra |
12.755 |
149.600.000 |
Marte |
6.788 |
228.000.000 |
Júpiter |
137.400 |
778.300.000 |
Saturno |
115.000 |
1.427.000.000 |
Urano |
50.100 |
2.871.000.000 |
Netuno |
49.400 |
4.497.000.000 |
Plutão |
2.300 |
5.913.000.000 |
Tabela 8.1. Tamanhos e distâncias dos planetas do sistema solar.
corpo |
"diâmetro" |
"distância ao Sol" |
|
(cm) |
(m) |
Sol |
140,0 |
- x - |
Mercúrio |
0,5 |
58 |
Vênus |
1,2 |
108 |
Terra |
1,3 |
150 |
Marte |
0,7 |
230 |
Júpiter |
14,0 |
780 |
Saturno |
12,0 |
1.430 |
Urano |
5,0 |
2.870 |
Netuno |
5,0 |
4.500 |
Plutão |
0,2 |
5.900 |
Tabela 8.2. Dimensões de um modelo reduzido do sistema solar.
Na Tabela 8.2, admite-se que o Sol é uma esfera com aproximadamente 1,4 m de
diâmetro; então, as dimensões dos planetas (em centímetros) e as distâncias dos
planetas ao Sol (em metros) são as mostradas.
As órbitas de todos os planetas são, para todos os fins práticos, elipses
perfeitas, com o Sol ocupando um dos focos. Estas elipses, entretanto, pouco se
afastam da forma de uma circunferência.
Os planetas descrevem estas elipses, cada um levando um determinado tempo,
chamado período, para dar uma volta completa em torno do Sol. Este tempo é
tanto maior quanto mais afastado do Sol se encontra o planeta. A tabela 3
mostra os períodos dos planetas.
O plano da órbita da Terra, chamado de plano da eclíptica, é a referência
para todas as outras órbitas.
Os planos das órbitas dos planetas não coincidem com o plano da órbita da
Terra. Por outro lado, se afastam dele por um valor pequeno, tendo cada planeta
o seu próprio plano, que é diferente do plano de todos os demais.
Vistos de perfil os planos das órbitas dos planetas teriam, grosso modo,
a configuração geral mostrada na figura 1.
Figura 8.1. Inclinação do plano da órbita de um planeta sobre o plano
da eclíptica.
“i” representa o ângulo de inclinação do plano da órbita do planeta sobre o
plano da eclíptica.
|
período |
|
planeta |
anos terrestres |
dias terrestres |
Mercúrio |
0,241 |
88,97 |
Vênus |
0,615 |
224,70 |
Terra |
1,000 |
365,26 |
Marte |
1,881 |
686,98 |
Júpiter |
11,860 |
4.332,90 |
Saturno |
29,460 |
10.764,20 |
Urano |
84,010 |
30.694,90 |
Netuno |
164,740 |
60.190,00 |
Plutão |
248,540 |
90.465,00 |
Tabela 8.3. Períodos de rotação e revolução dos planetas.
planeta |
i (graus) |
Observações |
Mercúrio |
7,00 |
|
Vênus |
3,39 |
|
Terra |
0,00 |
|
Marte |
1,85 |
|
Júpiter |
1,31 |
|
Saturno |
2,49 |
|
Urano |
0,77 |
menor |
Netuno |
1,77 |
|
Plutão |
17,15 |
maior |
Tabela 8.4. Inclinação das órbitas dos planetas.
Os planetas descrevem suas órbitas todos no mesmo sentido de revolução, que
coincide com o sentido de rotação do Sol, o que reforça, como se verá
posteriormente, a hipótese de uma gênese comum.
A figura 8.2 mostra, de forma esquemática, o que se veria numa vista de cima
(do pólo norte da eclíptica).
Figura 8.2. Órbitas dos planetas.
Como os planetas não emitem luz, apenas refletindo a luz que recebem do Sol,
eles podem ser vistos de várias maneiras diferentes nos céus da Terra,
dependendo de suas posições relativas ao Sol e à própria Terra.
O comportamento dos planetas é radicalmente diferente conforme se trate de um
planeta inferior ou de um planeta superior.
Os planetas inferiores, Mercúrio e Vênus, nunca se afastam muito do Sol (quando
vistos da Terra). Somente são observados no início da noite ou no início da
manhã. Apresentam fases bem distintas, similares àquelas da Lua.
A figura 8.3 mostra, de forma esquemática, as posições relativas da Terra e de
um planeta inferior.
Os planetas superiores, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Plutão podem
ocupar qualquer posição em relação ao Sol e portanto podem ser vistos a qualquer
hora da noite. Apresentam seus hemisférios quase totalmente iluminados, sendo
que este fenômeno é mais acentuado quanto mais distante da Terra for o planeta.
Consequentemente, apesar de ainda se poder falar na existência de fases, estas
são muito pouco pronunciadas, sendo mesmo quase que imperceptíveis na maior
parte das vezes.
A figura 8.4 mostra, de forma esquemática, as posições relativas da Terra e de
um planeta superior.
Figura 8.3. Posições relativas da Terra e de um planeta inferior.
Figura 8.4. Posições relativas da Terra e de um planeta superior.
O período referido no item 2, mostrado na tabela 3, é definido como sendo o tempo
que um planeta leva para dar uma volta em torno do Sol,
conhecido como período sideral. O referencial adotado é o das estrelas.
Existe um outro período, em relação à Terra, chamado de período sinódico. O
período sinódico pode ser definido como sendo o intervalo de tempo que decorre
entre duas posições relativas Sol - Terra - planeta iguais e consecutivas.
Assim, para um planeta inferior, este intervalo de tempo é tomado como sendo
aquele que existe entre duas conjunções inferiores consecutivas. A figura 8.5
mostra de forma esquemática o exposto.
Figura 8.5. Período sinódico para um planeta inferior
Com referência à figura 8.5, em 1 o planeta se encontra em conjunção inferior.
No intervalo de tempo que o planeta leva para dar uma volta completa ao Sol, a
Terra se deslocou até o ponto 2. Daí para que o planeta volte a uma nova
conjunção inferior ele tem que percorrer, sobre a sua órbita, o arco 2-3,
enquanto a Terra percorre, sobre a sua órbita, o arco 2-3.
Já para um planeta superior, tal período é tomado como sendo o intervalo de
tempo que ocorre entre duas oposições sucessivas. A figura 8.6 ilustra, de
forma esquemática, o exposto.
Figura 8.6. Período sinódico para um planeta superior.
A explicação da figura 8.6 é semelhante à da figura 8.5.
As expressões que relacionam os períodos sinódicos e siderais de um planeta com
o período sideral da Terra são as seguintes:
a) Para
planetas inferiores
1 1
1
----- = ----- - -----
b) Para planetas superiores.
----- =
----- + -----
onde: T = Período sideral da Terra
(365,26 dias)
P = Período sideral do planeta
S = Período sinódico do planeta
Obs.: As duas fórmulas acima
podem ser escritas como uma única como segue:
1
1 1
T
P S
onde o sinal de (-) vale para
planetas inferiores e o sinal de (+) vale para planetas superiores.
Exemplo: Para o planeta Vênus se
observa que S = 583,92 dias. Daí
1
1 1
365,26
P 583,92
e consequentemente P=224,7 dias.
Os planetas movem-se ao redor do Sol de acordo com 3 leis, descobertas
empiricamente, no início do século XVII pelo astrônomo (e astrólogo) alemão
Kepler. Estas leis são as seguintes:
I -
Lei das órbitas (ou Lei das elipses).
"A órbita de
cada planeta é uma elipse, na qual o Sol ocupa um dos focos."
A figura 8.7 mostra isso.
Figura 8.7. Primeira lei de Kepler.
II -
Lei das áreas
"O raio vetor de um planeta
varre áreas iguais em tempos iguais."
Neste ponto cabe esclarecer o que se entende por raio vetor.
O raio vetor de um planeta nada mais é do que o segmento de reta que, em
qualquer instante, liga o centro do Sol ao centro do planeta. A figura 8 mostra
o entendimento da segunda lei de Kepler.
Figura 8.8. A segunda lei de Kepler
Com referência à figura 8, as áreas Sol-1-2 e Sol-3-4, são iguais. Portanto, o
planeta percorre o arco de elipse 1-2 no mesmo tempo que leva para percorrer o
arco 3-4. Como o arco 1-2 é maior do que o arco 3-4, então o planeta se move
mais rapidamente quando mais próximo do Sol do que quando mais distante.
III
- Lei dos períodos (ou Lei harmônica).
"Os
quadrados dos períodos siderais dos planetas são proporcionais ao cubo dos
semi-eixos maiores (raio médio) de suas respectivas órbitas."
Matematicamente
temos:
T2 a3
A
figura 9 mostra o entendimento de a.
Figura 8.9. A terceira lei de Kepler
Para todos os planetas do sistema solar, a constante de proporcionalidade é a
mesma, de modo que se pode escrever:
T2 = Ka3
Assim, para dois planetas quaisquer, temos:
T12 a13
T22 a23
Baseando-se nos trabalhos de Galileu e de Kepler, Newton criou um esquema
unificado de mecânica e de gravitação.
Além do esclarecimento (ou definição) de alguns conceitos auxiliares (tais como
força, massa, espaço, tempo, velocidade e aceleração, por exemplo), Newton
estabeleceu as três leis que levam seu nome (também chamadas, por alguns autores,
de leis de Newton - Galileu).
Aqui, vamos somente enunciá-las, já que sua aplicação à mecânica do sistema
solar é um assunto mais ou menos complexo, que foge ao escopo deste nosso
curso.
Entretanto, é importante ressaltar que o movimento dos planetas ao redor
do Sol, dos satélites (incluindo os artificiais) ao redor dos planetas e
das naves espaciais de um modo geral, obedecem a estas leis, uma vez que as
três leis de Kepler podem ser deduzidas matematicamente das leis de Newton, o
que faz com que estas sejam mais fundamentais do que aquelas.
I -
Primeira lei de Newton (A lei da inércia)
"A velocidade de uma
partícula permanece constante (em magnitude e direção), a não ser que seja
diferente de zero a soma das forças que atua sobre ela."
Matematicamente esta lei pode ser
escrita:
v = constante.
Uma outra forma, mais fundamental
ainda é
mv = constante
Aqui p = mv é o chamado momento da
partícula (também chamado de quantidade de movimento da partícula).
II -
Segunda lei de Newton (A lei do movimento)
"A direção e o sentido da
aceleração que um conjunto de forças imprime a uma partícula, sobre a qual elas
estejam agindo simultaneamente, são os mesmos que os da soma das forças
consideradas, e o módulo de tal aceleração proporcional ao dessa soma."
Matematicamente esta lei pode ser
escrita:
F = ma
Uma outra forma, mais fundamental
ainda:
d
F = -----
(mv)
dt
III -
Terceira lei de Newton (Lei da ação e reação).
"Sempre que uma partícula A
estiver exercendo uma força sobre uma outra partícula B, esta outra estará,
reciprocamente, exercendo também uma força sobre a partícula A, e tais forças
serão sempre colineares, de módulos iguais e sentidos opostos."
Em forma matemática:
F = - F
A última lei obtida por Newton é conhecida como Lei da Gravitação Universal.
É esta lei que, juntamente com as três leis anteriormente citadas, permite
determinar todos os movimentos no sistema solar (e além dele também).
Pode-se estabelecer esta lei como segue:
"No universo, duas
partículas quaisquer se atraem, sendo o módulo da força de atração que uma
exerce sobre a outra diretamente proporcional ao produto de suas massas e inversamente
proporcional ao quadrado da distância entre elas."
Em forma matemática temos:
f = G --------------
d
Na figura 10 mostra-se isto:
Figura 8.10. Lei da gravitação universal
Para se caracterizar perfeitamente a órbita de um planeta (ou cometa ou
asteróide, enfim, de qualquer corpo que gire em torno do Sol), são necessários
seis elementos fundamentais e um acessório, que veremos a seguir. Para uma maior
clareza, segue-se uma revisão de alguns conceitos e da nomenclatura utilizada.
A figura 8.11 mostra a órbita de um planeta em torno do Sol, onde se encontram
indicados os seus pontos principais.
Figura 8.11. Órbita de um planeta.
A figura 8.12 mostra, de forma esquemática, a posição do plano da órbita de um
planeta em relação ao plano da eclíptica, onde estão indicados os elementos da
órbita.
Figura 8.12. Elementos orbitais
Os elementos, mostrados na figura 8.12 são:
Inclinação i
A inclinação i do plano da órbita sobre a eclíptica pode ter qualquer valor de
0 a 180 graus, inclusive.
0 <= i <= 180
Se 0 <= i <= 90, se diz que o planeta executa movimento direto. Se 90
< i <= 180, se diz que o planeta executa movimento retrógrado.
Longitude (heliocêntrica) do nodo ascendente
É o ângulo entre a direção do ponto vernal (ou ponto Áries) e a direção do nodo
ascendente.
0 <= <= 360
Este ângulo é contado sobre o plano da eclíptica, no sentido direto (sentido do
movimento de revolução da Terra).
A longitude do nodo ascendente e a inclinação da órbita i determinam a posição
do plano da órbita do planeta com relação à eclíptica.
Argumento do periélio
É a distância angular entre a linha dos nodos, contada desde o nodo ascendente,
até a linha que une o centro do Sol ao periélio do planeta. Se conta sobre o
plano da órbita do planeta, no sentido do movimento deste.
0 <= <= 360
O argumento do periélio localiza a posição da órbita sobre o plano da órbita.
Semi-eixo maior a.
O semi-eixo maior a é definido como sendo a semi-soma da distância Sol-periélio
com a distancia Sol-afélio.
Excentricidade da órbita e.
A excentricidade da órbita é definida como
c
e = ------
sendo c a distância do foco ao centro da elipse.
O valor de c é sempre menor do que 1.
O semi-eixo maior a e a excentricidade c determinam o tamanho e a forma da
órbita.
Período P
O período P é definido como sendo o intervalo de tempo que o planeta leva para
dar uma volta completa em torno do Sol.
Existe ainda um sétimo elemento que é usualmente indicado. É a data de passagem
pelo periélio T. Este parâmetro permite localizar o planeta em sua órbita, para
uma data qualquer.
Com estes elementos é possível calcular a posição do planeta, em relação ao
Sol, para uma época qualquer e, através de uma transformação adequada de
coordenadas, localiza-lo no céu, como visto da Terra.
CAPÍTULO 9
O Sol
Antônio C. de
Lucena
Nosso Sol é a mais próxima estrela da Terra.
O Sol, basicamente, é uma enorme esfera de gás, no centro da qual existem
enormes pressões e temperaturas e onde, através de reações termonucleares, são
liberadas enormes quantidades de energia, uma pequena parte da qual chega até a
Terra principalmente na forma de luz e calor, permitindo assim a vida sobre
nosso planeta.
O Sol é o rei do sistema solar, uma vez que concentra mais de 99% da massa do
sistema.
Os principais componentes do Sol são o hidrogênio e o hélio, havendo ainda
pequena quantidade dos outros elementos.
O Sol, da mesma forma que os planetas, também possui um movimento de rotação em
torno de seu próprio eixo. Entretanto, o Sol não gira como um corpo sólido.
Suas diversas regiões têm velocidades de rotação diferentes, sendo que a maior
velocidade é atingida na região do equador solar e a menor nos pólos. O período
sideral de rotação do equador é da ordem de 25 dias terrestres, enquanto que o
dos pólos é aproximadamente de 31 dias.
Abaixo relacionamos alguns dos principais parâmetros físicos do Sol e, onde
cabe, os comparamos com os da nossa Terra.
= Sol
= Terra
Diâmetro
D = 1.392.000 km (= 109 D)
Volume
V = 1,41x1018 km3 (= 1.295.000 V)
Massa
M = 1,99x1030 kg (= 330.000 M)
Massa específica média
= 1,41 g/cm3
(= 5,5 g/cm3)
Aceleração da gravidade na superfície
g = 274 m/s2
(g
= 9,81 m/s2)
Luminosidade
L = 3,86x1026 W
Temperatura na superfície
Ts = 5.800 Kelvin (K)
Temperatura no núcleo.
Tn = 16.000.000 K
Massa específica no núcleo.
n = 160 g/cm3
(pb = 11 g/cm3)
O estudo da estrutura interna do Sol é feito, atualmente, praticamente com o
uso de modelos, sujeitos às leis físicas conhecidas e simulados em
computadores. Os resultados das simulações são comparados com os dados
observados para se testar a validade dos modelos. Esta abordagem do problema é
válida para o estudo da estrutura interna de todas as estrelas.
As partes do Sol que nos são acessíveis à observação direta são as camadas
externas, mais especificamente a fotosfera que forma a superfície visível do
Sol.
A estrutura interna do Sol é mostrada, esquematicamente,na figura 9.1.
Figura 9.1. Estrutura interna do Sol. (Não em escala)
A fotosfera, cromosfera e a coroa solar formam o que se chama de atmosfera
solar.
Núcleo.
O núcleo, que se estende do centro do Sol até uma distância de 0,25 R, é o
local onde ocorrem as reações termonucleares que mantém o Sol aceso. A
temperatura nesta região é de 16x10 6 K, com uma massa específica de
160 g/cm3. A pressão chega a 2,2x1016 atmosferas.
Nesta região, a matéria é transformada em energia de acordo com a famosa
equação
E = m.c2
O "consumo" de massa é da ordem de 4.000.000 de toneladas de matéria
por segundo.
Zona de radiação.
Nesta zona, que se estende desde 0,25 R até aproximadamente 0,86 R, o
transporte de energia é feito basicamente por radiação, isto é, os fótons de
radiação são absorvidos e em seguida reemitidos pela matéria, assim passando de
átomo para átomo. A temperatura típica desta região é da ordem de 8.000.000 K e
a massa específica é da ordem de 20 g/cm 3.
Zona de convecção.
Nesta zona, que se estende de 0,86 R até praticamente 1,00 R, o transporte de
energia é feito basicamente por convecção, isto é, o gás aquecido sobe até a
superfície onde irradia sua energia para o espaço, se resfria e torna a descer
para as regiões mais internas, onde é novamente aquecido e o ciclo se repete. A
temperatura nesta região é tipicamente da ordem de 500.000 K, com uma densidade
da ordem de 10 g/cm3.
Fotosfera.
Esta região, que forma a superfície visível do Sol, possui uma espessura de uns
300 km e portanto é desprezível frente ao raio do Sol. É nesta região que
ocorrem as manchas solares, que são regiões de gás mais frias do que as regiões
vizinhas (a temperatura de uma mancha solar é, tipicamente, da ordem de uns
4.000 K).
A
temperatura da fotosfera é da ordem de uns 5.800 K e a massa específica é da
ordem de 0,00.000.04 g/cm3.
Cromosfera.
Esta região possui uma espessura de uns 12.000 km e se situa acima da
fotosfera. As formações mais notáveis desta região são as chamadas espículas,
que são jatos de gás incandescente, de 500 a 1500 km de espessura e tipicamente
de uns 10.000 km de altura.
A velocidade do gás é da ordem de 20 a 25 km/s e o tempo de vida de uma
espícula é da ordem de 15 minutos ou menos. A temperatura típica desta região é
de uns 6.000 K, com uma massa específica da ordem de 0,000.000.08 g/cm 3.
Coroa.
Esta região, que se inicia logo acima do fim da cromosfera e que se dilui no
espaço interplanetário (portanto não possui um limite bem definido), é
constituída em sua maior parte de plasma (gás altamente ionizado), como de
resto o é a maior parte da matéria solar. A temperatura (deduzida da energia
dos elétrons livres aí existentes) atinge a 1.000.000 K, e a massa específica é
da ordem de 10-14 g/cm3.
As formações mais notáveis na coroa são os chamados “loops” coronais, que são
enormes arcos que se formam na coroa.
Como visto antes, a energia liberada pelo Sol provém de reações termonucleares
(semelhantes as que ocorrem na explosão de uma bomba de hidrogênio) que ocorrem
no seu núcleo.
A principal fonte de energia é a chamada reação próton - próton.
A figura 2 ilustra de forma esquemática este processo.
Figura. 9.2. Reação Próton - Próton.
Na figura 9.2-(a), dois prótons (núcleos de hidrogênio, H), vão de encontro um
do outro e se unem. Entretanto, dois prótons unidos possuem uma energia maior
do que a necessária para ficarem unidos. Para que possam permanecer neste
estado, eles devem se desfazer deste excesso de energia. Assim, eles emitem um
pósitron (elétron positivo) e um neutrino; estas duas partículas carregam
consigo o excesso de energia. Isto é mostrado na figura 9.2-(b), onde um dos
prótons se transformou num nêutron, havendo a expulsão de um pósitron (e+)
e de um neutrino (). O que se tem agora é um núcleo de deutério (hidrogênio
pesado, D), composto de um próton e de um nêutron.
Na figura 9.2-(c), o núcleo de deutério assim formado encontra um outro próton,
que a ele se junta, dando como resultado um núcleo de hélio-3 (He3), um isótopo
leve do hélio, conforme mostrado na figura 9.2-(d). Novamente é liberada
energia, desta vez na forma de radiação (fótons de raios gama, g).
Na figura 9.2-(e), um núcleo de hélio-3 encontra um outro núcleo de hélio-3,
formado de forma similar, a ele se unindo e dando como resultado um núcleo de
hélio-4 e mais dois prótons, na figura 9.2-(f).
O resultado final da reação é a fusão de 4 núcleos de hidrogênio para formar um
núcleo de hélio, com liberação de energia no processo.
CAPÍTULO 10
O Sistema Terra
- Lua
Adolfo Stotz
Neto
Antônio C. de
Lucena
CAPÍTULO 10
PARTE 1
A Terra
Adolfo Stotz
Neto
Terceiro planeta do sistema solar em ordem de afastamento do Sol, do qual dista
em média 149.600.00 km. Apresenta a forma de um geóide, cujos diâmetros
principais são:
Figura 10.1. Dimensões da Terra.
Diâmetro polar = 12.713,8 km
Diâmetro equatorial = 12.756,8 km
O movimento de rotação que executa em torno de seu próprio eixo se efetua em 23
h 56 min 4 seg, enquanto a translação ao redor do Sol se realiza em 365,2422
dias. A massa estimada do planeta é de aproximadamente 5,977x10 21
toneladas, enquanto seu volume ocupa um total de 1,083x1015 km3.
A densidade média do planeta atinge então algo em torno de 5,52 g/cm3.
A aceleração da gravidade, na superfície do geóide, atinge 9,8 m/s2
e a velocidade necessária para um foguete "escapar" da atração da
Terra é de 11,2 km/s.
A Terra está envolta por uma camada gasosa, cujas características são únicas no
sistema solar. Sua composição pode ser resumida, como segue:
Nitrogênio (N2) |
78,08 % |
Oxigênio (O2) |
20,95 % |
Argônio (Ar) |
0,93 % |
Gás carbônico (CO2) |
0,03 % |
Neônio (Ne) |
0,0018 % |
Hélio (He) |
0,0005 % |
Criptônio (Kr) |
0,0001 % |
Xenônio (Xe) |
0,0001 % |
A maior parte desta massa gasosa (75 %) se encontra em uma camada que, partindo
do nível do mar, alcança 10 km de altura. É a zona chamada de troposfera. Nesta
região, a temperatura, que a nível do mar é em média de 20ºC, cai a cada
quilômetro que sobe, em média um grau centígrado. A troposfera é aquecida pela
radiação infravermelha emitida pela superfície da Terra, como reflexo da
energia que alcança o planeta, advinda do Sol. Por existir na troposfera grande
quantidade de vapor de água em suspensão, a temperatura tem o comportamento
acima descrito, uma vez que o vapor de água é um péssimo condutor de radiações
infravermelhas, sendo a região próxima da superfície a que tem as mais altas
graduações.
A transição da troposfera para a próxima zona se dá quando a temperatura atinge
-55ºC. Isto acontece nas regiões polares em uma altura aproximada de 9 km e no
equador aos 17 km.
Figura 10.2. A radiação solar na
atmosfera terrestre.
A região limítrofe da troposfera recebe o nome de tropopausa, que é a zona de
separação para a próxima camada, a estratosfera.
Na estratosfera , a quantidade de vapor de água é insignificante, e por esta
razão a temperatura tem comportamento inverso ao da camada anterior e volta a
se aquecer na presença das radiações infravermelhas vindas da superfície.
Quando atinge 50 km de altura, o ambiente volta mesmo a se aquecer, chegando a
atingir valores ligeiramente superiores a 0ºC. Isto se deve em parte à
rarefação do ar nestas altitudes, o que permite à luz solar desencadear reações
químicas que provocam o aparecimento do ozônio. este gás absorve as radiações
ultravioletas do Sol em sua quase totalidade, transformando-se quimicamente em
oxigênio diatômico com liberação de calor. A ozonosfera varia de 20 até 60 km.
Figura 10.3. Estrutura da atmosfera terrestre.
Acima da estratosfera, se encontra a mesosfera, separada da anterior por uma
zona de transição chamada estratopausa. A mesosfera atinge aproximadamente 80
km e a temperatura nesta região torna a cair até -80ºC. Acima da mesosfera
temos a ionosfera. Nesta região o ar é extremamente rarefeito e contém apenas
traços dos elementos que compõem a atmosfera ao nível do mar. Acima dos 100 km,
os átomos e moléculas são ionizados pela radiação ultravioleta do Sol e se
tornam uma mistura de partículas carregadas em forma de um plasma. As ondas de
rádio são refletidas pelas partículas assim carregadas, nesta região da
atmosfera.
Aproximadamente acima dos 100 km tem início a termosfera, região em que a
temperatura sobe até 1.000ºC. Esta incrível elevação de temperatura é devida
ainda à radiação ultravioleta.
O limite desta região fica próximo dos 500 km, aonde inicia a exosfera, cujo
final é de difícil precisão, porém não se acredita que supere muito os 1.000 km
de altura. Toda esta região é influenciada pelo Sol e seus ciclos, variando
suas condições de acordo com o comportamento de nossa estrela. O gráfico abaixo
resume o comportamento da atmosfera no que tange à temperatura, pressão e
densidade de cada camada.
Figura 10.4. Condições existentes nas camadas da atmosfera terrestre.
Habitamos a superfície da Terra em uma região que compõe o que chamamos de
biosfera, ou seja, a região da vida. Estamos sobre uma fina crosta que nos
separa do interior do geóide aonde forças colossais são responsáveis pelos
abalos sísmicos e vulcanismo que conhecemos. pouco conseguimos penetrar em
nossa fina crosta exterior e ter contato com o núcleo do planeta ainda é um
desafio inatingido. O máximo que as escavações conseguiram até agora foi
perfurar algo como 10 km em um projeto que se desenvolve na Alemanha.
Todo o nosso conhecimento acerca do interior do planeta vem da análise dos
abalos sísmicos, dos vulcões e terremotos. Sempre que um dos fenômenos
mencionados acontece, é possível medir e acompanhar as ondas de choque que se
formam no interior da Terra. Quando da ocorrência de um terremoto, quatro tipos
de ondas se propagam até a superfície: ondas P, ondas S, ondas cisalhantes e
ondas concêntricas. Se o interior da Terra fosse sólido e uniforme, as ondas
sísmicas se propagariam em linha reta, porém tal não acontece quando os
sismógrafos analisam o fenômeno; a explicação está na descontinuidade do
núcleo. Em princípio, um corte no planeta mostra a configuração conforme
esquema abaixo:
Figura 10.5. Estrutura interna da Terra.
Crosta: a crosta é a parte mais delgada do planeta e compõe a superfície da
Terra. Pode ser subdividida em duas, a crosta continental e a oceânica. A parte
continental é a mais espessa, chegando a profundidades que atingem 65 ou 70 km,
enquanto que a crosta oceânica não ultrapassa os 6 km de espessura. A parte
continental é constituída em sua maior parte de rochas basálticas pobres em silício,
enquanto o crosta oceânica se apresenta como rica em rochas que contém grandes
quantidades de silício, alumínio, ferro e magnésio. A densidade da crosta é
algo em torno de 2,8 g/cm3.Entre a crosta e a camada seguinte, o
manto, existe uma descontinuidade, ou falha, no que tange à densidade e a
composição: é a descontinuidade de Mohorovicic.
Podemos dizer, também, que a crosta continental é separada em duas, igualmente
por uma falha, a descontinuidade de Conrad. Tal separação divide a crosta
continental em superior e inferior. Na inferior, as rochas são ricas em silício
e outros elementos.
Figura 10.6. A crosta terrestre.
Manto: esta região representa 80 % do volume do planeta e se estende até 2.900
km de profundidade. Pode ser dividido em manto superior, que atinge 1.000 km, e
manto inferior, que vai até os 2.900 km mencionados. No manto superior, a formação
é de silicatos compactos como a olivina e no inferior, temos a presença de
sulfetos e óxidos. As densidades nos dois mantos são da ordem de 3,3 g/cm 3
no superior e 5,7 g/cm3 no inferior. O manto é uma forma pastosa,
quase líquida, do material ali existente. É a própria lava que conhecemos dos
vulcões.
Figura 10.7. O manto terrestre.
Núcleo externo: o núcleo externo encontra-se entre 2.900 km e 5.000 km de
profundidade. É constituído por uma massa liqüefeita de ferro e níquel, por
isto também é chamado de nife. A densidade atinge valores que chegam à casa dos
9,7 g/cm 3, dando portanto um salto abrupto a partir do final e da
transição do manto, camada imediatamente anterior.
Núcleo interno: é a camada mais profunda e que habita o centro do planeta. É
constituída igualmente de ferro e níquel, porém em estado sólido, com uma densidade
que atinge 15 g/cm 3. A pressão ali reinante é de aproximadamente
3,6x106 atmosferas e a temperatura atinge os 4.000C.
Os valores da densidade, temperatura e pressão variam de acordo com a
profundidade e a camada analisada, como abaixo:
Figura 10.8. Condições
existentes no núcleo da Terra.
A deriva continental e as placas tectônicas: a região constituída pela crosta e
o manto superior é chamada de litosfera. Pois esta região se desloca sobre o
manto inferior, tal qual "nadasse" sobre o mesmo. O fato é que a
litosfera se subdivide em placas, as quais se movem sobre o material plástico e
quente. Este material está em constante movimento de convecção, provocando o
deslizamento das placas.
Estas placas separam-se e se afastam em função do material ejetado pelas
cadeias dorsais oceânicas, que as empurram para dar lugar ao material novo
emergente.
Simultaneamente, ocorre o afundamento de uma placa sob a que está sendo
empurrada, provocando fissuras e o surgimento de cadeias de vulcões, como
mostra o esquema abaixo que retrata o fenômeno no Atlântico, América do Sul e
Pacífico.
Figura 10.9. Deriva continental.
Desta forma, é válido afirmar que os continentes se afastam entre si, tendo
havido uma ocasião em que se encontravam unidos quase todos.
Figura 10.10. Pangea, a união de todos os continentes.
Heráclito, filósofo grego que viveu há 22 séculos atrás, vaticinou: "Nada
é eterno, exceto a mudança". Pois é exatamente isto que acontece com os
planetas e seus movimentos. A Terra não é diferente no aspecto de variações em
suas andanças. O que nos parece bem ordenado e eternamente igual, como o durar
do ano, o dia, a posição dos astros, são na verdade fenômenos transitórios e
variáveis. É claro que, para o tempo de duração de nossas vidas, tais variações
são imperceptíveis, mas ao longo dos séculos, as variações e os números se
acumulam, fazendo com que a Terra altere suas posições e relações.
Além dos conhecidos movimentos de rotação e translação, o planeta apresenta
outros tipos de movimentos que são responsáveis por alterações significativas
ao longo do tempo. Assim é que trataremos aqui também de dois destes
importantes movimentos que a Terra executa, a nutação e a libração.
Rotação: movimento que a Terra executa em torno de seu próprio eixo, inclinado
em relação à sua órbita de 23 27', no período de 23 h 56 min 4 seg numa
velocidade de 1.674 km/h (na linha do equador). Este movimento é responsável
pelo dia e noite, conforme a face se apresente voltada para o Sol, ou para o
lado oposto.
Figura 10.11. Rotação da Terra.
Translação: é o movimento que a Terra executa em torno do Sol. Tem a forma de
uma elipse, aonde o Sol ocupa um dos focos. Esta elipse, desenhada pela
revolução da Terra, tem uma excentricidade de 0,017, o que a torna muito
parecida com uma circunferência. Note-se que a excentricidade de uma elipse é
definida como 1 - ( b / a ), sendo "a" e "b" os semi-eixos
da figura. Em um círculo, "a" e "b" são iguais e valem o
raio da circunferência, e a excentricidade vale zero.
A translação da Terra em redor do Sol, propicia o que chamamos de ano, que é
responsável também pelas várias estações.
A translação dura 365 dias e 6 horas e a Terra orbita ao redor do Sol a uma
velocidade de 107.000 km/h (ou 30 km/s). O caminho total do planeta em um ano
soma 9,5x10 8 km (quase um bilhão de quilômetros).
Figura 10.12. Os elementos da elipse.
|
V = 107.000 km/h, 30 km/s 1 - b / a = 0,017 c = 950 milhões km d = 149,6 milhões km |
Figura 10.13. A translação da Terra.
Precessão: consiste na mudança de direção do eixo de rotação da Terra, no
sentido retrógrado, provocando um adiantamento dos equinócios. explica-se
pelo fato de o planeta ter o comportamento de um pião quando gira no espaço.
Leva aproximadamente 25.000 anos para que se complete uma precessão e a cada
meio movimento o eixo se altera modificando as estações do ano.
Figura 10.14. A precessão da Terra.
Nutação: movimento conjugado ao anterior e responsável pelo traçado de uma elipse
na esfera celeste pelo eixo da Terra. cada elipse demora 18 anos para ser
traçada.
Movimentos combinados e velocidades: a totalidade dos movimentos e velocidades
deve ainda incluir ainda o giro do Sol e seus comandados fazem em torno da Galáxia.
podemos somar a isto tudo, o próprio deslocar da Via Láctea no Cosmos e teremos
então algo parecido com o esquema abaixo.
|
V1 - vel. da Terra ao redor do Sol
= 30 km/s V2 - vel. do Sol na Via
Láctea = 250 km/s V3 - vel. da Via Láctea
no espaço = 600 km/s |
Figura 10.15. Combinação dos movimentos da Terra.
A inclinação do eixo da Terra em relação ao plano de sua órbita não varia
durante o ano. Por este simples fato, ocorrem as estações do ano. É que as
quantidades de energia solar que chegam aos dois hemisférios do planeta, o
norte e o sul, são de intensidade e incidência diferentes de acordo com a
posição do globo terrestre em sua órbita. Em dois pontos diametralmente
opostos, teremos a máxima incidência de raios solares para um hemisfério e a
mínima para o outro. estamos na presença do verão para o primeiro e inverno
para o outro. Em outros dois pontos da órbita, também ortogonalmente dispostos
em relação aos anteriores, teremos uma distribuição eqüitativa dos raios
solares, estando a Terra em primavera e outono para os diferentes hemisférios.
Os dias do ano em que ocorrem os pontos máximos das situações de incidência
chamam-se Solstícios, e os máximos intermediários são os Equinócios.
Figura 10.16. Incidência de raios solares em diferentes hemisférios.
Figura 10.17. A inclinação do eixo da Terra e as estações.
O campo magnético da Terra exerce uma forte influência sobre as partículas
carregadas eletricamente que circundam o nosso planeta. Essas partículas podem
surgir de duas fontes distintas: os raios cósmicos, que se movem desde os
confins da Galáxia e são constituídos por partículas pesadas; e o próprio Sol,
através do vento solar.
Capturadas pelo campo magnético da Terra, essas partículas acabam formando
extensas nuvens ao redor do planeta, acompanhando as linhas do campo magnético.
Em 1958 descobriram-se duas regiões de alta concentração dessas partículas, uma
entre 2.500 e 5.000 km de altitude e outra entre 10.000 e 50.000 km, com um
máximo de intensidade aos 19.000 km de altitude. Essas regiões foram batizadas
de cinturões de Van Allen. Este escudo de partículas protege a Terra das
emanações de radiação e raios-X oriundas das tempestades solares, forçando o
vento solar a desviar-se do campo magnético da Terra. Nas regiões polares da
Terra, o cinturão de Van Allen é mais rarefeito e de menor altitude, provocando
com isto um efeito atmosférico muito conhecido do choque de partículas rasantes
nos pólos: a Aurora boreal.
Figura 10.18. Os cinturões magnéticos da Terra.
CAPÍTULO 10
PARTE 2
A Lua
Antônio C. de Lucena
A Lua é o satélite natural da Terra. Devido ao enorme tamanho do satélite (Lua)
perante o seu primário (Terra), alguns astrônomos preferem considerar o sistema
Terra-Lua como um planeta duplo ao invés de um planeta e seu satélite. Na
realidade, com exceção do sistema Plutão-Caronte, a Lua é o maior satélite de
um planeta em relação ao próprio planeta. A massa da Lua é da ordem de 1/81 da
massa da Terra e o seu diâmetro é aproximadamente 1/4 do diâmetro terrestre.
A tabela 10.1 lista, a título de comparação, os sete maiores satélites do
sistema solar, com relação à massa, em tamanho absoluto.
satélite |
diâmetro (km) |
massa (1021 kg) |
planeta |
Ganimedes |
5.268 |
149 |
Júpiter |
Titã |
5.150 |
137 |
Saturno |
Calisto |
4.806 |
106 |
Júpiter |
Io |
3.632 |
89 |
Júpiter |
Lua |
3.476 |
73 |
Terra |
Europa |
3.126 |
49 |
Júpiter |
Tritão |
2.720 |
21 |
Netuno |
Tabela 10.1. Os sete maiores satélites do sistema solar.
Devido à grande massa da Lua em relação a da Terra, a Lua não gira exatamente
em torno da Terra. Na realidade, ambos os corpos giram em torno de um ponto
comum (o centro de massa do sistema). Tal ponto se situa na linha reta que une
o centro da Terra ao centro da Lua e devido a maior massa da Terra este ponto
se encontra a 4.670 km do centro da Terra, ou seja, "enterrado" a uns
1.700 km de profundidade, em média.
Na tabela 10.2 estão listados os quatro maiores satélites do sistema solar, em
tamanho relativo ao seu primário.
satélite |
Raio do satélite (km) |
primário |
Raio do primário (km) |
raio do primário ------------ raio do satélite |
Caronte |
600 |
Plutão |
1.142 |
1,90 |
Lua |
1.738 |
Terra |
6.378 |
3,67 |
Tritão |
1.360 |
Netuno |
25.269 |
18,58 |
Titã |
2.575 |
Saturno |
60.268 |
23,41 |
Tabela 10.2. Os quatro maiores satélites do sistema solar, em tamanho
relativo ao seu primário.
Como a distância entre a Terra e a Lua varia de um mínimo de 364.300 km (quando
a Lua está no perigeu) a um máximo de 406.600 km (quando a Lua está no apogeu),
a distância do centro da Terra ao centro de massa do sistema varia
correspondentemente de 4.420 km (Lua no perigeu) a 4.940 km (Lua no apogeu). A
figura 10.19 mostra de forma esquemática o exposto.
Figura 10.19. Posição do centro de massa do sistema Terra-Lua
O movimento real da Lua ao redor da Terra, descrevendo a sua órbita, é
extremamente complicado e se constitui num dos problemas mais difíceis da
Mecânica Celeste. A razão fundamental de tal dificuldade se prende ao fato de
que o movimento da Lua é muito perturbado pela ação do Sol (a Lua é o satélite
natural mais próximo do Sol), bem como pelo fato de que, como a Lua está muito
próxima da Terra, nos é possível observar as pequenas aberrações no movimento,
aberrações estas que não nos são perceptíveis nos corpos mais distantes.
A órbita não perturbada da Lua em torno da Terra é uma elipse, na qual a Terra
ocupa um dos focos. A figura 10.20 mostra, de forma esquemática, a órbita da
Lua em torno da Terra, destacando alguns parâmetros importantes.
Figura 10.20. Órbita (com excentricidade muito exagerada) da Lua em
torno da Terra, como vista pelo pólo norte da eclíptica.
A distância média da Lua (que é igual ao semi-eixo maior da elipse) é da ordem
de 384.300 km. A distância no perigeu é da ordem de 364.300 km enquanto que a
do apogeu é de 406.600 km.
O plano da órbita da Lua não coincide com o plano da eclíptica que, como
sabemos, é o plano da órbita da Terra ao redor do Sol. Esta é a razão pela qual
não se tem um eclipse solar e um eclipse lunar todos os meses. A inclinação
média do plano da órbita da Lua sobre o plano da eclíptica é da ordem de 5
graus e 9 minutos de arco. A figura 10.21 mostra, em perspectiva, o exposto,
enquanto que a figura 10.22 mostra o mesmo, porém de perfil.
Figura 10.21. Plano da órbita da Lua e plano da eclíptica.
Figura 10.22. Plano da órbita da Lua e plano da eclíptica.
A Lua, da mesma forma que a Terra, também gira sobre um eixo imaginário que
passa pelo seu centro. Este eixo forma com o plano da eclíptica um ângulo de 1
grau e 32 minutos e com o plano da órbita da Lua um ângulo de 6 graus e 41
minutos. A figura 10.23 mostra o exposto.
Figura 10.23. Vista de perfil dos planos da eclíptica e da órbita da
Lua. Indicada a inclinação do eixo de rotação da Lua.
O tempo que a Lua leva para executar uma rotação completa sobre o seu eixo é
igual ao tempo que ela leva para dar uma volta completa em torno da Terra.
Devido a isto e aos sentidos dos movimentos de rotação da Lua em torno do seu
eixo e de revolução em torno da Terra, a Lua nos apresenta sempre a mesma face.
A dita face oculta da Lua nunca nos é visível da Terra. Todo o conhecimento
adquirido da face oculta da Lua se origina através dos vôos de naves espaciais,
tripuladas ou não.
Para melhor entendermos o fenômeno, a figura 10.24 mostra as posições
sucessivas de um corpo em rotação em relação a uma referência.
Figura 10.24. Posições sucessivas de um corpo em rotação, em relação a
uma referência. Observar a posição da marca em relação à referência.
A figura 10.25 mostra as posições sucessivas de um corpo animado de movimento
de rotação e simultaneamente de movimento de revolução (translação) em torno de
um outro, com as velocidades de rotação e revolução com sentidos e valores tais
a se obter a chamada rotação síncrona. Neste caso, como o próprio nome sugere,
o tempo que o corpo leva para dar uma volta sobre si mesmo é igual ao tempo que
ele leva para dar uma volta completa sobre o outro.
O tempo que a Lua leva para executar uma volta completa em torno do seu eixo,
com relação às estrelas distantes e que é igual ao tempo que ela leva para dar
uma volta completa em torno da Terra, também em relação às estrelas distantes,
é da ordem de 27,32 dias e é chamado mês sideral (ou período sideral). Assim, a
cada 27,32 dias a Lua volta, aproximadamente, a ocupar no céu, em relação às
estrelas distantes, a mesma posição.
Figura 10.25. Posições sucessivas de um corpo animado de movimento de
rotação e revolução simultâneos e de tal modo que o período de rotação é igual
ao período de revolução. Observar a posição da marca em relação à referência e
comparar com a figura 6. Observar que a marca aponta sempre para o corpo
central.
Entretanto, decorrido este intervalo de tempo, a Lua não apresenta a mesma fase
que tinha no início do período, isto é, supondo que no início do período
tínhamos Lua nova, após decorridos 27,32 dias a Lua não será nova mas estará em
quarto minguante. Isto se deve ao fato de que a Terra também se desloca em
torno do Sol. Assim, para que a Lua volte a ter a mesma fase, decorre um
intervalo de tempo um pouco maior, de 29,53 dias e este período é chamado de
mês sinódico (ou período sinódico).
A figura 10.26 mostra, de forma esquemática, o mecanismo envolvido nos meses
sideral e sinódico.
Figura 10.26. Mecanismo dos meses sideral e sinódico.
A órbita da Lua apresenta ainda mais duas particularidades importantes: a
regressão dos nodos e a rotação da linha das ápsides.
A figura 10.27 mostra, de forma esquemática, a regressão dos nodos. Na figura,
o observador se encontra no lado do pólo norte da eclíptica e se admite que o
plano da figura é o plano da eclíptica. A linha cheia representa a secção da
órbita "acima" e a linha tracejada a secção da órbita
"abaixo" do plano da eclíptica.
Figura 10.27. Regressão dos nodos. O intervalo de tempo que os nodos
levam para dar uma volta completa é de 18,61 anos.
A figura 10.28 mostra, de forma esquemática, a rotação da linha das ápsides
(linha que une o apogeu ao perigeu). A órbita da Lua foi representada por uma
elipse de excentricidade muito maior do que a real, para melhorar a clareza. O
observador se encontra do lado do pólo norte da Lua, observando
perpendicularmente ao plano da órbita da Lua.
Figura 10.28. Rotação da linha das ápsides. O intervalo de tempo que a
linha das apsides leva para dar uma volta completa é de 8,85 anos.
Devido ao fato da Lua girar em torno da Terra e desta girar em torno do Sol, as
posições relativas Sol-Terra-Lua variam a cada instante. Por causa desta
mudança de posição relativa é que ocorrem as fases da Lua, quando vistas da
Terra (bem como as fases da Terra, quando vista da Lua), bem como os eclipses
lunares e solares.
A figura 10.29 mostra, de forma esquemática, a órbita da Lua em torno da Terra,
como vista acima do plano da eclíptica (pelo pólo norte da eclíptica). Na
figura estão indicadas as diversas fases da Lua. A figura 10.30 mostra a aparência
da Lua para um observador terrestre, tanto no hemisfério norte quanto no
hemisfério sul.
Figura 10.29. Fases da Lua.
Figura 10.30. Aparência da Lua, como vista pelos observadores dos
hemisférios norte e sul.
Os eclipses do Sol ocorrem quando a Lua se interpõe entre o Sol e a Terra, isto
é, quando o Sol, a Lua e a Terra estão em linha reta (ou quase).
A figura 10.31, fora de escala, mostra a idéia básica.
Figura 10.31. Mecanismo básico de um eclipse do Sol.
Da figura é evidente que um eclipse do Sol só pode ocorrer durante a Lua Nova
(ou Novilúnio).
Também da figura é fácil se observar que a Lua projeta sobre a superfície da
Terra, dois cones: o cone de sombra e o cone de penumbra.
Para os observadores que se encontram dentro do cone de sombra o eclipse é
total, isto é, o disco da Lua encobre completamente o disco do Sol. Já para os
observadores que se encontram dentro do cone de penumbra, mas fora do cone de
sombra, o eclipse é parcial, isto é, o disco da Lua encobre somente parte do
disco do Sol. Finalmente, para os observadores que se encontram fora dos cones
de sombra e penumbra não ocorre eclipse nenhum.
Um eclipse do Sol só pode ocorrer quando a Lua estiver num dos seus nodos (o
ascendente ou o descendente), ou muito próximo deles e simultaneamente o Sol, a
Lua e a Terra estiverem em alinhamento (ou quase), ou seja, a linha dos nodos
estiver apontando para o Sol e a Lua estiver passando pelo nodo voltado para o
Sol.
Para melhor esclarecer a idéia, a
figura 10.32 mostra uma situação em que a Lua passa "entre" o Sol e a
Terra e não ocorre um eclipse do Sol.
Figura 10.32. Exemplo de situação em que não há eclipse do Sol, apesar
de se ter Lua Nova.
A figura 10.33 mostra, de uma forma mais geral, as condições necessárias para
que ocorra um eclipse do Sol.
Figura 10.33. Condições para se ter um eclipse do Sol.
Devido às dimensões do Sol e da Lua, bem como da distância entre eles, o cone
de sombra da Lua tem um comprimento aproximado de 374.000 km. A figura 10.34
mostra o exposto.
Figura 10.34. Cone de sombra da Lua.
Como a distância da Terra a Lua varia de 364.300 km a 406.600 km, então, se ao
ocorrer um eclipse do Sol, a distância da Terra a Lua for menor do que 374.000
km, haverá pontos na superfície da Terra em que o eclipse será total. A figura
10.35 ilustra o exposto.
Figura 10.35. Eclipse total do Sol.
Por outro lado, se essa distância for maior do que 374.000 km, então não haverá
nenhum ponto da superfície da Terra em que o eclipse seja total. Temos então o
que se chama de eclipse anular, isto é, o disco da Lua não consegue obscurecer
completamente o disco do Sol restando, ao redor do disco da Lua, um fino anel
luminoso, pertencente ao disco solar. A figura 10.36 ilustra esta condição,
enquanto que a figura 10.37 mostra a aparência dos discos lunar e solar, como
vistos por um observador terrestre localizado na reta Sol-Lua-Terra.
Figura 10.36. Condições para a ocorrência de um eclipse anular do Sol.
Figura 10.37. Aparência de um eclipse anular do Sol.
Devido às características dos movimentos da Lua em torno da Terra e da Terra em
torno do Sol, todos os anos ocorrem, sem falta, dois eclipses do Sol. Em casos
especiais, dentro de um mesmo ano podem haver até quatro eclipses do Sol e, em
casos especialíssimos, cinco.
É importante se ressaltar que se entende que há um eclipse do Sol sempre que o
cone de sombra e/ou o cone de penumbra da Lua atingem algum ponto da superfície
terrestre.
De forma similar ao que ocorre por ocasião de um eclipse solar, um eclipse da
Lua somente ocorre quando o Sol, a Terra e a Lua estiverem em linha reta (ou
quase). Também neste caso a Lua precisa estar num dos seus nodos (ou muito
próximo dele) e a linha dos nodos precisa estar apontando na direção do Sol (ou
quase).
A figura 10.38 apresenta, de forma esquemática, o mecanismo básico do fenômeno.
Figura 10.38. Mecanismo básico de um eclipse lunar.
Da figura, é evidente que um eclipse lunar somente pode ocorrer durante o
plenilúnio (Lua cheia).
Comparando-se a figura 10.38 com a figura 10.31, verifica-se facilmente que o
mecanismo básico dos eclipses lunares é o mesmo que o dos eclipses solares.
Da mesma forma que para a Lua, a Terra também projeta, no espaço, dois cones; o
cone de sombra e o cone de penumbra. Devido às maiores dimensões da Terra e da
distância Terra-Sol, o cone de sombra da Terra é maior do que o da Lua,
atingindo um comprimento da ordem de 1.380.000 km, conforme mostrado na figura
10.39.
Figura 10.39. Cone de sombra da Terra.
Na distância em que se encontra a Lua, o cone de sombra da Terra tem a forma de
um disco com um diâmetro da ordem de 9.200 km, que é maior do que o diâmetro da
Lua, que é da ordem de 3.476 km. Desta forma, a sombra da Terra pode cobrir
completamente a Lua, o que não acontece por ocasião dos eclipses solares, onde
a sombra da Lua pode cobrir no máximo um disco de uns 270 km de diâmetro na
superfície da Terra.
Devido aos tamanhos relativos da Lua e dos cones de sombra e penumbra da Terra
podemos ter três tipos de eclipses lunares; o eclipse total, o eclipse parcial
e os chamados eclipses penumbrais.
No eclipse total a Lua mergulha totalmente no cone de sombra da Terra, como
mostrado na figura 10.40.
Figura 10.40. Eclipse total da Lua.
No eclipse parcial a Lua mergulha parcialmente no cone de sombra da Terra,
ficando o restante do disco lunar imerso no cone de penumbra, com mostrado na
figura 10.41.
Figura 10.41. Eclipse parcial da Lua.
Já nos eclipses penumbrais a Lua mergulha, no todo ou em parte, no cone de
penumbra da Terra ocorrendo então os chamados eclipses penumbrais totais ou
parciais, respectivamente, como mostrado nas figuras 10.42 (a) e (b).
Figura 10.42. Eclipses penumbrais da Lua.
A explicação para o fato de não termos, a cada Lua cheia, um eclipse da Lua é a
mesma que para o fato de não termos a cada Lua nova um eclipse do Sol, ou seja,
isto ocorre pelo fato de que a Lua não revoluciona em torno da Terra no mesmo
plano em que esta revoluciona em torno do Sol, como já visto.
Devido às características do movimento da Lua em torno da Terra e desta em torno
do Sol, pode acontecer que num determinado ano não ocorra nenhum eclipse da
Lua, podendo acontecer no máximo dois e em casos especialíssimos três. Assim,
os eclipses da Lua são mais raros do que os do Sol.
A Terra e a Lua, apesar de apresentarem uma gênese comum, como é mais aceito
atualmente, e de apresentarem consequentemente certas semelhanças, também
apresentam algumas diferenças marcantes. Neste item apresentaremos alguns
aspectos físicos da Lua que poderão ser facilmente comparados com os da Terra,
vistos no capítulo anterior.
A partir da massa e do raio da Lua pode-se determinar a sua massa específica
média, e esta resulta ser da ordem de 3.370 kg/m3 (3,37 g/cm3).
As missões lunares que recolheram amostras das rochas da superfície lunar
mostraram serem estas de composição basáltica, muito semelhante as rochas
basálticas terrestres, com uma massa específica média da ordem de 3.000 kg/m 3.
Desta forma, a massa específica da Lua não pode aumentar muito drasticamente em
direção ao seu centro, como acontece com a Terra.
Apesar de a Lua ser um corpo sismicamente sereno, uma vez que os
"lunamotos" dificilmente atingem o nível 2 na escala de Richter (na
Terra chegam a 8), em decorrência de estudos sísmicos feitos na Lua por
estações sismológicas lá deixadas foi possível se elaborar um modelo para a
estrutura da Lua, que é o mostrado na figura 10.43.
O núcleo sólido é composto de rochas (não é metálico como o da Terra), de massa
específica não muito superior a 3.500 kg/m 3.
O manto é composto de rochas parcialmente fundidas, de massa específica da
ordem de 3.500 kg/m 3, e a crosta é composta de rochas
predominantemente basálticas, similares às rochas da crosta terrestre.
Figura 10.43. Modelo da estrutura da Lua.
Os acidentes mais notáveis da face da Lua são sem dúvida as crateras, a grande
maioria das quais são o resultado de impactos meteoríticos ocorridos, em sua
grande parte, nos primórdios da história da Lua, se bem que em alguns casos
existam crateras de origem vulcânica. A figura 10.44 mostra a face visível da
Lua em seu quarto minguante.
Na
figura 10.44 pode-se observar regiões mais escuras (os "mare"), pouco
craterizadas, bem como regiões mais claras, mais intensamente craterizadas.
Figura 10.44. Face visível da Lua.
A figura 10.45 mostra a face oculta da Lua, onde se pode notar a intensa
craterização, bem maior do que a da face visível. Pode-se notar também que as
regiões escuras são pequenas se comparadas aquelas da face visível.
Figura 10.45. A face oculta da Lua.
As maiores concentrações de crateras se encontram nas chamadas Terras Altas
(Highlands), que se apresentam ao telescópio com uma cor mais clara. As Terras
Altas apresentam uma elevação média de 3 km em relação às chamadas Terras
Baixas (Lowlands), também conhecidas como "mares" (maria em latim; o
plural é mare).
A figura 10.46 mostra uma das mais famosas crateras da Lua, a cratera de
Copérnico, facilmente visível com um pequeno telescópio, enquanto que a figura
10.47 mostra o paredão norte da mesma cratera, em maior ampliação.
Figura 10.46. A cratera de Copérnico.
Figura 10.47. Paredão norte da cratera de Copérnico.
Os mares lunares, que evidentemente não contém o menor vestígio de água, são
regiões relativamente planas, que se apresentam ao telescópio com uma cor mais
escura e com pouca craterização. A figura 10.48 mostra a aparência típica de um
mar lunar, na qual se pode notar a forma aproximadamente circular e a pouca
craterização, quando comparada às regiões vizinhas.
Figura 10.48. Aparência típica de um mar lunar.
Dos 36 "mare" conhecidos, somente 4 se encontram na face oculta.
Vários mares têm a forma aproximadamente circular (que é típica) com diâmetros
variando de 300 km a 1.000 km. Acredita-se que, no passado, impactos
meteoríticos relativamente grandes fenderam a crosta da Lua e que lava do
interior da mesma subiu à superfície preenchendo a cratera resultante do
impacto, originando desta forma os mares.
A
tabela 10.3 lista os grandes mares lunares, que compreende 1 "oceano"
e 22 "mares", enquanto que a tabela 10.4 lista os pequenos mares
lunares, que compreende 5 "lagos", 4 "pântanos" e 4
"baías".
Maria |
Mares |
Oceanus Procellarum |
Oceano das Tormentas |
Mare Aestatis |
Mar do Verão |
Mare Anguis |
Mar das Serpentes |
Mare Australe |
Mar do Sul |
Mare Cognitum |
Mar do Conhecimento |
Mare Crisium |
Mar das Crises |
Mare Fecunditatis |
Mar da Fecundidade |
Mare Frigoris |
Mar do Frio |
Mare Humboldtianum |
Mar de Humboldt |
Mare Humorum |
Mar da Umidade |
Mare Imbrium |
Mar das Chuvas |
Mare Ingenii |
Mar do Engenho |
Mare Marginis |
Mar Marginal |
Mare Moscoviensae |
Mar de Moscou |
Mare Nectaris |
Mar do Néctar |
Mare Nubium |
Mar das Nuvens |
Mare Orientale |
Mar Oriental |
Mare Serenitatis |
Mar da Serenidade |
Mare Smythii |
Mar de Smyth |
Mare Spumans |
Mar Espumante |
Mare Tranquilitatis |
Mar da Tranquilidade |
Mare Undarum |
Mar das Ondas |
Mare Vaporum |
Mar dos Vapores |
Tabela 10.3. Lista dos grandes mares lunares.
Maria (Lacus, Palus, Sinus) |
Mares (Lagos, Pântanos, Baías) |
Lacus Mortis |
Lago da Morte |
Lacus Somniorum |
Lago dos Sonhos |
Lacus Veris |
Lago da Primavera |
Lacus Autumni |
Lago do Outono |
Lacus Aestatis |
Lago do Verão |
Palus Somni |
Pântano do Sono |
Palus Nebularum |
Pântano das Doenças |
Palus Putredinis |
Pântano da Podridão |
Palus Epidemiarum |
Pântano das Epidemias |
Sinus Aestuum |
Baía Fervente |
Sinus Iridum |
Baía do Arco-Íris |
Sinus Medii |
Baía Central |
Sinus Roris |
Baía do Orvalho |
Tabela 10.4. Lista dos pequenos mares lunares.
Além das crateras e mares, que são os acidentes mais notáveis da superfície da Lua,
pode-se notar, principalmente nas terras altas, outros acidentes, tais como
cordilheiras e canyons. As montanhas mais altas da Lua chegam a se elevar a
mais de 9.000 m acima das regiões adjacentes.
CAPÍTULO 11
Planetas
Terrestres
Marcos Boehme
Desde que as dimensões e composição exatas dos planetas se tornaram conhecidas,
graças às sondas espaciais, ficou evidente que eles podem ser divididos em
classes muito diferentes entre si, como podemos ver pela tabela comparativa,
abaixo:
nome |
distância ao Sol (UA) |
diâmetro (km) |
densidade (g/cm3) |
composição |
Mercúrio |
0,4 |
4.900 |
5,4 |
metais, rochas |
Vênus |
0,7 |
12.100 |
5,2 |
metais, rochas |
Terra |
1,0 |
12.700 |
5,5 |
metais, rochas |
Marte |
1,5 |
6.800 |
3,9 |
metais, rochas |
Júpiter |
5,2 |
143.900 |
1,3 |
gás (H2, He) |
Saturno |
9,5 |
120.500 |
0,7 |
gás (H2, He) |
Urano |
19,2 |
51.100 |
1,3 |
gás (H2, He) |
Netuno |
30,1 |
50.500 |
1,6 |
gás (H2, He) |
Plutão |
39,5 |
2.300 |
2,1 |
gelo (N2, CH4) |
Tabela 11.1. Características dos planetas.
Na tabela 11.1, vemos que os quatro primeiros planetas são pequenos e feitos de
material mais denso, ao passo que os quatro seguintes são grandes, e compostos
de material mais volátil. O último, Plutão, é estranho aos dois grupos; talvez
seja o único representante de um grupo à parte.
A classificação mais aceita sobre os corpos que compõem o sistema solar é:
estrelas, das quais temos uma representante, o Sol; planetas, dos quais
dispomos de nove, que por sua vez podem ser subclassificados em terrestres ou
rochosos (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte), jovianos ou gasosos (Júpiter,
Saturno, Urano e Netuno) e plutonianos ou gelados (Plutão); e os pequenos
corpos: asteróides, que são corpos com órbita independente em torno do Sol,
originados no cinturão entre Marte e Júpiter; satélites, que orbitam os
planetas, e dos quais conhecemos 63; e cometas, que são feitos de gelo e se concentram
nas fronteiras do sistema solar, formando uma imensa nuvem, que deve contar com
trilhões desses corpos.
Figura 11.1. Dimensões relativas entre os planetas e o Sol.
Aqui, trataremos de planetas terrestres. A família do planetas terrestres é
composta por quatro planetas desse tipo, com características comuns: Mercúrio,
Vênus, Terra e Marte. Estes planetas são densos (sua densidade varia de 3,9
gramas por centímetro cúbico, no caso de Marte, a 5,5 no caso da Terra).
Figura 11.2. Estrutura interna da Terra, típica dos planetas rochosos.
A sua composição é preponderantemente de rochas e metais, possuem crosta sólida
e contém pouquíssima matéria em estado gasoso; suas atmosferas são muito finas
e praticamente sem importância em relação ao resto do planeta
O motivo pelo qual são constituídos dessa maneira é a sua proximidade com o
Sol. Quando o sistema solar se formou, a maior parte da matéria que o formava
era de gás hidrogênio e hélio. A um certo tempo, a nuvem que se tornará o nosso
sistema entrou em colapso, e o seu centro se transformou em uma estrela. O que
aconteceu em seguida é que o Sol simplesmente soprou os gases leves para a
parte externa do sistema solar, e o que sobrou foram apenas uns restos de
rochas e metais, que formam agora os planetas terrestres, sobre os quais
entraremos em detalhes a seguir.
Figura 11.3. Órbitas dos planetas do sistema solar.
Mercúrio é o menor dos planetas terrestres e o mais próximo do Sol, o que o
torna um planeta bastante quente. A temperatura máxima de Mercúrio, que é
atingida quando este planeta atinge seu ponto mais próximo do Sol, é de 430
graus Celsius. No entanto, este não é o planeta mais quente do sistema solar.
Este planeta não tem atmosfera, não havendo, assim, nenhum gás que possa
armazenar e conservar o calor durante a noite mercuriana, tanto por causa do
calor do Sol, que acelera as moléculas e átomos leves, como por causa da baixa
gravidade do planeta. Como consequência, a temperatura desce a -180
graus, pouco antes do nascer do Sol. Este planeta tem então o recorde de
amplitude térmica do sistema solar: em um ponto no equador, a temperatura pode
variar 600 graus em um dia mercuriano de 60 dias terrestres.
A órbita de Mercúrio é bastante excêntrica, pois no periélio sua órbita chega a
46 milhões de quilômetros do Sol, contra 70 milhões no afélio, fato este que
causa um efeito pronunciado sobre suas temperaturas de superfície. Mercúrio
possui um ano de 89 dias terrestres e um período de rotação de 59 dias, o que
quer dizer que, quando gira duas vezes em torno do Sol, deu três voltas em torno
de si mesmo. Assim, Mercúrio, no periélio, chega a dois terços da distância que
o separa do Sol no afélio, e possui um dia que é de dois terços a duração de
seu ano. Esta coincidência é consequência da influência gravitacional do Sol,
pela ação do efeito de maré. O Sol, gigantesco, impõe marés sólidas a esse
planeta, travando a sua rotação pelo atrito gerado entre as camadas de
Mercúrio. Um fenômeno parecido ocorre entre a Lua e a Terra.
Até março de 1974, quase nada se conhecia sobre esse planeta, quando a sonda
Mariner 10 sobrevoou Mercúrio pela primeira vez. Suas fotografias revelaram um
planeta repleto de crateras, e desde então ele foi considerado como sendo
similar à Lua.
Pelo lado de fora, ele é muito parecido com a Lua, ou seja, crivado de crateras
de impacto. Possui crateras enormes, chamadas de bacias. A maior delas é a
bacia Caloris, com 1.300 quilômetros de diâmetro. É o acidente mais
impressionante de Mercúrio: as proporções gigantescas de Caloris são a marca do
impacto de um asteróide excepcional, da ordem de 30 quilômetros, talvez. O
estrago que esse asteróide causou foi tão grande que criou cadeias de montanhas
concêntricas, formando anéis em torno de Caloris. Do outro lado de Mercúrio, as
ondas de choque se propagaram a ponto de criar fraturas, resultado da
concentração das ondas sísmicas do impacto. Suas maiores crateras são chamadas
de Rodin, Goethe, Tolstoi e Beethoven, cada uma com centenas de quilômetros de
diâmetro. Suas demais formações são as planícies, como Borealis Planitia e
Subkou Planitia, e escarpas, como Santa Maria Rupes e Discovery Rupes.
Mercúrio é bastante denso, com uma densidade de 5,4 gramas por centímetro
cúbico. Isto quer dizer que possui um núcleo muito denso e grande, provavelmente
feito de ferro e níquel. Sua composição explicaria a existência de fendas em
sua superfície: nos estágios iniciais de formação desse planeta, ele era
incandescente, e, à medida que foi perdendo calor para o espaço, o metal
encolheu e a crosta desabou, provocando fendas profundas e enrugamentos.
No mais, sua superfície é coberta de poeira escura, e não possui sinais de água
em movimento. Mas foram descobertas, em 1991, regiões que têm grande capacidade
de reflexão, que parecem ser calotas polares, escondidas em crateras nos pólos
de Mercúrio.
Vênus é o planeta mais quente do sistema solar. Possui uma atmosfera
incrivelmente espessa, com nuvens muito brancas, feita de gás carbônico a 97%,
e que geraram efeito estufa descontrolado. Assim, este planeta tem uma
temperatura superficial de 460 graus Celsius, que é mais ou menos uniforme em
todos os pontos do planeta, graças ao efeito estufa. Contém certa quantidade de
enxofre, o que pode causar chuvas ácidas, de ácido sulfúrico. Essa atmosfera
exerce no solo uma pressão 92 vezes maior do que na Terra, o que quer dizer que
uma pessoa, exposta à atmosfera de Vênus, sem blindagens, seria esmagada.
Vênus é considerado um planeta gêmeo da terra, pois fatores importantes, tais
como tamanho, gravidade, densidade são muito parecidos com os da Terra. No
entanto, também existem grandes diferenças entre estes dois planetas: Vênus não
possui mares, e possui uma crosta relativamente estática, que evolui como uma
única placa tectônica. E ainda mais importante: Vênus rotaciona em torno de si
mesmo no sentido inverso ao do resto dos planetas, e seu dia (de 243 dias) é
maior do que seu ano (de 225 dias). Este é um fato que ainda não possui
explicação razoável, mas provavelmente está relacionado com fatos ocorridos
durante a origem deste planeta.
Graças à sondas com radar, foi possível compor mapas precisos de sua
superfície, porque a densa atmosfera não permite sua observação direta. Foi
descoberto que planícies cobrem 70% da superfície de Vênus, enquanto depressões
ocupam 20% e planaltos e montanhas ocupam 10% da superfície total deste
planeta. Conhecem-se três maciços principais, batizados de Afrodite, Ishtar e
Beta.
A Terra de Ishtar é um grande platô, situado perto do pólo norte de Vênus, e em
sua parte ocidental encontra-se a cadeia Maxwell de montanhas, o ponto
culminante de Vênus, com 11 mil metros acima do nível médio venusiano. Outro
platô, ainda mais extenso, a Terra de Afrodite, possui 9.600 quilômetros de
largura, se localiza perto do equador, e possui alguns picos com 8 quilômetros
de largura. A partir de sua extremidade oriental, estende-se um grupo de
grandes canyons (chamados de "chasmas") por cerca de 5.000
quilômetros. Alguns deles fendem a crosta a uma profundidade de 2,9 quilômetros
abaixo do nível médio do planeta, como é o caso do mais profundo, Artemis
Chasma.
Recentemente, a missão Magalhães realizou um mapeamento mais completo da superfície
de Vênus, revelando que a crosta deste planeta é basicamente de origem
vulcânica. Montanhas, como Ozza Mons e Theia Mons mostram indícios de atividade
recente, por exemplo. A sonda Magalhães revelou uma grande variedade de tipos
de relevo existente em Vênus, como a maior cratera desse planeta, Mead,
diâmetro de 275 km, ou estranhos domos em forma de panqueca com um buraco
central em Alfa Regio (que são vulcões, cuja lava fina sai por este orifício),
ou Eistla Regio, um terreno elevado repleto de fraturas, chamado de Tesserae,
ou ainda o canal Hildr, de 7.000 km de extensão. Os resultados dessa missão
ainda estão sendo estudados, e mais novidades sobre Vênus devem surgir no
futuro.
A Terra é o planeta que se encontra à distância certa ao Sol para ter uma
enorme quantidade de água em estado líquido, na forma de rios, lagos e mares.
Sua temperatura e pressão propicia a existência do ponto triplo da água, ou
seja, a água pode ser encontrada nos três estados, com pequenas variações no
ambiente.
Figura 11.4. O ponto triplo da água.
Embora a molécula da água seja leve, a Terra possui gravidade maior e é fria o
suficiente para que a água não escape do planeta. É justamente a água que
possibilitou o aparecimento da vida na Terra. É a água, junto com o vento, a
responsável pela erosão, causadora do desgaste e destruição da maioria das
crateras da Terra. As crateras são a marca registrada em todos os outros
planetas terrestres, inclusive a Lua. Atualmente, todas as 200 crateras ainda
perceptíveis de nosso planeta sofrem pesadamente com a erosão, e apenas as mais
jovens, como a cratera meteorítica do Arizona, de 50.000 anos de idade e 1,2 km
de largura, estão bem definidas. A maior delas, como a de Chicxulub, no México,
que possui mais de 200 km de largura, só foi descoberta recentemente (em 1991),
graças a medições gravimétricas do solo da região, já que ela está
completamente soterrada. Acredita-se que foi o impacto causador dessa cratera o
responsável pelo desaparecimento dos dinossauros, já que seu tamanho é grande o
suficiente e sua idade é a correta (65 milhões de anos).
Outro fenômeno interessante neste planeta é a deriva continental. A crosta da
Terra é fina, e seu interior é suficientemente aquecido para que existam placas
tectônicas, que se chocam entre si, provocando cadeias montanhosas de
enrugamento, como o Himalaia e os Alpes, fenômeno que não se repete em nenhum
outro planeta. Há centenas de milhões de anos atrás, todos os continentes
estavam reunidos num só, chamado Pangea, e consequentemente, o único oceano
existente se chamava Panthalassa. Esse fenômeno se repete periodicamente, e no
futuro os continentes deverão reunir-se novamente, num fenômeno cíclico. No
futuro mais imediato, no entanto (ou seja, dezenas de milhões de anos), a
Califórnia deverá separar-se do continente americano, o Mediterrâneo e o Mar
Vermelho encolherão, a Austrália se aproximará da Ásia, e a África se separará
da sua região oriental, que vai desde a Etiópia até o Moçambique.
O globo terrestre apresenta ainda uma anti-simetria em relação ao equador: os
continentes ocupam no hemisfério norte uma área duas vezes maior que no sul;
inversamente, o pólo norte repousa no oceano, enquanto o pólo sul se localiza
num continente. Esta pode ser uma explicação para o fato das tempestades no
hemisfério norte serem mais violentas: os oceanos são um agente que ameniza o
clima, pois a água dos oceanos absorve as variações de calor com mais rapidez
que a terra dos continentes.
A essas particularidades de ordem física, acrescente-se ainda mais uma
característica importante: a Terra é o único astro conhecido aonde a vida se
desenvolveu. Esta é organizada predominantemente a partir de átomos leves e
relativamente abundantes, principalmente o carbono. Podemos dizer que a vida na
Terra é baseada em cadeias moleculares de carbono, que utilizam a água como
solvente. Também sabe-se que a vida influenciou a própria Terra, pois de outro
modo não haveria tanto oxigênio (21% da atmosfera) e tão pouco gás carbônico
(0,03%), ao contrário de Vênus e Marte, que possuem mais de 90% da atmosfera
composta de gás carbônico e quase nada de oxigênio.
A Lua é conhecida pelos seres humanos desde a pré-história, e sempre teve um
papel importante em mitos, além de ser o corpo celeste mais próximo da Terra.
No entanto, a Lua é única por vários outros aspectos. Por exemplo, sua origem é
difícil de explicar, pois é grande demais em relação à Terra.
Tradicionalmente,
eram consideradas três hipóteses para a formação da Lua:
No entanto, o projeto Apollo trouxe novas evidências quanto à origem da Lua, e
atualmente, as três teorias anteriores foram descartadas em favor de uma nova:
A Lua é coberta de crateras, e não tem nem atmosfera, nem água. Possui também
regiões cobertas de lava (solidificada) chamadas de mares. Esses mares são
visíveis da Terra a olho nu, facilmente, como zonas escuras. As zonas claras
são regiões de montanhas e crateras.
A Lua possui cadeias de montanhas, vales e, mais importante, crateras
imponentes. A maior cratera do lado visível é Clavius, que tem 275 quilômetros
de diâmetro. Mas as mais belas são as crateras Tycho, com 84 quilômetros, e Copernicus,
com 97 quilômetros. Estas duas crateras são jovens, e ainda apresentam marcas
do impacto que as formou: grandes raios, feitos de material ejetado por ocasião
do choque. Mas, do lado invisível da Lua, há uma bacia de impacto (similar à
bacia Caloris, de Mercúrio), chamada de Mare Orientale. Ele apresenta quatro
anéis concêntricos, com diâmetros de 320, 460, 650 e 850 quilômetros, e é a
formação mais impressionante da Lua.
Marte é um planeta bem menor que a Terra (tem cerca de metade do seu diâmetro),
mas, às vezes, é considerado mais parecido com a Terra do que Vênus. Em muitos
aspectos, isso é verdade: o dia marciano possui 24,5 horas; sua inclinação
axial é quase a mesma, o que quer dizer que Marte possui estações e zonas de
temperatura similares às da Terra; e possui também calotas polares. A sua
calota polar norte possui 850 quilômetros de diâmetro, e a calota do pólo sul,
400 quilômetros.
No entanto, existem aspectos de Marte que o tornam bastante diferente da Terra.
Sua atmosfera é feita de 95% de dióxido de carbono, e a pressão do ar na
superfície é 200 vezes menor que na Terra. Uma pessoa em Marte explodiria, por
causa da baixa pressão. Marte também não possui água em sua superfície: ela
está congelada debaixo da superfície, em forma de permafrost (um termo que se
refere ao solo da Sibéria, uma mistura permanente de gelo e terra). Se
colocássemos água líquida em sua superfície, ou ela ferveria e se transformaria
em gás, devido à baixa pressão, ou ela congelaria, já que a temperatura média
em Marte é de -27 graus Celsius. Mesmo sendo bastante fraca, a atmosfera de
Marte é capaz de sustentar nuvens, até mesmo ciclones. Na verdade, já foi
observada uma gigantesca tempestade de poeira, que se expandiu até obscurecer
praticamente todo o planeta. Outra curiosidade interessante é que Marte é
coberto de poeira de óxido de ferro (ferrugem), que é responsável por sua
famosa cor de tonalidade avermelhada.
Marte é também um planeta com grande variedade de terrenos. Possui terrenos de
crateras, regiões vulcânicas, campos de dunas, planícies geladas. Uma formação
notável é um gigantesco calombo em sua superfície, comparável a um continente:
é a projeção vulcânica de Tharsis, um escudo geológico formado há duzentos
milhões de anos atrás. É no Tharsis que estão os maiores vulcões de Marte:
Arsia Mons, Ascreaus Mons, Pavonis Mons (que é o ponto culminante de Marte, com
27 quilômetros acima do nível médio), e finamente Olympus Mons, que é o vulcão
mais impressionante, pois possui 550 quilômetros de diâmetro (isso faz com que
ele tenha uma área equivalente ao estado de São Paulo, ou o dobro da de
Portugal, por exemplo) e 23 quilômetros de altura, a contar de sua base. É o
maior vulcão de Marte e de todo o sistema solar, e só está mais abaixo de
Pavonis porque este se localiza em cima de um ponto mais elevado do maior
continente marciano, o Tharsis.
Também foram observados canais em Marte, cavados por água em estado líquido.
Parece que, quando Marte era mais jovem, possuía uma atmosfera maior, que era
capaz de manter uma temperatura e pressão maiores, suficientes para manter
lagos e rios. Com o tempo, Marte, por sua baixa gravidade, não foi capaz de
segurar essa atmosfera, que foi perdida gradativamente para o espaço. Como
consequência, a água em estado líquido sumiu, mas ainda existem os canais para
registrar o passado de Marte.
Uma outra formação impressionante é um canyon, escavado por água, que nasce no
Tharsis e se estende por 4.000 quilômetros. É o Vallis Marineris, mais
comprido, largo e profundo do que qualquer um encontrado na Terra. Sua largura
máxima é de 350 quilômetros, com uma profundidade de 6 quilômetros.
Marte possui dois satélites, ambos descobertos pelo astrônomo norte-americano
Asaph Hall, em 1.877. Ele chamou-os de Fobos (medo) e Deimos (terror), duas
entidades mitológicas que conduziam a carruagem de Marte, o deus da guerra.
Estes satélites são bastante pequenos, e orbitam Marte a uma distância bastante
pequena. Fobos, o satélite mais interno, orbita Marte a apenas 9.300 km de seu
centro, mais próximo de seu planeta do que qualquer outro satélite, enquanto
Deimos orbita a 23.000 km.
A superfície de Fobos é marcada por crateras. A maior delas, Stickney (em
homenagem à esposa de Hall), possui 10 km de largura. Graças ao seu pequeno
tamanho e gravidade, Fobos possui um formato irregular: é um elipsóide
triaxial, de 20 por 23 por 28 km. Fobos também exibe uma série de fendas em sua
superfície, causada possivelmente pela influência gravitacional de Marte, na
forma de efeitos de maré.
Deimos, ainda menor de Fobos, é outro corpo irregular, com dimensões de
10x12x16 km. No entanto, este difere de Fobos em aspectos importantes: não
possui grandes crateras e nem fendas em sua superfície. Além disso, ambos os
satélites parecem estar cobertos por uma fina camada de poeira, interceptada
enquanto caía em Marte.
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Figura 11.1. Satélites de Marte
Os satélites marcianos devem ser asteróides capturados, pois é improvável que Fobos
e Deimos tenham se formado na mesma época que Marte. Além disso, o grande
cinturão de asteróides se situa logo depois da órbita marciana.
CAPÍTULO 12
Planetas
Jovianos
Marcos Boehme
Existem
quatro planetas grandes e compostos principalmente de gás (hidrogênio e hélio),
características que os colocam na mesma família. Estes planetas são os
gigantescos Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, também chamados de jovianos.
Embora Plutão não seja um planeta gasoso como os jovianos, mas um planeta
gelado, ele foi incluído neste capítulo.
A hipótese que explica melhor a diferença de forma e constituição dos planetas
do nosso sistema nos diz que os planetas jovianos são constituídos dessa
maneira por causa de sua distância do Sol. Quando o Sol acendeu, expulsou os
gases e materiais voláteis para o exterior do sistema, material este que foi
capturado pelos planetas mais frios. Por causa disto, Júpiter é o maior planeta
do sistema solar: ele se localiza na fronteira do sistema solar aonde alguns
gases voláteis se congelam, e capturou mais matéria. Na região mais externa do
sistema solar, o calor do Sol não foi capaz de expulsar os gases leves, e estes
planetas acumularam a matéria expulsa do interior do sistema solar. Outra
característica interessante dos planetas gasosos é o fato de eles não possuírem
crosta, ou seja, não possuem uma camada exterior sólida, apenas atmosfera,
hidrosfera e núcleo gigantes.
Figura 12.1. Estrutura interna de Júpiter, típica dos planetas gasosos.
Júpiter é o maior planeta do sistema solar, maior do que todos os outros
planetas, asteróides, cometas e satélites reunidos, pois possui 318 vezes a
massa da Terra, e seu diâmetro é de 143.000 km. Também possui o campo magnético
mais poderoso do sistema solar, depois do Sol. Essa massa toda faz com que as
camadas interiores sejam pressionadas com muita força, o que faz com que, a uma
certa altura, os elétrons sejam espremidos dos átomos de hidrogênio. O
resultado é uma camada de hidrogênio com propriedades metálicas, o
"hidrogênio metálico", jamais reproduzido na Terra, pois exige
pressão de três milhões de atmosferas. Possivelmente, essa camada é a
responsável pelo campo magnético de Júpiter, associado à sua rápida rotação, de
apenas 9 horas e 50 minutos.
Tudo o que vemos de Júpiter é sua superfície gasosa, extremamente espessa. Ela
não é um simples envoltório de gases, como na Terra, mas uma verdadeira camada
do planeta, altamente complexa. O que quer dizer que é impossível pousar em
Júpiter: se alguma nave atravessar a camada de nuvens, irá penetrar por
milhares de quilômetros até ser esmagada pela alta pressão, ainda nas suas
camadas superiores.
Portanto, podemos considerar Júpiter como um planeta gasoso, composto em 95% de
gás hidrogênio e 4% de hélio (portanto, é deformável por sua própria rotação),
e que gira muito rapidamente, a cada 9 horas e 51 minutos. O resultado é que
Júpiter tem uma forma achatada, facilmente visível ao telescópio. Seu
achatamento é de 6%, ou seja, seu eixo equatorial é 6% mais comprido do que o
eixo polar.
Em Júpiter, podemos ver as nuvens da atmosfera se organizando em faixas claras
e escuras. As claras são chamadas de "zonas" e as escuras de
"cinturões". Os mais largos são as brilhantes zonas equatoriais norte
e sul, que juntos ocupam um oitavo da superfície de Júpiter, divididos por uma
estreita faixa escura, o cinturão equatorial. Mas a marca mais proeminente de
Júpiter é o cinturão equatorial norte, marcadamente escuro e destacado do disco
do planeta, e além disso é extremamente ativa, frequentemente apresentando
manchas ou projeções escuras para as zonas claras vizinhas. Seu irmão do
hemisfério oposto, o cinturão equatorial sul, é turbulento e variável, além de
possuir a famosa Grande Mancha Vermelha. Também são dignos de nota as zonas
tropicais sul (que é fortemente perturbado, e às vezes deformado, pela Grande
Mancha Vermelha) e norte e os cinturões temperados sul e norte.
Os cinturões e zonas não formam faixas perfeitamente uniformes em torno do
planeta, e variam de largura de um lugar para outro. Além disso, podem aparecer
manchas, claras ou escuras, ao longo dos cinturões, persistindo por períodos
maiores ou menores, formando um panorama em contínua mutação.
No entanto, existem compostos de outras substâncias em Júpiter, que fazem com
que este planeta apresente manchas e cinturões coloridos para um observador. Há
quantidades bastante razoáveis de metano, amônia, etano e acetileno, por
exemplo. Para complicar mais ainda, os planetas gasosos não rotacionam como um
corpo sólido, mas sim de maneira diferencial, ou seja, certas regiões giram
mais rápido do que outras, fazendo com que certos compostos se concentrem em
certas latitudes e se espalhem, formando os cinturões. Isto torna a mecânica
atmosférica de Júpiter ainda mais complexa.
Foi observada, há trezentos anos atrás, uma irregularidade no cinturão
equatorial sul, uma imensa mancha vermelha na superfície de Júpiter, que existe
até hoje, enquanto outras manchas, de colorações branca, preta ou vermelha têm
um tempo de vida bem menor, da ordem de meses ou anos. Atualmente, sabe-se que
a Grande Mancha Vermelha é uma região de alta pressão, que rotaciona contra o
sentido horário, sugando material de níveis inferiores por dentro e expelindo
por cima e por fora. Os detalhes exatos deste fluxo de material ainda são
desconhecidos. No entanto, se sabe que sua cor é devida aos gases de amônia e
metano, que refletem a cor vermelha e absorvem as outras. Esta mancha é extraordinária,
não só pelo seu tamanho (três vezes mais extensa que a Terra, com 43.000 km de
comprimento por 13.000 de largura), mas também por ser a única mancha de longa
duração
Outro fenômeno percebido em Júpiter é o fato dele emitir mais calor do que
recebe do Sol. Será que esta energia extra significa que há fusão nuclear no
seu interior, e em breve ele se transformará em uma estrela? Na verdade, não. A
Terra e outros planetas também fazem isto, devido ao calor residual que os
planetas retêm desde a formação do sistema solar. Para que Júpiter se
transformasse em uma estrela, transformando o nosso sistema em um sistema
binário, seria necessário que Júpiter tivesse uma massa cerca de cinquenta
vezes maior, para gerar fusão nuclear em seu centro.
Outro resultado inesperado da missão Voyager foi a descoberta de anéis de
partículas em torno de Júpiter, similar aos existentes em Saturno e Urano. É um
sistema de anéis bastante modesto, visto que só possui três componentes e é
feito de poeira microscópica, ao invés de grãos e blocos de gelo como os de
Saturno. O anel principal reúne a maior quantidade de material e é o mais
visível, enquanto que os demais são mais opacos e têm seu material bastante espalhado.
nome |
distância (103 km) |
largura (103 km) |
Halo |
100,0 - 122,8 |
22,8 |
Principal |
122,8 - 129,2 |
6,4 |
Gossamer |
129,2 - 214,2 |
85,0 |
Tabela 12.1. Os anéis de Júpiter.
Júpiter tem dezesseis satélites, que podem ser divididos em quatro grupos: o
dos quatro mais próximos, liderados por Amaltéia, todos pequenos; o dos quatro
satélites descobertos por Galileu, todos de grandes dimensões, dos quais três
são maiores que a Lua; e mais dois grupos de quatro satélites cada. Acredita-se
que estes dois últimos grupos se formaram de asteróides que se despedaçaram,
pois os satélites de seus grupos são muito próximos entre si e possuem órbitas
parecidas.
O grupo mais interno é composto dos satélites Amaltéia, o maior, descoberto em
1892, e dos satélites Métis, Adastréia e Tebe, descobertos em 1980 pelas sondas
Voyager. São todos satélites pequenos e irregulares, pois sua baixa massa e
gravidade não são capazes de tornar seus corpos muito esféricos. Os mais
próximos, Métis (com cerca de 40 km de diâmetro) e Adrastéia (dimensões de 26
por 20 por 16 km), estão próximos dos pequenos anéis de Júpiter, interferindo
na órbita de suas partículas. São, portanto, duas "luas pastoras" dos
anéis.
Amaltéia, descoberto no final do século XIX, foi o último satélite descoberto
por observação visual direta (os demais foram descobertas comparando
fotografias ou com sondas). Sua cor é avermelhada, provavelmente devido a enxofre
expelido pelos vulcões do satélite Io, e sua forma é muito alongada
(262x146x134 km), deformação causada pelo forte puxão gravitacional de Júpiter.
O quarto satélite interno é Tebe, com cerca de 100 km de diâmetro e pouco se
conhece sobre ele.
O próximo grupo, o dos satélites galileanos, é constituído por quatro satélites
grandes e bem conhecidos, descobertos por Galileu Galilei em sete de janeiro de
1610. Por ordem de afastamento, são Io, Europa, Ganimedes e Calisto, que são
nomes de personagens mitológicos que atraíram as paixões amorosas de Júpiter;
Io, Europa e Calisto eram belas ninfas e Ganimedes um belo rapaz.
Io possui 3.632 km de diâmetro, ligeiramente maior que a nossa Lua. Este
satélite é fortemente influenciado gravitacionalmente por Júpiter, de um lado,
e pelos demais satélites galileanos, de outro; por isso, sua superfície sofre
grande tensão, e a fricção resultante produz calor suficiente para que seu
núcleo seja liquefeito. Consequentemente, esse calor é liberado na crosta
através de vulcanismo. Uma das primeiras fotografias deste satélite mostra uma
nuvem de material em forma de guarda-chuva com 280 km de altura, ejetada por um
dos grandes vulcões ioanos; suas explosões são tão violentas que um mapa de Io
estaria irreconhecível em poucas décadas. Io apresenta uma coloração
vermelho-alaranjada, devido ao enxofre expulso do interior que recobre a maior
parte de sua superfície. Os maiores vulcões de Io são Pele (com 1.200 km de
largura), Loki e Prometeus.
A lua seguinte, Europa, é a menor das luas galileanas, e é também a única menor
que a nossa Lua, possuindo 3.126 km de diâmetro. Estranhamente, este satélite
praticamente não possui crateras ou relevo vertical, possuindo uma superfície
bastante lisa, com linhas escuras se entrecruzando e formando um padrão
bastante complicado. Suas formações predominantes no relevo são as
"linea" (uma linha escura ou brilhante, fina ou curva),
"flexus" (marcas alongadas e curvas) e "macula" (uma mancha
escura, às vezes irregular). Acredita-se que Europa apresente este relevo
devido a uma crosta de gelo, bastante fraturada, com as fraturas sendo
preenchida por gelo "sujo", misturado com material escuro.
O terceiro satélite galileano é Ganimedes, o maior dos satélites de Júpiter e
do sistema solar, é maior até do que Plutão e Mercúrio, com 5.268 km de
diâmetro. A primeira impressão que se tem de sua superfície é a sua semelhança
com a Lua, pela grande quantidade de crateras de vários tipos. No entanto, sua
superfície é composta, em grande parte, de gelo, possuindo menos crateras que a
Lua e com um terreno menos marcado e mais homogêneo. Em geral, existem dois
tipos de relevo em Ganimedes: o terreno densamente craterado, mais antigo e
escuro, porém formando regiões isoladas entre si (ilhas de crateras); e o
terreno mais recente e claro, formado por faixas de cavidades longas e
paralelas, como se extensas regiões de Ganimedes tivessem sido aradas. Para
descrever estas regiões, foi criado o termo "sulcus"; além da Terra,
Ganimedes é o único mundo do sistema solar que apresenta falhamento tectônico
lateral. A maior das regiões escuras deste satélite é Galileo Regio, que exibe
muitas crateras e cobre cerca de um sexto de toda a sua superfície (com um
diâmetro médio de 3.200 km), enquanto que o maior "sulcus" é Tiamat
Sulcus, que mede 2.000 km de comprimento por 150 de largura.
O último dos galileanos é Calisto, cuja superfície é bastante escura e composto
em maior parte de gelo. Calisto possui 4.806 km de diâmetro, quase do tamanho
de Mercúrio. Seu relevo parece ser bastante simples: gelo solidificado,
totalmente coberto de crateras antigas. Na verdade, Calisto parece ser o corpo
celeste mais pesadamente bombardeado que se conhece, com pouquíssimas
alterações geológicas que apagassem as crateras. Entretanto, existem conjuntos
de vários anéis concêntricos, dos quais o mais impressionante é Valhalla.
Valhalla é uma vasta estrutura, com uma mancha circular e brilhante no centro
com 600 km de diâmetro, cercada por dezenas de anéis, dos quais o mais exterior
possui 3.000 km de diâmetro. Esta foi a primeira bacia de impacto encontrada no
sistema jupiteriano, sendo comparada a Mare Orientale na Lua, Bacia Caloris em
Mercúrio e Hellas em Marte. O corpo que caiu em Calisto para produzir esta
formação esteve próximo de penetrar a crosta do satélite (se é que não o fez),
causando derretimento do gelo circundante e ondas de choque, com um
recongelamento relativamente rápido, conservando os anéis como resultado das
ondas de choque. Existem outras formações semelhantes, como Asgard, com metade
de seu tamanho, mas nada que rivalize com Valhalla.
Dos oito satélites restantes, todos são bastante pequenos, descobertos através
de fotografias. Os quatro primeiros possuem órbitas que os deixam de 11,1 a
11,7 milhões de km de Júpiter, cerca de 30 graus de inclinação ao equador de
seu planeta, todos orbitando no mesmo sentido da rotação de Júpiter. Na ordem,
eles são Leda, com 10 km, Himalia (o maior), com 170 km, Lisitéia, com 24 e
Elara, com 80.
Os quatro exteriores possuem órbitas que os deixam de 20,7 a 23,7 milhões de km
de Júpiter, cerca de 150 graus de inclinação ao equador jupiteriano e todos orbitando
no sentido contrário ao da rotação de Júpiter. Por ordem de distância, eles são
Ananke, com 20 km, Carme, com 30 km, Pasífae, com 36 km e Sínope, com 28 km de
diâmetro.
Estas duas famílias de satélites possuem características orbitais bastante
semelhantes entre si, e a grande distância em relação à Júpiter torna difícil
afirmar que os seus oito satélites exteriores se formaram ali mesmo.
Atualmente, se crê que estes sejam corpos capturados, cada família originária
de um corpo anterior que se partiu em quatro pedaços, antes ou depois de sua
captura por Júpiter. É possível que, num futuro distante, o Sol os arranque do
controle jupiteriano, dando-lhes um novo destino, ainda desconhecido.
Assim como Júpiter, Saturno possui uma rotação rápida (de 10 horas e 40
minutos) e diferencial, o que causa a formação de faixas e manchas em sua
atmosfera. Sua taxa de achatamento é ainda maior, de 11%, por causa de sua
densidade muito baixa (o que quer dizer que seu núcleo, feito de rochas e
metais, é pequeno). No entanto, como está mais distante do Sol, é menos
colorido e turbulento, pois é em parte a energia do Sol que provoca a
circulação atmosférica. Também apresenta cinturões, mas estes têm uma coloração
pouco distinta e fraca, tendendo para o amarelado. Os dois cinturões mais
evidentes são os equatoriais norte e sul, e os cinturões temperados norte e sul
são mais discretos. A aparência quase uniforme de Saturno é devida à uma camada
de névoa sobre o topo das nuvens subjacentes. Podem ser observadas grandes
manchas temporárias em Saturno, mas elas são raras em comparação, e a imagem
mental que se costuma fazer desse planeta é de uma grande bola alaranjada.
Recentemente, entre 1990 e 1991, foi observada a existência de um fenômeno
interessante: o surgimento de uma imensa mancha branca, que se expandiu até
cobrir um terço do equador de Saturno (ou seja, cerca de 200.000 quilômetros de
comprimento). Depois de algum tempo, começou a encolher e atualmente não é mais
visível.
De todos os planetas, Saturno é o mais parecido com Júpiter, por causa da
composição, tamanho e vários outros fatores. No entanto, existe algo que torna
Saturno diferente: são os espetaculares anéis de Saturno, os quais fazem que
este planeta seja apelidado de "jóia do sistema solar". Vistos num
bom telescópio, é possível perceber os anéis A e B e o vazio entre eles, a
divisão de Cassini. Os anéis se situam no plano equatorial do planeta, e são
feitos de inúmeros blocos e pedaços de gelo, cada um deles se comportando como
um mini-satélite diferente.
Posteriormente, foram sendo descobertos mais anéis menores, e as sondas
espaciais revelaram que o comportamento dos anéis é bastante complexo, com cada
um dos anéis grandes divididos em uma enorme quantidade de sub-anéis internos.
O mais largo e brilhante é o anel B, que possui uma largura de mais de 25.000
km, logo seguido pelo anel A, mais distante do planeta, com quase 15.000 km de
largura. O anel C é mais fraco que os dois anteriores, mas também é bastante
largo, e é mais próximo de Saturno que o anel B. Além desses anéis principais,
existem os anéis pequenos: o anel D, composto de partículas que orbitam pouco
acima da atmosfera de Saturno, muito pouco espesso e fraco; além dos anéis
principais, o anel F, que é fino e sofre a interferência de satélites próximos,
como Prometeu e Pandora; depois, o anel G, mais tênue que F, se situa entre a
distância que separa o satélite Mimas dos satélites Janus e Epimeteus; e
finalmente, há o anel E, que é o mais largo dos anéis, mas não é brilhante o
suficiente para ser visto da Terra, é composto de poeira, e envolve a órbita do
satélite Enceladus.
A explicação para a origem dos anéis, e para todos os sistemas de anéis em
geral, é que um objeto (como um satélite, cometa ou asteróide) se aproximou o
suficiente para sofrer um processo de disrupção, ou seja, foi despedaçado pela
força gravitacional de Saturno. Considerando a grande extensão e massa dos
anéis de Saturno, o objeto que os originou deve ter sido bastante grande. Logo
após o despedaçamento, os fragmentos do corpo original devem ter circundado
Saturno em vários planos, até que, pouco a pouco, o efeito de maré do planeta
forçou os fragmentos a orbitar Saturno no seu plano do equador, formando uma
estrutura fina, de apenas cerca de 150 metros de grossura.
nome |
distância (103 km) |
largura (km) |
Anel D |
66,97 - 74,5 |
7.500 |
Divisão Guerin |
74,5 |
50 |
Anel C |
74,51 - 91,9 |
17.500 |
Divisão Maxwell |
87,48 |
270 |
Anel B |
91,9 - 117,52 |
25.500 |
Div. Huygens |
117,7 |
430 |
Divisão Cassini |
119,76 |
4.450 |
Anel A |
122,17 - 136,81 |
14.600 |
Divisão Encke |
133,57 |
328 |
Divisão Keeler |
136,53 |
31 |
Anel F |
140,21 |
400 |
Anel G |
165,8 - 173,8 |
8.000 |
Anel E |
180 - 480 |
300.000 |
Tabela 12.2. Os anéis de Saturno.
Depois dos satélites galileanos, foi descoberto um satélite em Saturno, pelo
astrônomo holandês Christian Huygens. Era um satélite bastante grande, e como o
deus Kronos (ou Saturno, pai de Zeus/Júpiter) pertencia ao grupo de deuses
chamado de titãs, o novo satélite foi chamado de Titã. Na medida em que se
aperfeiçoaram os telescópios, corpos menores e mais obscuros puderam ser vistos
orbitando Saturno. Entre 1670 e 1680, o italiano Giovanni Cassini descobriu
mais quatro satélites, Tétis, Dione, Réia e Iápeto, titãs irmãos de Kronos.
O sistema saturniano é dominado por um grande satélite, Titã, quatro médios,
Réia, Iápeto, Dione e Tétis, e mais treze pequenos: Encélado, Mimas, Hipérion,
Febe, Janus, Prometeu, Epimeteu, Pandora, Atlas, Helene, Telesto, Calipso e Pã.
Existem ainda indícios de mais cinco satélites de Saturno, que estão à espera
de confirmação.
Quanto aos aspectos físicos destes satélites, os quatro primeiros, Pã, de 20
km, Atlas, de 35 km, Prometeu, de 120 km e Pandora, de 100 km de diâmetro, que
foram descobertos pela Voyager, são típicos satélites pequenos, próximos o
suficiente para interferir gravitacionalmente com os anéis A e F.
A seguir, encontramos Janus, de 190 km, e Epimeteus, de 110 km, que também são
satélites pequenos, mas, estranhamente, compartilham de órbitas quase iguais.
Na verdade, Epimeteus orbita Saturno a 50 km de distância a mais que Janus. A
cada quatro anos, eles se aproximam, e Janus ultrapassa Epimeteus, sem colidir.
Aparentemente, a fraca gravidade de Epimeteus acelera Janus o suficiente para
que Janus desvie o suficiente para evitar a colisão, através de um curioso
mecanismo de troca de órbitas, ou estes dois corpos já teriam desaparecido.
Mimas, o satélite seguinte, já foi observado da Terra, se transformando em um
satélite "clássico". Possui 400 km de diâmetro, e sua formação mais
interessante é a grande cratera Herschel, de 130 km de largura, que apresenta
paredes de 5 km de altura e um pico central de 6 km de altura, tão grande que
deve representar o máximo que este satélite poderia suportar sem ser destruído,
pois representa um terço do diâmetro do satélite. Sua superfície é extremamente
povoada por crateras menores, e apresenta fendas, como Camelot Chasma e Avalon
Chasma.
Depois, há Encélado, com 500 km. Não apresenta grandes formações, mas é repleto
de pequenas crateras de 10 a 30 km de largura. Por causa deste detalhe, é
possível que haja um mecanismo de renovação da superfície, que apague as
formações antigas e alise o terreno. Esta teoria é reforçada pela existência de
planícies, aonde o terreno é relativamente liso e novo, e pela existência de
falhas alongadas, por onde poderia sair o material novo, como Harran Sulci e
Samarkand Sulci.
Tétis, o satélite seguinte, possui 1.050 km de diâmetro, sendo portanto de
tamanho médio. Apresenta a grande cratera de Odysseus, de 400 km de largura,
porém bastante achatada, além de Penélope, Telêmaco, Ajax e Circe. Possui
também uma grande fenda, Ithaca Chasma, que passa desde o pólo norte até
as vizinhanças do sul e não possui nada de semelhante em outros corpos do
sistema solar. Na órbita de Tétis, também residem os satélites coorbitais de
Telesto, de 30 km e Calipso, de 25 km, que ocupam os pontos gravitacionais de
Lagrange, 60 graus adiante (Telesto) e 60 graus atrás (Calipso).
A seguir, temos Dione, com 1.120 km. O brilho desse satélite não é uniforme,
pois possui um lado duas vezes mais brilhante que outro. Sua maior formação é
Amata, que possui 240 km de largura, de natureza incerta, que é o centro de um
sistema de raios brilhantes e extensos, provavelmente resultantes de material
expulso de seu interior, como Carthage Linea, Padua Linea e Palatina Linea.
Dione também possui um satélite coorbital, Helene, de 35 km.
Réia, com 1.530 km, é o segundo maior membro do sistema saturniano. A exemplo
de outros satélites, Réia é densamente craterado; no entanto, não possui grande
quantidade de grandes crateras, das quais só se observa Izanagi, e algumas
falhas de terreno.
Só então chegamos a Titã, o maior satélite de Saturno, e o segundo maior do
sistema solar, graças a seus 5.150 km de diâmetro, composto metade por gelos diversos
e metade por rochas. Sua gravidade é suficientemente forte para ter mantido uma
atmosfera, o único satélite do sistema solar a possuí-la. Essa atmosfera é 94%
de nitrogênio, 6% de hélio e traços de metano, etano, propano, acetileno e
outros compostos, e sua pressão ao nível do chão é 1,6 vezes superior à da
Terra, e 200 km de espessura. Titã não apresenta superfície visível, e tudo o
que se pode ver é a sua grossa atmosfera, de cor alaranjada. A temperatura em
Titã é próxima ao ponto triplo do metano, o que sugere que este composto possa
ser encontrado nas formas sólida, líquida e gasosa, formando oceanos. Medições
de radar a partir da Terra sugerem que este satélite apresente continentes de
tamanho significativo, tornando-o um satélite altamente complexo e
interessante.
Além de Titã, encontramos Hipérion, bastante irregular, com diâmetro variando
de 360 a 240 km. Foi proposto que sua forma irregular é resultado de uma
colisão, razoavelmente recente.
Iápeto, o último dos satélites médios, possui 1.440 km, e uma grande variação
de brilho, conforme o lado observado. Seu lado claro é cerca de dez vezes mais
brilhante que seu lado negro, possivelmente coberto de material expulso de
outro satélite através de impacto, ou vulcanismo, mas há muita controvérsia
sobre o assunto. Nada foi observado do lado escuro, enquanto que do lado claro
foram registradas algumas crateras, como Othon e Ogier, além da planície de
Roncevaux Terra.
O limite exterior do sistema de Saturno é Febe, com 200 km de diâmetro. Esse
satélite, por ser distante, é também pouco conhecido, mas, pela sua órbita
irregular, deve ser um asteróide capturado.
Wilhelm Herschel, nascido na Alemanha, mas que se tornou súdito inglês, era um gênio
autodidata da astronomia, e construiu os melhores telescópios existentes na
época. Então, em 13 de março de 1781, Herschel observou um objeto em forma de
disco (e não em forma de ponto, como uma estrela). Inicialmente, ele pensou que
se tratava de um cometa, mas não havia nebulosidade alguma que o
caracterizasse, e a imagem apresentava uma borda nítida. Uma vez feitas as
observações necessárias para o cálculo da órbita, ficou claro que esta era
quase circular e se localizava além de Saturno. Isto obrigou Herschel a aceitar
que havia descoberto, por acaso, um novo planeta, pela primeira vez na
história.
Herschel escolheu, para o novo planeta, o nome de Georgium Sidus, ou seja,
estrela de Jorge, o rei inglês da época, do qual Herschel era súdito. No
entanto, astrônomos de outros países não viam por que um planeta deveria
receber seu nome de um monarca inglês. Alguns astrônomos ingleses sugeriram o
nome do próprio Herschel, mas isto também não mereceu aprovação dos outros. Foi
decidido que o nome do novo planeta deveria seguir a tradição da mitologia
grega, sendo escolhido o nome de Urano, que era o pai de Saturno. Verificou-se
que Urano é visível a olho nu, embora não muito facilmente, e sua posição foi
registrada pelo menos 19 vezes, por vários astrônomos, mas nunca ninguém notou
que ele mudava de posição de noite para noite, pensando que se tratava de uma
simples estrela. E assim, a glória da descoberta cabe exclusivamente à
Herschel.
Urano também é um planeta gasoso, mas não mostra sinais de cinturões de gás.
Sua atmosfera é pouco ativa, bem mais "sossegado", por assim dizer,
do que Júpiter e Saturno, talvez por causa de seu afastamento do Sol e
temperatura menor, conjugado com o fato de que não possui uma fonte intensa de
calor interno. Tudo o que foi detectado, no que diz respeito à circulação
atmosférica, é uma nuvem branca, razoavelmente extensa, perto de seu equador.
Sua coloração é verde-azulada, devida à proporção de metano em sua atmosfera.
Um mistério que cerca Urano é a grande inclinação de seu eixo de rotação, de 98
graus, o que faz com que esse planeta pareça "rolar" em sua órbita;
pode ser chamado de o "planeta deitado". Este fenômeno ainda não
possui uma explicação razoável, e a única teoria que os astrônomos podem
formular é a de uma colisão na etapa de formação desse planeta, que tenha
desviado o eixo de rotação de Urano. É possível que Urano, e seu irmão quase
gêmeo, Netuno, tenham se formado do ajuntamento de corpos gelados, e a colisão
de um deles com Urano, ainda em formação, tenha desviado seu eixo.
Um detalhe que diferencia Urano de Netuno, seu irmão quase gêmeo, é o fato de
Urano possuir maiores dimensões, mas uma massa menor. Assim, Urano é maior do
que Netuno, mas possui menos massa, graças à sua densidade menor.
Em 1977, Urano passou em frente da estrela SAO 158.687, e foram observadas
certas oscilações regulares no brilho desta estrela, tanto antes quanto depois
da ocultação. A única maneira de explicar o que havia acontecido seria supor a
existência de anéis envolvendo Urano. A passagem da sonda Voyager 2 confirmou a
existência de 11 anéis em torno deste planeta. Em comparação com os anéis de
Saturno, os de Urano são mais estreitos, seu material é mais espalhado e são
feitos de material bastante escuro. É também possível que estes anéis tenham
sido formados recentemente, devido à grande quantidade de poeira microscópica,
que já deveria ter sido "varrida", devido aos efeitos gravitacionais
combinados de Urano e seus satélites mais próximos. De todos os anéis, o mais
notável é o épsilon, mais brilhante e denso.
distância (103
km) |
largura (km) |
|
1986 UR2 |
39,0 |
2.500 |
6 |
41,8 |
2 |
5 |
42,2 |
3 |
4 |
42,6 |
4 |
Alfa |
44,7 |
10 |
Beta |
45,7 |
8 |
Eta |
47,2 |
6 |
Gama |
47,6 |
2 |
Delta |
48,3 |
6 |
1986 UR1 |
50,0 |
1 |
Epsilon |
51,2 |
50 |
Tabela 12.3. Os anéis de Urano.
O sistema uraniano é composto por quinze satélites, dos quais dez descobertos
em 1986 pela sonda Voyager 2.
Os dois primeiros a serem descobertos são maiores e mais distantes de
Urano. Wilhelm Herschel, depois de descobrir Urano, manteve-o sobre observação,
e em 1787 descobriu dois satélites: Oberon, o mais externo, e Titânia, mais
próximo a Urano, o maior satélite deste planeta. Eles foram os primeiros
mundos do sistema solar que não tiveram nomes retirados da mitologia grega ou
romana. Titânia e Oberon eram a rainha e o rei dos contos de fadas de
Shakespeare, na sua peça Sonho de Uma
Noite de Verão.
Em 1851, o astrônomo inglês William Lassell descobriu outros dois satélites,
mais próximos de Urano que os de Herschel. Foram chamados de Ariel e Umbriel.
Ariel continuou o toque de Shakespeare, pois representa o espírito do ar em A Tempestade. Umbriel é um espírito
triste e lamurioso, do poema O Roubo
da Madeixa de Cabelo, de Alexander Pope. E em 1948, Gerard Peter Kuiper
detectou um quinto satélite, ainda mais próximo de Urano que os outros e o
chamou de Miranda, a heroína de A
Tempestade.
Os dez satélites seguintes, com órbita inferior à de Miranda, são bem pequenos,
e a União Astronômica resolveu seguir a tradição Shakespeareana e os nomeou de
acordo com personagens de suas obras. Por ordem de aproximação a Urano, são:
Puck, Belinda, Rosalinda, Pórtia, Julieta, Desdêmona, Créssida, Bianca, Ofélia
e finalmente Cordélia, o mais próximo de todos do centro de Urano.
Fisicamente, os satélites de Urano podem ser classificados em grandes (os cinco
primeiros) e pequenos (os outros dez). São descritos a seguir:
Dos grandes, o maior é Titânia, com 1.580 km de diâmetro, que apresenta muitas
crateras, um grande vale, Messina Chasmata, de 1.500 km de comprimento, e uma
grande cratera, Gertrude.
Oberon, ligeiramente menor, possui 1.524 km, além de possuir uma montanha de 6
km de altura e várias crateras grandes, como Hamlet, Otelo e Falstaff, mas parece
ser menos geologicamente ativo que Titânia, pois seus terrenos apresentam menor
número de vales e falhas.
Umbriel, com 1.172 km, é o satélite de Urano que apresenta a superfície mais
escura, refletindo apenas seis por cento da luz que recebe do Sol. Possui uma
cratera de 110 km, Skynd, e uma formação brilhante, perto de seu limbo, com 140
km, chamada de Wunda, mas de natureza ainda incerta.
Ariel, de 1.158 km, possui numerosos vales cortando sua superfície, como
Korrican Chasma e Kewpie Chasma, além de várias escarpas, elevações e falhas,
indicando certa atividade geológica no passado; também possui várias crateras,
as maiores sendo dotadas de sistemas de raios.
Miranda, com apenas 484 km, é surpreendente e enigmático; é como se fosse
constituído de retalhos de terrenos diferentes. Miranda apresenta um certo
terreno que parece antigo e cheio de crateras, vizinho de um terreno sem
crateras mas muito enrugado, que abruptamente se transforma em um terreno oval
com vales curvilíneos. Sua formação mais interessante é Inverness Corona, de
forma retangular, com uma grande marca branca em ângulo reto. A teoria mais
aceita para explicar estas formações é uma colisão com um bólido, que
fragmentou Miranda em vários pedaços, os quais depois se aproximaram lentamente
e se uniram, reconstituindo o satélite.
Dos demais satélites, descobertos em 1986, os maiores são Puck, de 160 km,
Portia, de 110 km, e Julieta, de 80 km.
Em 1997, foram descobertos mais dois pequenos satélites, batizados
provisoriamente de S/ 1997 U1 e S/ 1997 U2. Estes satélites estão bem afastados
do planeta, e provavelmente foram capturados.
Figura 12.2. Anéis e satélites internos de Urano.
Ao seguirem a órbita de Urano, os astrônomos perceberam certa irregularidade em
seu movimento. Pensaram que isto seria devido à existência de outro planeta,
localizado mais além. Desta forma, foram realizados cálculos matemáticos,
simultaneamente, por dois cientistas: o inglês John Couch Adams e o francês Urbain
Jean Joseph Leverrier, de maneira independente. Adams enviou seus resultados
para os astrônomos James Challis e George Airy em 1845, mas, infelizmente, os
astrônomos ingleses estavam ocupados demais para atendê-lo, ou não o levaram a
sério, e trabalharam com grande lentidão. Enquanto isso, Leverrier também
enviou seus cálculos para Airy, mas como não obteve resposta, também os remeteu
para o Observatório de Berlim, aonde o astrônomo Johann Gottfried Galle
confirmou a existência de Netuno, em 23 de setembro de 1846. Quando a notícia
foi dada, Challis conferiu suas anotações e descobriu que tinha observado
Netuno em quatro ocasiões diferentes, mas nunca havia comparado as posições, e
portanto não sabia o que tinha visto. Atualmente, Leverrier e Adams compartilham
o crédito da descoberta (com um pouco de vantagem para Leverrier, que foi mais
persistente) junto com Galle, o primeiro a identificar o planeta.
Analisando registros de outros astrônomos, descobriu-se que, a oito de maio de
1794, Joseph Jerome de Lalande registrou Netuno como uma estrela, e descobriu,
dois dias depois, abismado, que cometeu um erro na posição (na verdade, era
Netuno que se moveu). Lalande então registrou a nova posição e esqueceu o
assunto.
Pensou-se em batizar o novo planeta de Leverrier, mas os astrônomos
não-franceses não acharam uma boa idéia. O próprio Leverrier, notando que o
planeta parecia mais azulado que Urano, batizou-o de Netuno, deus romano dos
mares.
Quando a sonda Voyager 2 passou por Netuno, os astrônomos tiveram uma grande
surpresa: se esperava um planeta ainda menos ativo, atmosfericamente, que
Urano. Surpreendentemente, Netuno era um planeta com grande atividade
atmosférica, com grande variedade de nuvens. Uma delas foi chamada de Grande
Mancha Escura, pois, relativamente ao tamanho de Netuno, é do mesmo tamanho,
localização e comportamento no que se refere à Grande Mancha Vermelha de
Júpiter. Parece ser provável que o mesmo mecanismo de dinâmica atmosférica que
criou uma mancha, criou a outra também.
Também foram detectadas nuvens brancas, do tipo cirrus, e outra mancha escura,
com um ponto branco no centro, perto de um dos pólos. Esta grande atividade é
devida à energia fornecida pelo interior de Netuno: este é um planeta mais
denso, que provavelmente atraiu material com mais força para si do que Urano,
obtendo mais energia cinética e calor, o que, por sua vez, cria uma atmosfera
mais turbulenta.
Também neste planeta gasoso foram encontrados sistemas de anéis. Netuno possui
cinco anéis: os três primeiros a serem descobertos são finos e mais compactos,
compostos em grande parte de poeira; os outros dois são extensos mas difusos, e
seus limites se confundem com os dos outros anéis.
O anel R1, o mais visível, apresenta anéis incompletos, em forma de arco, ou
seja, seu material parece se acumular em certas regiões do anel.
nome |
distância (103 km) |
largura (km) |
Galle - R3 |
41,9 |
15 |
Leverrier - R2 |
53,2 |
30 |
1989 N4R |
53,2 |
1.000 |
1989 N5R |
56,0 |
4.000 |
Adams - R1 |
62,93 |
50 |
Tabela 12.4. Os anéis de Netuno.
Três semanas após a descoberta de Netuno, em 10 de outubro de 1846, foi
descoberto um satélite seu pelo astrônomo inglês William Lassell. O satélite
foi chamado de Tritão, nome do filho de Poseidon (Netuno) na mitologia grega, e
possui 2.720 km de diâmetro, tornando-se o menor dos sete grandes satélites do
sistema solar. Um século depois, em 1949, Gerard Kuiper descobriu o segundo
satélite de Netuno, chamado de Nereida, um das ninfas femininas que serviam a
Poseidon (Netuno) na mitologia grega.
Em 1989, a sonda Voyager 2 descobriu mais seis satélites de Netuno, que
receberam nomes de divindades marítimas auxiliares de Netuno: Náiade, Talassa,
Despina, Galatéia, Larissa e Proteus, em ordem de distância crescente. Todos
são de pequenas dimensões, se destacando Proteus, com 420 km, que supera
Nereida (340 km) em tamanho.
Tritão é um satélite muito interessante, pois é do tamanho aproximado de
Plutão, e da mesma cor rósea daquele: talvez seja seu irmão gêmeo. É coberto de
gelo de nitrogênio e metano, resultando em neve cor-de-rosa. Também foram
detectados lagos e gêiseres gelados, que expulsam material escuro a dezenas de
quilômetros, tornando Tritão estranhamente ativo, e bastante peculiar.
Figura 12.3. Anéis e satélites internos de Netuno.
Acompanhando a órbita de Netuno por algumas décadas, os astrônomos julgaram
encontrar anomalias no seu movimento, provavelmente causadas por um outro
planeta, localizado mais além. Os dois estudos mais cuidadosos foram os de dois
astrônomos americanos, Percival Lowell e William Henry Pickering. Em seus
cálculos, Lowell deparou com um planeta além de Netuno que parecia ter uma
órbita um tanto inclinada e elíptica. Estimou que sua distância ao Sol variava
de 5,1 bilhões de quilômetros no periélio a 7,7 bilhões no afélio. Por outro
lado, Pickering calculou a existência do planeta com uma órbita menos inclinada
e elíptica, embora mais distante do Sol do que a suposição de Lowell.
Pickering, tendo feito sua previsão, não se esforçou muito para constatá-la,
mas Lowell chamou a si a tarefa com ardor. Trabalhou no observatório que havia
construído no ar claro do deserto de Flagstaff, Arizona. Seu método era
fotografar uma parte do céu na região em que ele pensava estar o planeta e
novamente fotografar a mesma região, três dias depois. Em três dias, mesmo o
movimento lento de um planeta trans-netuniano (ou seja, além de Netuno)
produziria um desvio visível na posição.
Após
obter pares de fotos de cada região, Lowell podia comparar as muitas estrelas
de uma com as muitas de outra, uma por uma, numa verificação lenta e cansativa.
Por onze anos, ele fez e refez o seu trabalho, estudando pontos diminutos em
chapas fotográficas e comparando-os. Por várias vezes, encontrou desvios nos
pontos, mas em todas eram tão grandes que representavam asteróides. Até que
Lowell morreu, em 1916.
Lowell foi sucedido por Milton Humason, que também não teve êxito. O próximo
seguidor de Lowell foi Clyde William Tombaugh, que iniciou suas pesquisas no
Observatório Lowell em 1929. Tombaugh teve a sorte de poder contar com
telescópios melhores, e com um aparelho chamado cintilador, que projetava
alternadamente fotos tiradas em diferentes dias, facilitando a descoberta de
pontos que mudassem de posição. Finalmente, em 18 de fevereiro de 1930,
Tombaugh reconheceu um pequeno desvio de posição, e ao comparar fotos
anteriores da mesma região do céu, pôde calcular a órbita desse ponto. Foi
confirmado que se tratava de um novo planeta, anunciado no dia 13 de março de
1930, o 75o aniversário do nascimento de Percival Lowell.
O planeta foi batizado de Plutão, versão romana do deus grego Hades, que
governava o inferno subterrâneo (que na mitologia era escuro e gelado), o que
combina com um planeta como Plutão, tão distante do Sol. Além disso, as suas
duas primeiras letras são iguais às iniciais de Percival Lowell.
Verificou-se que a órbita de Plutão é muito irregular, substancialmente
diferente dos cálculos iniciais de Lowell e Pickering, e parece que a sua
descoberta foi mais questão de coincidência e pesquisa sistemática do que da
precisão de cálculos.
Plutão é o planeta mais longínquo conhecido, pois sua distância média do Sol é
em um terço maior do que a de Netuno, e sua órbita demora 247,7 anos terrestres
para ser completada. Sua órbita é a mais inclinada também: 17 graus em relação
à orbita da Terra, e sua excentricidade o leva, por vinte anos, para mais perto
do Sol do que Netuno, como no período entre 1979 e 1999. Entretanto, isto não
significa que esses planetas possam chocar-se: eles nunca se aproximam mais do
que 2,5 bilhões de quilômetros.
A princípio, pensou-se que Plutão deveria ter o tamanho da Terra, mas em 1950
sua estimativa foi baixada pela metade, ou seja, 6.000 km de diâmetro. Novas
observações fizeram crer que Plutão fosse menor ainda, de dimensões inferiores
a 3.000 km, menor até mesmo que a nossa Lua.
Se verificou também que sua rotação é bastante lenta: 6,4 dias. Este fato só é
justificável caso Plutão tenha passado parte da sua história próximo a um corpo
que lhe roubasse energia de rotação. Surgiu então a teoria que ele fosse um
satélite desgarrado de Netuno: um corpo qualquer teria interferido no sistema
de Netuno, invertido a revolução de Tritão, alongado a órbita de Nereida e
expulsado Plutão para uma órbita independente.
No entanto, em 1978, foi descoberto um satélite de Plutão, chamado de Caronte,
que, segundo a mitologia, era o barqueiro do inferno, que levava as almas ao
Hades através do rio Estige.
Essa descoberta prova que Plutão é um planeta legítimo, ou não poderia possuir
um satélite. Caronte é grande em relação a Plutão pois possui dez por cento de
sua massa, o que faz com que o centro de gravidade do sistema Plutão-Caronte
não se localize em Plutão, mas em um ponto do espaço entre os dois corpos, fazendo
deste sistema um planeta duplo, e ao mesmo tempo explicando a perda de energia
de rotação de Plutão.
Observações mais recentes, inclusive pelo Telescópio Espacial Hubble, nos dizem
que sua estimativa atual de diâmetro é de 2.800 km, com 1.200 km para Caronte;
os dois corpos são separados por apenas 20.000 km, o que justifica a demora na
descoberta de Caronte. A massa total do sistema Plutão-Caronte é cerca de 400
vezes menor que a da Terra. Sua superfície é coberta de gelo de metano (CH4)
e nitrogênio (N2), fazendo sua coloração tender para o cor-de-rosa.
Plutão, o último planeta do sistema solar, e o único a não ser visitado por uma
sonda e fotografado de perto, ainda esconde muitos enigmas, que não deverão ser
revelados tão cedo.
Agora, se sabe que as perturbações para as órbitas de Urano e Netuno não foram
fornecidas por Plutão, devido à sua pequena massa. Levantaram-se dúvidas em
torno de um presumível décimo planeta, a ser descoberto no futuro. Várias tentativas
foram feitas para fornecer a posição do hipotético planeta X, como a de J. D.
Anderson, do Laboratório de Propulsão a Jato, que sugere que esse planeta tenha
a órbita fortemente excêntrica e inclinada, com um período de 700 a 1.000 anos.
No entanto, ao observar as órbitas de Urano e Netuno por mais tempo, a maioria
das perturbações pode ser explicada, e o resto pode ser deixado por conta dos
erros de imprecisão de posição e cálculo dos astrônomos anteriores. Atualmente,
não há evidências ou indícios de que possa existir mais um planeta no sistema
solar.
Assim, os astrônomos preferem procurar planetas em outros
sistemas solares. Nos últimos anos, várias oscilações foram observadas em
pulsares e também em estrelas semelhantes ao Sol, que foram atribuídas à
existência de planetas gigantes nas suas redondezas.
CAPÍTULO 13
Os Pequenos
Corpos
Alfredo
Martins
Até um século atrás, o sistema solar era visto como um lugar ordenado, com umas
poucas classes de habitantes bem definidos. Haviam planetas, satélites,
asteróides e cometas. Os satélites, observados no sentido norte-sul, giravam em
torno dos planetas do mesmo modo que os planetas giram em torno do Sol, isto é,
no sentido contrário ao dos ponteiros. Os asteróides estavam confinados entre
Marte e Júpiter, apresentando-se como corpos rochosos. Os cometas eram
distintos, apresentando cabeleira e caudas enormes.
Posteriormente, com o aumento das descobertas de outros corpos do sistema
solar, verificou-se que ele era muito diferente do que havia se pensado.
Tritão, satélite de Netuno, orbita no sentido retrógrado, ou seja, no sentido
dos ponteiros dos relógios. Fobos e Deimos, satélites de Marte, apresentam-se
como objetos tipo asteróide. Apolo, asteróide descoberto em 1932, foi
encontrado em órbita interna a da Terra. Cometas perdiam suas caudas e
tornavam-se indistiguíveis dos asteróides como também asteróides
apresentavam-se com estrutura cometária. É o caso de Chiron, descoberto em 1977
e classificado como asteróide. Inesperadamente, em 1988 este
"asteróide" exibiu-se com cabeleira, uma característica exclusiva dos
cometas.
Para esclarecer estes fatos, devemos compreender como o sistema solar se
formou. Quando a nuvem de gás (H, He, O, N, CH4, NH3
etc.) e poeira (Fe, Si, Ca, Al, Mg, S, Na etc.) condensou-se gradativamente,
deu origem a uma estrela central, o Sol. Em torno da estrela também houveram
condensações de matéria formando pequenos corpos cujos diâmetros variavam de
centenas de quilômetros para um quilômetro ou menos. Estes corpos foram
chamados coletivamente de Planetesimais. Dependendo da distância deles até a
estrela central, houveram condensações de diferentes tipos de matéria. Quando
mais perto do Sol, devido as altas temperaturas, mais rochosos (Fe, Si, Ni...)
eram os planetesimais. Quando mais afastados do Sol devido a baixa temperatura,
mais gasosos (H, He, NH3, CH4, H2O...) eles
eram. Com o passar do tempo, os planetesimais foram se agregando e formando os
planetas e satélites e demais corpos do sistema solar.
É fácil observar que Mercúrio,
Vênus, Terra e Marte são planetas rochosos ao contrário de Júpiter,
Saturno, Urano e Netuno que são predominantemente gasosos. Em relação aos
outros corpos, especialmente asteróides e cometas, intimamente relacionados com
os planetesimais, igualmente observa-se uma diferenciação baseada no tipo
de condensação que sofreram. Àqueles formados próximo do Sol são
predominantemente não-voláteis (rochosos) enquanto os mais afastados são
predominantemente voláteis (carbonáceos).
Os asteróides e seus precursores foram planetesimais que formaram-se em toda
parte do sistema solar durante a acreação planetária (aglomeração de matéria).
Houve acumulação lenta com choques e disruptura seguida de nova coalescência.
Este processo de disruptura colisional continua até hoje em diminuta taxa. A
grande acumulação destes corpos entre Marte e Júpiter deve-se ao fato da
influência gravitacional de Júpiter e outros planetas terem impedido acumulação
de planetesimais e conseqüente formação de um outro planeta. Nós ainda hoje
observamos falhas neste chamado Cinturão de Asteróides devido às interações
gravitacionais dos asteróides com Júpiter. São as chamadas Falhas de Kirkwood.
A forma dos asteróides é grosseiramente redonda para alongada. O maior deles,
Ceres, tem um diâmetro de 930 km. A distribuição no cinturão apresenta uma
distinção entre a Parte Interna e a Parte Externa. Esta transição situa-se a
distância de 2,5 unidades astronômicas do Sol e separa os asteróides metálicos
(internamente) dos carbonáceos (externamente).
A classificação dos Asteróides deriva da análise de sua coloração e conseqüente
composição mineralógica. Há dois tipos principais:
Asteróides tipo S (Stony) - são claros; formados de elementos não voláteis tipo
Ferro, Níquel, Silício, Magnésio, Alumínio (compostos tipo piroxene, olivina);
localizados na parte interna do cinturão (próximos à Marte).
Asteróides tipo C (Carbonaceous) - são escuros; enriquecidos ou depletados de
matérias oriundas do processo de evolução planetária; apresentam núcleo
metálico e crosta de matéria mineralogicamente rica em carbono e água
(condritos carbonaceos). Representam 3/4 da população; localizados na parte
externa do cinturão (próximos à Júpiter).
Asteróides ocorrem também em agrupamentos particulares, formando as chamadas
Famílias que levam o nome de seu mais representativo componente. Exemplificamos
com as Famílias Apolo, Flora, Amor, Hilda e os Troianos.
Atualmente mais de 4.000 dos incontáveis asteróides estão numerados e
denominados. O estudo destes astros permanece ativo e confirmações e novas
descobertas são esperadas. Sua relação com a Terra e seus habitantes é antiga.
Há 65 milhões de anos atrás, um deles possivelmente visitou nosso planeta. O
resultado, entre outros, teria sido a extinção dos dinossauros.
A origem dos Cometas esta reportada na história da formação do sistema solar.
Como já antecipado, uma nuvem interestelar de gás e poeira sofreu contração
gravitacional formando um disco achatado e rotante chamado de Nebulosa solar.
No centro formou-se o Sol. Na periferia o material coalesceu em pequenas rochas
e gelo que acumularam-se formando os Planetesimais. Estes também aglomeraram-se
formando os Planetas. O Sol aqueceu a região interna do sistema evaporando os
gases dos Planetesimais mais próximos, deixando rochas densas que formaram
Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. Na região exterior, o calor era insuficiente
para volatilizar os gases (H, He, N 2, CH4, NH3
etc.). Nessa região formaram-se os Gigantes Gasosos - Júpiter, Saturno, Urano e
Netuno. Ocorre que nem todos Planetesimais foram devorados na formação destes
planetas gigantes. Alguns foram ejetados para fora do sistema e outros
permaneceram retidos nas suas fronteiras. Eventualmente, por influências
gravitacionais, estes pequenos corpos ricos em material volátil orbitam próximo
do Sol exibindo-se na forma de Cometas.
As principais partes de um cometa são o Núcleo, a Coma ou Cabeleira e a Cauda.
Núcleo - é o corpo central e a fonte de todo fenômeno cometário. Apresenta
diâmetro típico de 1 km. É bastante escuro devido sua constituição rica em
carbono. Sua crosta‚ formada de poeira (matéria sólida fragmentada) e
gelo (qualquer substância gasosa ou líquida congelada - H 2, H2O,
CO2, CO, N2, H2CO etc.). Sua forma é
irregular.
Coma - é o envoltório de gás e poeira que desprende-se do núcleo quando ele
aproxima-se a uma distância de 3 UA do Sol. Isto acontece devido ao aquecimento
proporcionado pelos raios solares. Os gases e água congelada sofrem sublimação
e são ejetados do núcleo a uma velocidade de 1 km/s estendendo-se à
distância de 100.000 para 1 milhão de km. Moléculas, átomos e íons formam a
coma. Quando o núcleo aproxima-se do Sol, partículas sólidas (Na, Fe, K, Ca,
Mn, Ni, Cu, Si, Al etc.) são ejetadas junto os jatos de gás. Ao afastar-se do
sol, a temperatura decai e a atividade cometária cessa.
A coma do cometa Halley em sua recente passagem era constituída de 80% de H2O,
10% de CO, 3,5% de CO2 e formaldeido (H2CO)n além de
traços de numerosas outras substâncias.
Cauda - é a projeção de componentes da coma no sentido oposto ao Sol, carregada
pelo vento solar. Usualmente observa-se dois tipos de cauda. Uma amarelada
formada por poeira e outra azulada formada por substâncias ionizadas (H+,CO+,
CO2+ etc.). Sua extensão pode alcançar 10 milhões de
quilômetros.
Atualmente dispõe-se de informações detalhadas sobre órbitas de 750 cometas.
Destes, 150 têm período menor do que 200 anos apresentando na grande maioria
órbitas diretas (mesmo sentido dos planetas) e com inclinação para a eclíptica
de 30 graus ou menos.
Em 1950, o astrônomo holandês Jan Oort estudando cuidadosamente as órbitas dos
cometas concluiu que eles residem numa região esférica em torno do Sol cujo
raio é de 20.000 para 100.000 UA - é a chamada Nuvem de Oort. Estima-se que ela
contenha 1 trilhão de cometas com uma massa total de 25 vezes a da terra.
Perturbações gravitacionais ou ondas de choque devido explosões estelares
poderiam modificar suas órbitas projetando-os para dentro do sistema solar.
Alguns ficariam retidos e apareceriam periodicamente.
Consideração importante deve-se fazer sobre a contribuição dos cometas na
formação da atmosfera terrestre. Em época primordial, atraídos
gravitacionalmente para nosso planeta, eles podem ter sido uma fonte de
moléculas orgânicas necessárias para o desenvolvimento da vida na Terra.
CAPÍTULO 14
Formação e
Localização do Sistema Solar
Adolfo Stotz
Neto
Anteriormente ao século XVII, as teorias cosmológicas e de formação do sistema
solar eram restritas, fantasiosas e calcadas apenas nos ideais e interesses da
época. A experiência e o rigor científico como palavra final eram então
incipientes, quiçá inexistentes. Durante o obscuro período da idade média e até
a renascença, a cultura ocidental se viu tolhida de novas idéias e qualquer
visão menos Aristotélica era lançada, junto com seu autor, à fogueira. O mundo
de Ptolomeu era então imutável e eterno, obedecendo aos desígnios de uma
verdade bíblica inconteste, cega e inibidora. O geocentrismo se bastava e o
sistema solar não passava de pano de fundo para o cenário de um criador. Porém
os espíritos inquietos dos estudiosos acabaram por vencer a viseira eclesiástica,
e pouco a pouco o mundo pode respirar os ares de uma verdade mais arejada e
segura, aonde a comprovação do fato se tornou mais importante que a elocubração
mental interesseira dos mandatários. Em 1644, então, surge a primeira teoria de
formação do sistema solar, autoria do matemático René Descartes. A hipótese
falava em uma nuvem inicial que seria a responsável pela origem do Sol e seus
planetas. As idéias de Descartes só foram retomadas no século seguinte, quando
o filósofo alemão Immanuel Kant reafirma a hipótese da nebulosa primordial e
vai além, afirmando que o Sol e seu séquito de planetas pertenciam a um
"universo-ilha" vagando juntamente com outros pares no cosmos
infindo. Estava lançada aí, também, a idéia da Galáxia.
As idéias e teorias de Kant receberam tratamento matemático do astrônomo
francês Pierre Simon de Laplace, já no início do século XIX.
Durante muito tempo a hipótese da nebulosa formadora teve uma rival na
possibilidade defendida pelos dualistas, cuja versão do surgimento do sistema
solar foi idealizada por George Buffon. Segundo esta hipótese, o sistema surgiu
de uma colisão entre algum astro e o Sol, com desprendimento de matéria
responsável pelo surgimento dos planetas. Esta teoria foi definitivamente afastada
em 1945, quando o progresso alcançado pelas ciências pôde corroborar a hipótese
de Laplace como a mais aceitável. O caso defendido pelos dualistas exige uma
coincidência de um choque de um corpo massivo contra o Sol de tal ordem que a
possibilidade de sua ocorrência não supera uma em alguns bilhões. A ciência não
trava relacionamento sério com coincidências desta ordem, mas sim com modelos
repetitivos e reproduzíveis, o que torna a hipótese de Buffon uma simples piada
astronômica.
Seguindo a correta idéia de Kant, Thomas Wright publicou em "Uma Teoria
Original do Universo", por volta de 1750, que o Sol pertencia a um
aglomerado imenso de estrelas, em forma de um disco achatado, no qual elas
girariam em torno do centro. Com grande acerto, surgia a primeira idéia
concreta sobre a forma e o comportamento das estrelas em uma galáxia como a
nossa. Afirmava ainda, com toda a razão, que o Sol era uma entre milhares,
inúmeras outras estrelas nesta "ilha cósmica". Hoje sabemos que cem
bilhões de sóis habitam nossa galáxia, chamada pelos gregos como Via Láctea
pelo seu aspecto difuso e comprido no céu, marca do leite derramado pela deusa
Juno no caminho que percorria para amamentar seus filhos.
Há cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, na periferia da Via Láctea, uma nuvem de
gás e poeira inicia um processo de condensação.
Figura 14.1. Nebulosa protosolar em rotação.
Sob efeito da atração gravitacional das partículas que se agregam na nuvem, tem
início a contração e o giro desta massa periférica. Com o aumento gradativo da
concentração e com o incremento da velocidade de giro, a nuvem pouco a pouco
toma a forma de um disco achatado, cujo centro abriga a maior quantidade de
massa. A temperatura aumenta consideravelmente com os choques, cada vez mais
frequentes, das moléculas envolvidas no processo.
No centro massivo e quente do disco, forma-se finalmente um proto-sol que
desencadeia reações nucleares de fusão atômica em função da elevada temperatura
e pressão ali reinantes. Ao seu redor, as poeiras e gases residuais, menos densos
e quentes, vão se aglomerando em corpos diversos, formando assim o restante do
sistema.
Figura 14.2. Formação dos planetas.
É portanto simultaneamente que se forma o sistema solar, ou seja, tudo teve
início num mesmo processo formador.
Os planetas mais próximos do Sol se formaram a partir da concentração dos
elementos mais pesados como o carbono, oxigênio, ferro, silício etc., ao passo
que mais distante da fornalha nuclear, se aglomeraram os elementos leves como o
metano, amônia e outros. Nas distâncias mais longínquas, estes elementos mais
leves formaram os planetas gigantescos e gasosos do sistema solar. Tais
planetas capturaram ainda seus próprios satélites, sólidos, em função de suas
enormes forças gravitacionais.
Nosso planeta é o terceiro a partir de uma estrela em torno da qual giram os
corpos de um sistema específico. Este sistema, o Sistema Solar, habita um dos
ramos de uma galáxia, que em síntese é um sistema isolado no espaço, contendo
100 bilhões de estrelas, além de poeira e gás.
Figura 14.3. Endereço da Terra no sistema solar.
O braço da galáxia que abriga o Sol se encontra a uma distância de 26.000 anos
luz do centro da mesma. A Via Láctea, nossa galáxia, é do tipo espiral e contém
quatro braços principais e outro tanto de formações secundárias. O Sol se
encontra no braço secundário Órion, entre os massivos braços de Perseu e
Sagitário-Carena.
O Sol em seu giro ao redor do centro galáctico, viaja em uma velocidade de 250
km/s e sendo o diâmetro da Via Láctea algo em torno de 100.000 anos luz, nossa
estrela leva 225.000.000 anos para completar uma volta. Desta forma, desde que
surgiu, o Sol não deu mais que vinte voltas em torno do centro galático.
Nossa galáxia não está só em seu caminho pelo cosmos. Junto a ela se encontram
duas galáxias satélites de menor porte, que são as nuvens de Magalhães. A menor
delas contém aproximadamente 2x109 estrelas e dista 200.000 anos luz
da Via Láctea. A maior, com cinco bilhões de estrelas, está mais próxima, a
160.000 anos luz de distância.
Algumas outras galáxias estão relativamente próximas ao sistema da Via Láctea e
seus dois satélites, e são o que se chama de agrupamento local. Tal grupo
contém cerca de vinte galáxias ao todo, espalhadas em um raio de 2,5x106
anos luz. O grupo local, por sua vez, se encontra inserido em um sistema maior,
que denominamos de superaglomerado local. O superaglomerado alcança um raio da
ordem de 50x106 anos luz. Além desta distância os objetos são
considerados pertencentes a outros agrupamentos.
Figura 14.4. O sistema solar no braço de Órion.
Figura 14.5. O sistema solar e o braço Órion na Galáxia.
Figura 14.6. Posição do sistema solar em um corte no disco da Galáxia.
2 - Grande Nuvem
de Magalhães 11 -
NGC 147
3 - Pequena Nuvem
de Magalhães 12 - NGC 6822
4 - Escultor
13 - M 33
6 - Ursa
Menor
15 - M 32
7 -
Fornax
16 - M 31
8 - Leo
I
17 - NGC 205
9 - Leo II
Figura
7. A Via Láctea e as galáxias do Grupo Local.
CAPÍTULO 1 -
Generalidades
BOCZKO, Roberto. Conceitos de Astronomia. São Paulo,
Edgar Blucher, 1984. 429 p.
DIVERSOS. Astronomia: Curso Prático ao alcance de todos.
Rio de Janeiro, Rio Gráfica, 1985. 548 p.
MOURÃO, Ronaldo R. F. Dicionário Enciclopédico de
Astronomia e Astronáutica. Rio de Janeiro, N.Fronteira, 1987. 914 p.
RIDPATH, Ian. O Mundo Maravilhoso dos Astros. Rio de
Janeiro, Livro Técnico, 1978. 96 p.
RONAN, Colin A. História Ilustrada da
Ciência. Rio de Janeiro, Zahar, 1987.
CAPÍTULO
2 - A Esfera Celeste
BOCZKO, Roberto. Conceitos de Astronomia. São Paulo,
Edgar Blucher, 1984. 429 p.
MÉDICI, Roberto N. Astronomia de Posição. Rio de
Janeiro, Forense, 1989. 187 p.
CAPÍTULO 3 -
Instrumentos Astronômicos
BAKULIN, P.I, KONONOVICH, E.V., MOROZ, V.F. Curso
de Astronomia General, Moscou, MIR, 1987. 568 p.
NICOLINI, Jean. Manual do Astrônomo Amador.
Campinas, Papirus, 1985. 224 p.
DIVERSOS. Astronomia: Curso Prático ao alcance de todos.
Rio de Janeiro, Rio Gráfica, 1985. 548 p.
CAPÍTULO
4 - As Constelações
MOURÃO, Ronaldo R. F. Uranografia. Rio de Janeiro,
F. Alves, 1989. 344p.
CAPÍTULO 5 -
Observação das Estrelas
ALLEN, Richard H. Star Names: Their Lore and Meaning.
New York, Dover, 1963. 563 p.
ASIMOV, Isaac. Alfa Centauri. Rio de
Janeiro, Alves, 1983. 132p.
MOORE, Patrick. Guia de las
Estrellas y los Planetas. Barcelona, Folio, 1982. 144 p.
OTTEWELL, Guy. The Astronomical
Companion.
Greenville, Astronomical Workshop, 1979. 73 p.
CAPÍTULO 6 -
Observação dos Planetas
KITT, Michael. The Moon: an Observing Guide for Backyard
Telescopes. Waukesha,
Kalmbach, 1992. 80 p.
MOORE, Patrick. Guia
de las Estrellas y los Planetas. Barcelona,Folio, 1982. 144 p.
NICOLINI, Jean. Manual do Astrônomo Amador. Campinas, Papirus, 1985. 224 p.
PASACHOFF, Jay M. & MENZEL,
Donald H. Stars and Planets. New York, Houghton Mifflin, 1992. 502 p.
CAPÍTULO 7 -
Observação de Outros Corpos Celestes
BAKER, David. The Country Life
Guide to Astronomy. Middlesex, Hamlyn, 1984. 288 p.
MOORE, Patrick. Guia de las
Estrellas y los Planetas. Barcelona, Folio, 1982. 144 p.
MOORE, Patrick. The New Atlas to
the Universe.
MOURÃO, Ronaldo R. F. Dicionário Enciclopédico de
Astronomia e Astronáutica. Rio de Janeiro, N.Fronteira, 1987. 914 p.
MOURÃO, Ronaldo R. F. Atlas Celeste. Petrópolis,
Vozes, 1981. 175p.
CAPÍTULO
8 - O Sistema Solar
Parte I - Estrutura
COTARDIERE, Philippe. Larousse Astronomy. London, 1987, Hamlyn.
326 p.
Dictionary of Astronomy. London, Pan, 1981.
MOURÃO, Ronaldo R. F. Anuário de Astronomia. Rio de
Janeiro, F. Alves, 1991. 207 p.
Parte II - Dinâmica
BAKULIN, P.I, KONONOVICH, E.V., MOROZ, V.F. Curso de
Astronomia General. Moscou, MIR, 1987. 568 p.
ZEILIK, M. & SMITH, E. P. Introductory
Astronomy and Astrophysics. New York,
Saunders, 1987. 503 p.
CAPÍTULO 9 - O Sol
BAKULIN, P.I, KONONOVICH, E.V., MOROZ, V.F. Curso de
Astronomia General. Moscou, MIR, 1987. 568 p.
MOURÃO, Ronaldo R. F. Dicionário Enciclopédico de
Astronomia e Astronáutica. Rio de Janeiro, N.Fronteira, 1987. 914 p.
MOURÃO, Ronaldo R.F. Da Terra às Galáxias: Uma
Introdução à Astrofísica. Petrópolis, Vozes, 1982.
360 p.
ZEILIK, M. & SMITH, E. P. Introductory
Astronomy and Astrophysics. New York,
Saunders, 1987. 503 p.
CAPÍTULO 10 - Sistema
Terra-Lua
Parte I - A Terra
DIVERSOS. Astronomia: Curso Prático ao alcance de todos.
Rio de Janeiro, Rio Gráfica, 1985. 548 p.
EVANS, I. O. O Planeta Terra. Melhoramentos.
MOURÃO, Ronaldo R. F. Dicionário Enciclopédico de
Astronomia e Astronáutica. Rio de Janeiro, N.Fronteira, 1987. 914 p.
RIDPATH, Ian. O Mundo Maravilhoso dos Astros. Rio de
Janeiro, Livro Técnico, 1978. 96 p.
SAGAN, Carl & LEONARD, Jonathan N. Os Planetas.
Rio de Janeiro, José Olímpio, 1970. 208 p.
ZHARKOV, V. N. Estructura
Interior de la Tierra y de los Planetas. Moscou,
MIR, 1985. 479 p.
Parte II - A Lua
BAKULIN, P.I, KONONOVICH, E.V., MOROZ, V.F. Curso de
Astronomia General. Moscou, MIR, 1987. 568 p.
CADOGAN, Peter. Lua, Nosso Planeta Irmão. Rio de
Janeiro, F. Alves, 1985. 528 p.
ZEILIK, M. & SMITH, E. P. Introductory
Astronomy and Astrophysics. New York,
Saunders, 1987. 503 p.
CAPÍTULO 11 - Os
Planetas Terrestres
ASIMOV, Isaac. Marte. Rio de Janeiro, F. Alves,
1982. 154 p.
CAYEUX, Andre de & BRUNIER, Serge. Os Planetas.
Rio de Janeiro, F. Alves, 1985. 191 p.
CADOGAN, Peter. Lua, Nosso Planeta Irmão. Rio de
Janeiro, F. Alves, 1985. 528 p.
MOORE, Patrick & HUNT, Garry. The
Atlas of the Solar System. New York,
Crescent, 1990. 463 p.
MOURÃO, Ronaldo R. F. Marte, da Imaginação à Realidade.
Rio de Janeiro, F. Alves, 1988. 155 p.
CAPÍTULO
12 - Os Planetas Jovianos
ASIMOV, Isaac. Júpiter. Rio de Janeiro, F. Alves,
1976. 204 p.
---. Saturno. Rio de Janeiro, F. Alves, 1983. 119 p.
CAYEUX, Andre de, & BRUNIER, Serge. Os Planetas.
Rio de Janeiro, F. Alves, 1985. 191 p.
MOORE, Patrick & HUNT, Garry. The
Atlas of the Solar System. New York,
Crescent, 1990. 463 p.
CAPÍTULO 13 - Os Pequenos
Corpos
AUDOUZE, Jean & ISRAEL, Guy. The
Cambridge Atlas of Astronomy. Cambridge, 1988.
BEATTY, J. K. & CHAIKIN, A. The
New Solar System. New York, Sky Publishing, 1990. 326 p.
CAPÍTULO 14 - Formação
e Localização do Sistema Solar
DIVERSOS. Astronomia: Curso Prático ao alcance de todos.
Rio de Janeiro, Rio Gráfica, 1985. 548 p.
RIDPATH, Ian. O Mundo Maravilhoso dos Astros. Rio de
Janeiro, Livro Técnico, 1978. 96 p.
SAGAN, Carl & LEONARD, Jonathan N. Os Planetas.
Rio de Janeiro, José Olímpio, 1970. 208 p.
SILK, Joseph. O Big Bang. Brasília, Un. Brasília,
1984. 379 p.
diâmetro
equatorial
1.392.530 quilômetros = 109,16 terra
achatamento
0,000017 (23 quilômetros)
volume
1,414x10 18 km3 = 1.305.000 terra
massa
1,9891x10 30 quilogramas = 332.950 terra
densidade
1,407 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
273,8 metros por segundo 2 = 27,9 terra
velocidade de
escape
617,3 quilômetros por segundo
inclinação
axial
7,25 graus
temperatura
superficial
6.030 graus Celsius (5.755 Kelvin)
magnitude
aparente
-26,88
magnitude
absoluta
+4,72
emitância
energética
6,29x104 KW/m2
luminosidade
total
3,86x1023 KW
região |
espessura da camada |
principais componentes |
Corona |
500% |
H (75%), He (24%) muito ionizados |
Cromosfera |
2% |
H (75%), He (24%) pouco ionizados |
Fotosfera |
0,2% |
H (74%), He (25%) pouco ionizados |
Zona convectiva |
18,8% |
H (75%), He (24%) pouco ionizados |
Zona irradiativa |
58% |
H (75%), He (24%) muito ionizados |
Núcleo |
23% |
H (64%), He (35%) totalmente ionizados |
diâmetro
equatorial
4.878 quilômetros = 0,382 terra
volume
6,077x1010 km cúbicos = 0,056 terra
massa
3,3022x10 23 quilogramas = 0,0553 terra
densidade
5,443 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
3,704 metros/segundo2 = 0,378 terra
velocidade de
escape
4,25 quilômetros por segundo
período de rotação
sideral
58 dias, 15 horas e 30 min = 58,65 dias
temperatura
superficial
-180 a 430 graus Celsius (93 a 703 Kelvin)
magnitude visual
(quadratura) máxima: 0,0
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
0% |
traços de He, Na, O |
Crosta |
2% |
silicatos rochosos e metais |
Manto |
24% |
silicatos e óxidos metálicos |
Núcleo |
74% |
ferro e níquel |
distância máxima ao
Sol
69,817x106 quilômetros = 0,4667 UA
distância média ao
Sol
57,909x106 quilômetros = 0,3871 UA
distância mínima ao
Sol
46,001x106 quilômetros = 0,3075 UA
excentricidade
0,2056
inclinação
orbital
7,004 graus
revolução
sideral
87,969 dias = 0,241 anos
velocidade orbital
média
47,87 quilômetros por segundo
volume
9,2851x1011 km cúbicos = 0,857 terra
massa
4,8689x10 24 quilogramas = 0,815 terra
densidade
5,244 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
8,869 metros/segundo2 = 0,905 terra
velocidade de
escape
10,36 quilômetros por segundo
periodo de rotação
sideral
243 dias, 0 horas e 30 minutos
inclinação
axial
177,3 graus
temperatura
superficial
446 a 482 graus Celsius (719 a 755 Kelvin)
pressão
superficial
95.200 milibares
magnitude visual
(quadratura) -4,4
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
3% |
CO2(97%), N2(2%), Ar, H2SO4,
H2O |
Crosta |
0,5% |
silicatos rochosos e metais |
Manto |
52,5% |
silicatos e óxidos metálicos |
Núcleo interno |
30% |
ferro e níquel líquidos |
Núcleo externo |
17% |
ferro e níquel sólidos |
distância máxima ao
Sol
108,943x106 quilômetros = 0,7282 UA
distância média ao
Sol
108,209x106 quilômetros = 0,7233 UA
distância mínima ao
Sol
107,475x106 quilômetros = 0,7184 UA
excentricidade
0,0068
inclinação
orbital
3,394 graus
revolução
sideral
224,701 dias = 0,615 anos
velocidade orbital
média
35,02 quilômetros por segundo
período
sinódico
583,94 dias
diâmetro
equatorial
12.756,28 quilômetros
diâmetro
polar
12.713,51 quilômetros
volume
1,083310 12 quilômetros cúbicos
massa
5,974x1024 quilogramas
densidade
5,517 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
9,798 metros por segundo2
velocidade de
escape
11,18 quilômetros por segundo
temperatura
superficial
-88 a 58 graus Celsius (185 a 331 Kelvin)
pressão
superficial
1.013 milibares
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
2,5% |
N2(76%), O2(21%), Ar(1%), CO2,
H2O |
Crosta |
0,5% |
silicatos rochosos e metais |
Manto |
44,5% |
silicatos e óxidos metálicos |
Núcleo externo |
35% |
ferro e níquel líquidos |
Núcleo interno |
20% |
ferro e níquel sólidos |
distância máxima ao
Sol
152,099x106 quilômetros = 1,0167 UA
distância média ao
Sol
149,598x106 quilômetros = 1,0000 UA
distância mínima ao Sol
147,097x106 quilômetros = 0,9833 UA
inclinação
orbital
0 graus
revolução
sideral
365,356 dias
velocidade orbital
média
29,78 quilômetros por segundo
período
sinódico
não se aplica
diâmetro
equatorial
3.476 quilômetros = 0,272 terra
volume
2,1939x10 10 km cúbicos = 0,020 terra
massa
7,3483x1022 quilogramas = 0,012 terra
densidade
3,34 gramas por centímetro cúbico
gravidade superficial
1,623 metros por segundo2 = 0,16 terra
velocidade de
escape
2,37 quilômetros por segundo
albedo
0,07
temperatura
superficial
-130a 110 graus Celsius (143a 383 Kelvin)
magnitude visual
(oposição) -12,7
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
0% |
traços de Ar, Ne, H, He |
Crosta |
6% |
silicatos rochosos |
Manto |
72% |
silicatos e óxidos metálicos |
Núcleo |
22% |
ferro e níquel |
distância máxima à
Terra
405,495x103 quilômetros
distância média à
Terra
384,392x103 quilômetros
distância mínima à
Terra
363,289x103 quilômetros
excentricidade
0,0549
inclinação
orbital
5,145 graus
velocidade orbital
média
1,02 quilômetros por segundo
diâmetro
equatorial
6.794 quilômetros = 0,533 terra
diâmetro
polar
6.759 quilômetros
volume
1,6336x10 11 km cúbicos = 0,1508 terra
massa
6,387x10 23 quilogramas = 0,1069 terra
densidade
3,933 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
3,693 metros por segundo2 = 0,377 terra
velocidade de
escape
5,01 quilômetros por segundo
inclinação
axial
23,98 graus
temperatura
superficial
-126 a 27 graus Celsius (143 a 300 Kelvin)
pressão
superficial
5,4 milibares
magnitude visual
(oposição) -2,8
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
2% |
CO2(95%),N2(3%), Ar(2%), O2,
H2O |
Crosta |
1,5% |
silicatos rochosos e metais |
Manto |
60% |
silicatos e óxidos metálicos |
Núcleo |
38,5% |
ferro e níquel |
distância máxima ao
Sol
249,228x106 quilômetros = 1,6660 UA
distância média ao
Sol
227,941x106 quilômetros = 1,5237 UA
distância mínima ao Sol
206,654x106 quilômetros = 1,3814 UA
inclinação
orbital
1,85 graus
revolução
sideral
668,6 dias = 1,83 anos
velocidade orbital média
24,13 quilômetros por segundo
diâmetro
equatorial
143.884 quilômetros = 11,28 terra
diâmetro polar
134.200 quilômetros
achatamento
0,072
volume
1,433x1015 km cúbicos = 1.323 terra
massa
1,899x1027 quilogramas = 317,9 terra
densidade
1,326 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
24,48 metros por segundo 2 = 2,50 terra
velocidade de
escape
60,22 quilômetros por segundo
temperatura
superficial
-140 graus Celsius (133 Kelvin)
magnitude visual
(oposição) -2,5
número de
satélites
16
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
12% |
nuvens de amônia,água, H molecular, He |
Manto |
68% |
H metálico líquido e He |
Núcleo |
20% |
metais, silicatos e gelos |
distância máxima ao
Sol
816,052x106 quilômetros = 5,4550 UA
distância média ao
Sol
778,328x106 quilômetros = 5,2028 UA
distância mínima ao
Sol
740,604x106 quilômetros = 4,9506 UA
excentricidade
0,0484
inclinação
orbital
1,395 graus
revolução
sideral
4.332,6 dias = 11,86 anos
velocidade orbital
média
13,06 quilômetros por segundo
período
sinódico
398,88 dias
diâmetro
equatorial
120.536 quilômetros = 9,45 terra
diâmetro
polar
*108.728 quilômetros
achatamento
0,117
volume
8,215x10 14 km cúbicos = 759,2 terra
massa
5,6846x1026 quilogramas = 95,14 terra
densidade
0,6873 gramas por centímetro cúbico
gravidade superficial
10,44 metros por segundo2 = 1,07 terra
velocidade de
escape
35,47 quilômetros por segundo
periodo de rotação
sideral
10 horas e 14 minutos = 0,43 dias
albedo
0,45
temperatura
superficial
-160 graus Celsius (113 Kelvin)
magnitude visual
(oposição) -0,4
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
50% |
nuvens de amônia e água, H molecular, He |
Manto |
28% |
H metálico líquido e He |
Núcleo |
22% |
metais, silicatos e gelos |
distância máxima ao
Sol
1,5063x109 quilômetros = 10,0693 UA
distância média ao
Sol
*1,4294x109 quilômetros = 9,5388 UA
distância mínima ao
Sol
1,3476x109 quilômetros = 9,0084 UA
inclinação
orbital
2,450 graus
revolução
sideral
10.759,2 dias = 29,45 anos
velocidade orbital
média
9,64 quilômetros por segundo
período
sinódico
378,08 dias
descobrimento
13/03/1781, por William Herschel
diâmetro
equatorial
51.118 quilômetros = 4,01 terra
diâmetro
polar
49.946 quilômetros
volume
6,45x10 13 km cúbicos = 64,56 terra
massa
8,6832x10 25 quilogramas = 13,7 terra
densidade
1,2707 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
8,34 metros por segundo2 = 0,85 terra
velocidade de
escape
20,65 quilômetros por segundo
albedo
0,93
temperatura
superficial
-180 graus Celsius (93 Kelvin)
magnitude visual
(oposição) 5,6
número de
satélites
17
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
30% |
nuvens de metano, H molecular, He, CH4 |
Manto |
42% |
gelos de NH4, H2O e CH4 |
Núcleo |
28% |
metais, silicatos e gelos |
distância máxima ao Sol
3,005x109 quilômetros = 20,088 UA
distância média ao
Sol
2,87099x109 quilômetros = 19,182 UA
distância mínima ao
Sol
2,733x109 quilômetros = 18,275 UA
inclinação à
eclíptica
0,773 graus
revolução
sideral
30.684,8 dias = 83,99 anos
velocidade orbital
média
6,80 quilômetros por segundo
período
sinódico
369,65 dias
descobrimento
23/09/1843 por Leverrier e Adams
diâmetro
equatorial
*49.532 quilômetros = 3,96 terra
diâmetro
polar
49.600 quilômetros
volume
6,633x10 13 km cúbicos = 61,2 terra
massa
1,0247x1026 quilogramas = 18,21 terra
densidade
1,640 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
11,37 metros por segundo 2 = 1,16 terra
velocidade de
escape
23,97 quilômetros por segundo
temperatura
superficial
-200 graus Celsius (73 Kelvin)
magnitude visual
(oposição) 7,9
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
30% |
nuvens de metano, H molecular, He, CH4 |
Manto |
40% |
oceano iônico de prótons hidratados, CH4, HO |
Núcleo |
30% |
metais, silicatos e gelos |
distância máxima ao
Sol
4,535x109 quilômetros = 30,316 UA
distância média ao Sol
*4,504x109 quilômetros = 30,058 UA
distância mínima ao
Sol
4,458x109 quilômetros = 29,800 UA
inclinação à
eclíptica
1,774 graus
revolução sideral
60.190,5 dias = 164,74 anos
velocidade orbital
média
5,43 quilômetros por segundo
descobrimento
em 18/2/1930, por Clyde Tombaugh
diâmetro
médio
2.274 quilômetros = 0,18 terra
volume
6,24 x 109 km3 = 0,006 terra
massa
1,27 x 10 22 quilogramas = 0,002 terra
densidade
2,0 gramas por centímetro cúbico
gravidade
superficial
0,65 metros por segundo 2 = 0,067 terra
velocidade de
escape
1,23 quilômetros por segundo
inclinação
axial
118 graus
albedo
0,54
temperatura
superficial
-215 graus Celsius (58 Kelvin)
constituição
atmosférica
CH4, Ar, N2,CO, O2
magnitude visual
(oposição) 14,5
número de
satélites
1
região |
espessura |
principais componentes da camada |
Atmosfera |
0% |
CH4, Ar, N2, CO |
Crosta |
1% |
gelo de CH4 |
Manto |
20% |
gelo de H2O |
Núcleo |
79% |
gelos e silicatos rochosos |
distância máxima ao
Sol
7,422x109 quilômetros = 49,61 UA
distância média ao
Sol
*5,91352x109 quilômetros = 39,68 UA
distância mínima ao
Sol
4,441x109 quilômetros = 29,75 UA
inclinação
orbital
17,17 graus
revolução
sideral
90.465 dias = 247,6 anos
velocidade orbital
média
4,73 quilômetros por segundo
Glossário:
Nome - Nome oficial do satélite, aprovado pela IAU (União
Astonômica Internacional)
Num - Número do satélite
Diam - diâmetro médio do satélite em quilômetros. Alguns satélites
possuem forma irregular, sendo apresentados seus diâmetros máximo e mínimo.
Dist - distância entre os centros do satélite e de seu
planeta, em milhares de quilômetros.
Rev - revolução sideral, tempo no qual o satélite realiza
uma volta em torno de seu planeta, em relação às estrelas, em dias.
Dens - densidade média do satélite, em gramas por
centímetro cúbico.
Mass - massa aproximada, em quilogramas.
nome |
num |
diam |
dist |
rev |
dens |
mass |
Terra |
|
|
|
|
|
|
Lua |
I |
3476 |
384,4 |
27,33 |
3,34 |
7,35 E22 |
Marte |
|
|
|
|
|
|
Fobos |
I |
27x19 |
9,47 |
0,32 |
1,7 |
9,6 E15 |
Deimos |
II |
15x11 |
23,38 |
1,26 |
2,1 |
2,0 E15 |
Júpiter |
|
|
|
|
|
|
Métis |
XVI |
44 |
127,6 |
0,29 |
3,0 |
1,0 E17 |
Adrastéia |
XV |
26x16 |
128,4 |
0,30 |
4,5 |
2,0 E17 |
Amaltéia |
V |
270x150 |
180,9 |
0,50 |
3,5 |
1,2 E19 |
Tebe |
XIV |
110x90 |
222,4 |
0,68 |
1,4 |
7,5 E17 |
Io |
I |
3632 |
421,8 |
1,77 |
3,53 |
8,92 E22 |
Europa |
II |
3126 |
671,1 |
3,55 |
3,03 |
4,87 E22 |
Ganimedes |
III |
5268 |
1070,5 |
7,15 |
1,93 |
1,49 E23 |
Calisto |
IV |
4806 |
1882,9 |
16,69 |
1,79 |
1,07 E23 |
Themisto |
XVIII |
9 |
7507,0 |
130,00 |
? |
? |
Leda |
XIII |
15 |
11070,0 |
238,50 |
3,0 |
6,4 E15 |
Himália |
VI |
180 |
11370,0 |
247,90 |
3,0 |
1,0 E19 |
Elara |
VII |
75 |
11670,0 |
259,80 |
3,0 |
7,0 E17 |
Lisitéia |
X |
35 |
11820,0 |
260,20 |
3,0 |
7,3 E16 |
S/2000 J11 |
|
4 |
12420,0 |
284,30 |
? |
? |
S/2003 J20 |
|
3 |
17100,0 |
456,50 |
? |
? |
S/2003 J3 |
|
2 |
18339,9 |
504,00 |
? |
? |
S/2003 J12 |
|
1 |
19002,5 |
533,30 |
? |
? |
S/2001 J10 |
|
2 |
19302,0 |
550,70 |
? |
? |
Harpalyke |
XXII |
4 |
20350,0 |
595,40 |
? |
? |
nome |
num |
diam |
dist |
rev |
dens |
mass |
|
S/2003 J18 |
|
2 |
20700,0 |
606,30 |
? |
? |
|
S/2001 J9 |
|
2 |
20721,0 |
622,60 |
? |
|
|
Contatos:
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