sistema solar.pdf

Cuiabá , 2009

LICENCIATURA PLENA EM CIÊNCIAS NATURAIS E MATEMÁTICA - UAB - UFMT

SiStema Solar

Instituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET)Av. Fernando Correa da Costa, s/nº

Campus UniversitárioCuiabá, MT - CEP.: 78060-900

Tel.: (65) 3615-8737www.fisica.ufmt.br/ead

Autor

Denilton Carlos GaioInstituto de Física / UFMT

SiStema Solar

Co r p o e d i t o r i a l

• Den ise Vargas

• Carlos r inalD i

• iramaia Jorge Cabral De Paulo

• mar ia luC ia CaVall i neDer

ProJeto gráfiCo: PAU Lo H. Z . A R R U dA / Ed UA R d o H. Z . A R R U dA

reV i são: d E N I S E VA R g A S

seCretar ia : N E U Z A M A R I A J o R g E C A B R A L

Co P y R I g H T © 2010 UAB

FICHA CATALOGRÁFICA

ISBN: 978-85-67819-75-0

Caio, Denilton Carlos. Sistema Solar / Denilton Carlos Caio. Cuiabá: UFMT/UAB, 2009.

1.Ciências Naturais. 2.Sistema Solar. 3.Sol. 4.Terra. 5.Planetas. I.Título.

CDU - 523

G142s

UAB| Ciências Naturais e Matemática | Origem do Universo | Vii

e havia razões práticas para o homem pré-histórico dirigir seu olhar de modo sistemático ao céu noturno, é difícil dizer. O que se sabe, e disso há registros, é que o fez. Na Inglaterra, no condado de

Wiltshire, ergue-se imponente um monumento megalítico1 da Idade do Bronze, conhecido como Stonehenge – datado de 3100 a.C. (FIGURA 1). Esse círculo de pedras de 97,54 metros de diâmetro foi, provavelmente, projetado para permitir a observação de fenômenos astronômicos, tais como os solstícios2 de verão e inverno e os eclipses3 (Ronan, 2001).

1 Monumento pré-histórico feito de grandes blocos de pedra.2 Solstício é a época do ano em que o Sol possui a sua maior declinação. Quando é ao norte (austral) temos solstício de verão no hemisfério norte. As noites são curtas e os dias mais longos, e de inverno no hemisfério sul (noites longas e dias curtos). Quando a maior declinação solar é ao sul (boreal), dá-se o solstício de verão no hemisfério sul e de inverno no hemisfério norte. Declinação solar de cada ponto sobre a superfície da Terra é o menor ângulo formado entre as direções vertical e da posição solar (o que acontece ao meio-dia verdadeiro a cada dia). Já o equinócio é a época do ano em que se registra igual duração do dia e da noite. Pode ser de primavera ou de outono. Quando é primavera no hemisfério norte, é outono no sul e vice-versa.3 Eclipse: fenômeno em que um astro deixa de ser visível, totalmente ou em parte. Nos eclipses solares, a Lua se inter-põe entre o Sol e a Terra. Nos eclipses lunares, a Lua deixa de ser iluminada ao colocar-se no cone de sombra da Terra.4 Ciência que estuda os astros, isto é, os objetos celestes naturais. Sua constituição, posições e movimentos no céu.

S

p r e fá C i o

O c e u p r e - h i s t Or i c O

Figura 1 - Observatório astronômico pré-histórico de Stonehenge – Inglaterra. Fonte: Wikipedia, 2009a

O círculo de Goseck, na Alemanha, é o mais antigo instrumento de observação do céu da Europa e data de 4100 a.C. (FIGURA 2), antes mesmo da invenção da escrita, que se deu na Mesopotâmia e no Egito, apro-ximadamente, em 4000 a.C..

Essas construções talvez tenham sido erigidas apenas pelo fascínio ao céu estrelado, ou talvez para o culto de deuses, mas não há como negar sua utilidade. Ao desenvolvimento da astronomia4 segue-se o do calendário e o das atividades humanas que dele dependem, como a pesca e a agricultura. O céu estrelado é sempre fonte de inspiração ao artista ou ao poeta que pode até ouvir estrelas.

UAB| Ciências Naturais e Matemática | Sistema Solar|

8 | Ciências Naturais e Matemática | UAB

A indissiocibilidade entre o encantamento e a praticidade da ciência tem nos acompanhado e quando o tema é o céu, não há limites. Esperamos que assim se dê com seu aprendizado sobre a Terra e o Sistema Solar. Neste fascículo estudaremos o Sol e a dinâmica dos corpos que a ele orbitam. O estudo da astronomia tem se revelado um espelho: quanto mais observamos o céu, mais entendemos o planeta em que vivemos. Deixe-se ar-rebatar pelo fascínio de um céu estrelado e, ao mesmo tempo, procure desenvolver referenciais espaço-temporais de localização da Terra no espaço e dos espaços sobre a Terra; da marcação do tempo e o entendimento das forças que regem o movimento dos corpos do Sistema Solar.

Figura 2 - CirCulo de goseCk. no solstíCio de inverno, os raios de sol entram pelos portões late-rais (a e b) ao amanheCer e ao entardeCer. Fontes: (a) storial, 2005; (b) Wikipedia, 2009.

(a) (b)

AA

BB

| Ciências Naturais e Matemática | UAB Vii i

Figura 3 – Céu estrelado – Tela do pintor holandês, Van Gogh, de 1889. Pintava Vênus, e outros planetas, como es-trelas com grandes halos amarelos.Fonte: Esteves, 2001.

S u m á r i o

iXUAB| Ciências Naturais e Matemática | Sistema Solar|

1. i n t r o d u ç ã o

2 . S o l

3. C a r a C t e r í S t i C a S G e r a i S d o S p l a n e ta S

4. te r r a

5. o S o u t r o S p l a n e ta S r o C h o S o S

6. o S p l a n e ta S G a S o S o S

7. p l a n e ta S a n õ e S

8 . p e q u e n o S Co r p o S

Co n C l u S ã o

r e f e r ê n C i a S B i B l i o G r á f i C a S

1

11

19

25

53

61

75

79

93

95

UAB| Ciências Naturais e Matemática | Sistema Solar| 1

1.1. a te r r a é e S f é r i C a

primeiro a propor a esfericidade da Terra foi Parmênides (514-450 a.C.) e a situou no centro do Universo. Se acertou na sua forma, não foi por questões geométricas ou astronômicas, mas sim

por preferência à simetria e ao equilíbrio. Para os gregos, a esfera é a forma mais perfeita do Universo.Para muitas crianças é difícil entender a esfericidade da Terra. Se a Terra é esférica, onde estamos

nós? Na superfície ou dentro dela? Se estamos sobre a superfície, por que quem está no hemisfério sul não cai da Terra?5 Graças à gravidade, uma força que mantém a todos sobre a superfície do planeta.

Um fio de prumo define uma reta vertical na direção do centro da Terra porque o corpo na ponta do fio é, para lá, atraído. Por isso nós não caímos da Terra e sim para a Terra. Todos os corpos pesados6 ou graves, como eram chamados na antiguidade, caem em direção ao solo, porque são atraídos pela Terra. Assim, esta força é chamada gravitacional porque age sobre os “graves”. Os corpos que ascendem na atmosfera, como a fumaça de uma fogueira, eram chamados de leves

A força gravitacional age sobre todos os cor-pos. Uma bexiga cheia de gás também é atraída pela Terra, mas sofre uma força para cima maior que seu peso, devido estar “mergulhada” na atmosfera. O nome dessa força é empuxo e foi estudada pela primeira vez por Arquimedes, que, quando a entendeu saiu à rua gritando eureka, que em grego quer dizer descobri. Todos nós já a experimenta-mos. Ao mergulharmos em uma piscina com os pulmões cheios de ar, é fácil ficar boiando na superfície da água.

i n t r o d u ç ã o

5 Alguns modelos mentais alternativos sobre a forma da Terra são resistentes e sobrevivem até no adulto (Vosniadou e Brewer,1992).6 O correto é dizer: os corpos mais densos que o ar descem e os menos densos que o ar ascendem na atmosfera.

A

1

Figura 4 - o sentido vertiCal para Cima aponta (em todos os pontos sobre a superFíCie da terra) do Centro da terra

para as estrelas no alto de nossas Cabeças.


A força gravitacional nos fornece uma primeira referência espacial: para cima e para baixo (FIGURA 4) Como sabemos qual é a direção vertical e os sentidos para cima e para baixo, mesmo de olhos fechados? Na nossa cabeça, no ouvido interno, há um sistema de equilíbrio que funciona com base na força gravitacional (Na plataforma, há uma leitura complementar a respeito desse sistema).

A Terra formou-se da aglutinação de matéria a partir do seu centro, devido a atra-ção gravitacional, simetricamente em todas as direções. Assim, é também a gravidade, que determinou a esfericidade da Terra.

Com estas certezas: a Terra é esférica e toda estaca inserida verticalmente no chão apontará para o centro do planeta, Eratóstenes mediu o raio da Terra. Se tiver dúvidas, reveja, no Fascículo 1 – Idade Antiga e Primitiva (PAULO, 2009), os detalhes dessa impressionante medida realizada por esse grego, que viveu em Alexandria entre 275 e 194 a.C.

A força gravitacional modelou também outos astros: o Sol e a Lua também são esféricos. Mais que isso: a força gravitacional é a interação entre os corpos celestes

responsável pela arquitetura do Universo: Galáxias, Nebulosas, Sistemas Es-telares possuem a forma de discos, enquanto que estrelas, planetas e

satélites são esféricos. Foi Sir Isaac Newton quem formulou a Lei da Gravitação Universal. O que é uma lei física? Segun-

do o Aurélio (2004), lei natural é uma “fórmula geral que enuncia uma relação constante entre fenômenos

de uma dada ordem”. No caso, a lei da gravitação é universal por ser uma regra que se aplica a todos os corpos do Universo.

Para nós, atualmente, parece óbvio, mas não era assim antes de Newton. Pensava-se que os corpos abaixo da Lua tinham um comporta-mento diferente daqueles que estavam acima da Lua. No fascículo sobre a ciência na antiguidade você pode acompanhar um pouco essa transição da ciência aristotélica para a ciência newtoniana.

Figura 5 - representação piCtóriCa do Campo gra-vitaCional da terra. a direção radial e o sentido

Convergente das FleChas indiCam a direção e o sentido da Força que a terra exerCe sobre os Corpos. a intensidade

da Força é representada pelo Comprimento das FleChas, isto é, quanto mais próximo da superFíCie da terra, mais intenso é o Campo

gravitaCional. [Créditos do autor]

UAB| Ciências Naturais e Matemática |Sistema Solar| 3

1. 2 . a te r r a G i r a e m t o r n o d o S o l

Se você pensa que antes de Copérnico (1473-1543), toda a humanidade acreditava no geocentrismo, enganou-se “redondamente”. Na antiga grécia, vários foram os sábios que estavam certos de que a Terra gira ao redor do Sol e sobre si mesma. Dentre eles, vale citar Pitágoras de Samos, que viveu entre 580 e 500 a.C. Em sua cosmogonia, as estre-las seriam imóveis; a Terra, a Lua, o Sol e os cinco planetas giravam em torno de um fogo central, localizado no centro do Universo. O número perfeito de dez esferas seria comple-tado pela Antiterra, a qual, assim como o foco central não se podia ver (MARTIN, 2009). Também Aristarco em 280 a.C. defendia o sistema heliocêntrico (PAULO, 2009)

Não apenas a Terra, mas um sistema com milhões de objetos astronômicos giram ao redor de uma estrela alaran-jada com 4,5 bilhões de anos. Desses objetos, os principais são os oito planetas e seus satélites, os cinco planetas anões atualmente conhe-cidos, podendo chegar a uma centena; cometas e as nuvem de meteoros – todos descritos neste fascículo. Qual a razão para que todos esses corpos mantenham-se uni-dos, girando em torno de um ponto? A força gravitacional os mantém unidos. O Sol está no centro do sistema desde a sua formação a partir da nebulosa primordial e tem a maior concentração de massa também devido a força gravitacional.

Todos os corpos giram ao redor do Sol e em torno de si mesmos, como um peão. Você pode perguntar: esses corpos, assim como o peão, vão parar de girar? A resposta é: a velocidade de rotação está diminuindo. Todos os corpos estão dissipando a energia cinética de rotação. Porém, muito lentamente.

O movimento de todos os corpos depende, sobretudo, da interação gravitacional entre eles e, lógico, de suas velocidades, isto é, de suas energias cinéticas7. A partir da Lei da Gravitação Universal e da informação dos períodos orbitais é possível determi-nar sua posição em cada instante. Mas não foi assim que aconteceu com respeito ao conhecimento humano. Primeiro foi necessário uma grande catalogação das posições de cada astro no céu, até que Newton pudesse determinar essa lei do movimento (gra-vitação). Essa história você já conhece um pouco: Baher, Kepler, Copérnico, Galileu e Newton. Todavia, o primeiro capítulo deu-se na antiguidade com o advento do calen-dário.

7 Além da energia, também os momentos, linear e angular, são grandezas físicas chamadas de condições dinâmicas do sistema, pois regem o movimento de qualquer sistema de partículas. Isso você verá em um fascículo futuro.

retrado de CopérniCo, em torun - polônia, 1580

1. 3. C a l e n d á r i o

Ano é o período de tempo necessário para que a Terra dê uma volta em torno do Sol. Se pudéssemos olhar de fora do Sistema Solar seria bem mais fácil cronometrar as voltas que a Terra dá. Todavia, o calendário, esse sistema de contagem de tempo, foi inventado com base no movimento aparente do Sol e das estrelas, sem empregar qualquer teoria a respeito da posição do Sol e da Terra.


Os calendários podem ser lunares ou solares. Os primeiros sincronizam os meses com os ciclos da Lua e os segundos sincronizam o ano com o ciclo do Sol. Há calen-dários que combinam os dois anteriores, chamados Luni-Solares, e os arbitrários, para os quais não há sincronias, nem com o Sol, nem com a Lua. A palavra calendário tem origem no termo latino calendae que era a denominação do primeiro dia do mês roma-no. No ocidente o calendário que utilizamos é chamado gregoriano, pois foi adotado a partir de uma bula do Papa Gregório VII.

o p r i m e i r o C a l e n d á r i o

Foram os sacerdotes-astrônomos do antigo Egito, apesar do foco da astronomia egípcia ser o entendimento da vida pós-morte, que elaboraram o mais sofisticado ca-lendário do mundo antigo. Os documentos egípcios antigos que descreviam o céu, continham uma representação puramente simbólica do universo, povoado por deuses e deusas. No papiro Greenfield, como é chamado o papiro funerário da princesa Nesi-tanebtashu, datado de aproximadamente 970 a.C., o céu, que é o corpo da deusa Nut é sustentado pelo deus do ar, Chu, e embaixo o deus Geb, deitado de lado representa a Terra. A pouca relação dos desenhos com o aspecto físico do céu revelam o real in-teresse dos egípcios pela astronomia. As constelações, no entanto, eram usadas para se determinar o movimento aparente do Sol através do céu no decorrer do ano.

Dado que o Sol percorre 360 graus em 365 dias, a cada dia, o Sol avança aproxi-madamente um grau nesse movimento.

Figura 6 - papiro green-Field. museu britâniCo -

papiro Funerário da prinCesa nesitanebtashru, datado

de aproximada-mente 970 a.C. o Céu, que é o Corpo da

deusa nut é sustentado pelo deus do ar, Chu e embaixo o

deus geb, deitado de lado representa a terra.

Fonte: museu britâniCo (WWW.britishmuseum.org).

Existe um mito egípcio que podemos recorrer para lembrar desse fato. Shu e Te-fnut, os filhos de Rá, geraram a deusa do céu (Nut) e o deus da terra (Geb). No início dos tempos, quando o ano tinha 360 dias, céu e terra estavam unidos em um grande abraço. Por ciúmes, o grande deus Rá lançou, sobre Nut, um castigo pelo qual a deusa


não poderia procriar em nenhum mês ou ano: fez com que Chu (o ar) a se-gurasse nas alturas com seus braços. Nut permitia que as estrelas passeassem por seu ventre, para que pudesse ficar visível para Geb, o seu amado, e por isso o céu é estrelado.

O deus Thot, que governa o tempo, em um jogo com a Lua, cujas fases ritmam os dias e as noites, ganhou-lhe cinco dias, acrescentou-os aos trezen-tos e sessenta dias do ano. Dessa forma Nut pode gerar filhos. No primeiro dos novos dias nasceu Osíris, pai da humanidade.

O conhecimento do período exato que corresponde a um ano era de fundamental importância para a economia egípcia regida sobretudo pelas cheias anuais do Nilo. Os egípcios antigos observaram que “a inundação anu-al do Nilo coincidia (...) com o aparecimento, antes da alvorada, no horizonte oriental, de Sirius (conhecida pelos egípcios como Sotis), a mais brilhante estrela do céu (...). Este nascimento helíaco8 de Sirius veio a se chamar ‘O Iniciador do Ano’ e o calendário civil foi a ele associado” (Ronan, 2001:24). Algumas construções egípcias monumentais alinhavam-se com Sirius. Cons-truído em 54 a.C., o eixo sagrado do templo de Hathor em Dendera é dado pela orientação de Sirius.

A observação do nascimento helíaco de Sirius, após alguns anos, per-mitiria facilmente a determinação do ano de 365 dias. Porém, o ano solar exato é de 365 dias, 5 horas, 48 minutos e 46 segundos, e o fato de os egíp-cios ignorarem essas horas fazia com que o calendário se atrasasse aproxi-madamente um dia a cada quatro anos. Hoje, nós sabemos como corrigir esse erro. Basta introduzir um dia extra a cada quatro anos. Mas os egípcios não o fizeram e o calendário civil gradualmente deixava de acompanhar as estações.

Além do calendário civil, havia o calendário lunar, em que o ano era dividido em 12 meses com 29 e 30 dias intercalados de modo a acompanhar, a cada dois meses, o ciclo das fases da Lua de 29 dias e meio. Porém, tem-se assim apenas 254 dias. Acres-centava-se um mês adicional de 11 dias a cada ano, ou de 22 dias a cada dois anos ou ainda de 33 dias a cada três anos para se fazer coincidir os dois calendários.

thot, o deus da lua em sua Forma Com Cabeça de íbis.

Fonte: http://WWW.anCient-egypt.org/index.html

8 Nascimento helíaco de um astro é o aparecimento (nascimento) simultâneo do astro e do Sol no horizonte leste.

C a l e n d á r i o r o m a n o

O calendário romano data da fundação de Roma, cerca de 753 anos a.C. Inicia-se com um ano de 304 dias, divididos em 10 lunações (ou meses). Foi Numa Pompílio, segundo rei de Roma, quem fez a primeira reforma do calendário por volta de 713 a.C., baseando-se no calendário grego. Adicionou os meses de Januarius (29 dias) e Febru-arius (28 dias), aumentando o seu tamanho para 355 dias, transformando-o em um calendário luni-solar, mantendo os inícios dos meses coincidindo com os inícios das fases da Lua. Para completar o ano solar, assim como os egípcios, adicionava um mês extra, chamado Mercedonios, de 11 dias a cada ano, ou 22 dias de dois em dois anos.


Os meses romanos são: Martius (em celebração ao deus Marte, pai de Rômu-lo e Remo – o ano começava em 15 de março), Aprilis (Segundo a hipótese mais plausível, tem origem em aphro, a espuma do mar – grego –, que deu origem a deu-sa Aphrodite), Maius (deusa Maia), Iunius (deusa Juno – mãe dos deuses), Quinti-lis, Sextilis, September, October, November, December (quinto a décimo mês),

Januarius (deus Jano de duas faces, representando o início e o fim) e Febru-arius (mês dos festejos de fertilidade da deusa Februa, sobrenome de Juno). Na Wikipédia (http://pt.wikipedia.org/wiki/Dias_da_semana), encontram-se os significados dos nomes dos dias da semana. Era natural que os nomes dos dias

da semana na antiguidade fossem em homenagem aos deuses representados pelos astros, afinal as senanas marcam as fases da Lua.

Os anos bissextos só foram introduzidos no ano 46 a.C em Roma, por Júlio César. Adotou-se um ano solar de 365 dias, dividido em 12 meses de 30 ou 31 dias. Assim como é hoje, a exceção é fevereiro que possui 28 dias ou 29 nos anos bissextos de 366 dias a cada quatro anos, de forma que o ano médio era de 365,25 dias. Júlio César mudou o nome do quinto mês para Julius e, seu sucessor Otávio Augusto, nomeou o sexto mês para Augustus em sua própria homenagem. Também cuidou para que agosto tivesse o mesmo número de dias que o mês de julho.

Como o ano trópico é de 365,2422 dias – e não os exatos 365,25 – em 577, o equi-nócio da primavera no hemisfério norte dava-se em 11 de março em vez de 21, como tinha sido fixado pelo concílio de Niceia, para base da determinação da Páscoa. Em 1582, o papa Gregório XIII, aconselhado pelos mais esclarecidos astrônomos de seu tempo, em especial, pelo astrônomo e médico de Verona, Luigi Lílio, obteve o acordo dos principais soberanos católicos e, por meio da Bula Inter Gravíssimas, de 24 de feve-reiro, decretou a reforma do calendário, que passou em sua homenagem, a chamar-se gregoriano, utilizado até hoje no mundo ocidental.

“Esta reforma devia coordenar a duração do ano civil com a do astronômico, de tal forma que os dias da mesma denominação, correspondessem, termo médio, às mesmas temperaturas e que os trabalhos agrícolas pudessem ser sempre regulados pelas datas do ano civil.” (Almanaque de Ciência Popular, 1956).

1. 4 . o S i S t e m a S o l a r e o e X p l e n d o r d o e S pa ç o S i d e r a l

Nos livros, as imagens do Sistema Solar mostram o Sol e os planetas com suas tra-jetórias denotadas por uma linha curva, igual a da FIGURA 7. É uma linda imagem, mas é claro que não é isso que vemos quando olhamos para o céu.

Da Terra, a olho nú, só vemos o Sol e a Lua; uma infinidade de estrelas, das quais, cinco peregrinam no pano azul noturno, onde estão, todas as outras, fixas. São elas os cinco planetas9 visíveis a olho nú: Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno.

9 A palavra planeta, em grego, quer dizer estrela errante, isto é, que se movimenta com relação ao fundo do céu.Existem as estrelas fixas, que são realmente estrelas: grandes massas de gases em combustão atômica. A palavra sideral refere-se a todas as estrelas, fixas ou errantes.


10 Duas estrelas podem estar distantes uma da outra, e parecerem muito próximas por estarem na mesma linha de visada.

São essas estrelas que formam as oitenta e oito constelações. O que são constela-ções? São agrupamentos aparentes10 de estrelas. Os antigos astrônomos deram nomes para elas de acordo com a semelhança com figuras de objetos, pessoas, animais ou seres míticos. Sem luneta ou telescópio, é possível ver 1000 a 1500 estrelas em uma noite escura. Cada estrela pertence a alguma constelação. Também podemos chamar de constelação, a região do céu que esses agrupamentos de estrelas ocupam. Separar o céu em porções menores nos auxilia a nos orientar. O Cruzeiro do Sul, por exemplo, nos permite determinar a posição do Polo Sul Celeste. Além da direção vertical de-terminada pela gravidade, temos duas outras orientações – essas, sobre a superfície da Terra: norte-sul e leste-oeste. A rosa dos ventos é um instrumento de navegação, no qual os pontos cardeais, isto é, as direções fundamentais, formam ângulos retos entre si [FIGURA 8].

Assim como fazemos com a Terra, podemos, a partir do equador celeste, dividir o céu em dois hemisférios: norte e sul.

Mercúrio

sol

Vênus

Terra

Lua

Com

etas

Plutão

Marte

Júpiter

Saturno

Urano

Netuno

O equador celeste é uma prolongação do equador terrestre. De acordo com a posição no céu, as constelações podem ser Austrais, quando estão no hemisfério sul celeste, ou Boreais, no hemisfério norte. Algumas constelações estão no equador celeste e são chamadas de equatoriais. Porém, treze constelações são especiais: Áries, Touro, Gêmeos, Câncer, Leão, Virgem, Libra, Escorpião, Serpentário, Sagitário, Capricórnio, Aquário e Peixes. Com exceção do Serpentário, são conhecidas como zodiacais.

Os antigos povos do fértil do Nilo, da Mesopotâmia e do Mediterrâneo observa-

Figura 7 – o sol, seus oito planetas e plutão, que até 2007, ainda era Consi-derado um planeta. hoje, está na Categoria de planeta-anão. Fonte: nasa


ram que ao olharmos para o céu, encontramos o Sol, a Lua e os planetas sempre sobre algumas dessas constelações. As constelações zodiacais formam uma faixa por onde passa o Sistema Solar. Para esses povos, as luzes no céu são expressões dos deuses e desta forma devem nos dizer alguma coisa. Assim pensavam e criaram a astrologia, que pretende, a partir da posição dos planetas no céu, prever o futuro de pessoas ou países11. O significado atribuído a cada constelação está relacionado com a época do ano em que se dá o seu nascimento helíaco. As constelações são, portanto, não apenas uma referência espacial, mas também temporal. A constelação de Touro, por exemplo, marcava o início das chuvas no hemisfério norte, assim, o Touro em vários mitos gre-gos está ligado às águas.

As relações Céu-Terra – presentes na cosmogonia12 de diversos povos – têm fun-ção não apenas mítica, mas garantem explicações para fenômenos terrenos. Explanam, sobretudo, as mudanças climáticas devido ao movimento aparente do céu (causado pelo movimento periódico da Terra em torno do Sol). No artigo Sociedade e Natureza: da Etnociência à Etinografia de Saberes e Técnicas, o físico Marcio Campos (1995: pp 48 a 51) relata o mito Kuikúru (Alto Xingu), do Caminho da Siriema, que trata das mesmas estrelas principais do mito grego de Touro e do mesmo fenômeno climático: a chegada das chuvas.

m i t o G r e G o : o r a p t o d e e u r o pa

Europa, filha de Teléfassa e Agenor, rei da Fenícia, era tão bela e alva, que suspei-tavam que uma das aias de Hera (Juno para os romanos) houvesse roubado a maquiagem da deusa para dá-las a Europa.

Um dia, quando brincava à beira-mar com suas companheiras, Zeus a viu e se en-cantou com sua beleza. Determinado a conquistá-la, transformou-se em um touro branco de cornos semelhantes à Lua Crescente. Zeus deitou-se aos pés de Europa com um ar doce e carinhoso. A princesa assustada, porém, encantada com o animal, ornou-o de guirlandas e sentou-se sobre o seu dorso. Imediatamente, o touro lançou-se ao mar, che-gando até a ilha de Creta.

Retornado à forma humana, Zeus “desposou” Europa, com quem teve três fi-lhos. O Touro que seduziu Europa tornou-se uma constelação colocada entre os signos do Zodíaco.

Os outros mitos referentes às constelações zodiacais podem ser encontrados em livros de uranografia. O sítio Uranometria Nova (2009) contém suas versões mais co-nhecidas (Oliveira, 2009). Esses mitos são fonte de interesse para os alunos e, portanto, de motivação. O mito de virgem, em especial, é uma alegoria ao movimento orbital da Terra.11 Você já deve ter prestado atenção ao seu horóscopo. Por exemplo, “você que nasceu com Júpiter em Áries é um ser otimista e extrovertido”. Algumas pessoas acreditam nessas previsões. Porém, não há qualquer trabalho científico que comprove sua eficácia, o que também não proíbe ninguém de acreditar.12 Palavra de origem grega que significa origem do universo. A cosmogonia de um povo é a sua forma de explicar a origem do mundo.


m a q u e t e d o S i S t e m a S o l a r

Um instrumento didático importante para o entendimento do movimento, com relação às estrelas fixas, dos planetas do sistema solar é a maquete13. Existem duas possibilidades de construção da maquete. A primeira consiste de um anel com as ima-gens das constelações zodiacais e, no interior do anel, o Sol (ao centro) e os planetas desenhados em plaquetas ou representados por esferas suportadas por pequenas hastes que saem de uma base que representa o plano da eclíptica14. Na plataforma há uma explicação de como construir esse planetário.

Na FIGURA 9 há um esquema do mecanismo da segunda forma do planetário: sistema de eixos e engrenagens de modo que as órbitas dos planetas, bem como as dis-tâncias relativas, estejam em escala. Na FIGURA 10, tem-se a fotografia de um desses planetários do século XIX.

13 Há quem chame a maquete de planetário. De fato, planetário é um anfiteatro em forma de abóbada, dotado de mecanismo de projeção do movimento dos astros.14 Plano da órbita da Terra. Tem esse nome porque quando a Lua cruza este plano, podem acontecer os eclipses.

Netuno euma lua

Saturno e oito luas

Mercúrio

Marte e duas luas

Jípter e nove luas

Urano e quatro luas

Sol

Terra

Manivela Mecanismo deengrenagens

VênusLua

Figura 10 – planetário utilizado no séC. xix para o ensino da astronomia.Fonte: lippiCott, 1995.

Eixo metálico móvel comcentro na Terra

Eixo de madeira móvelcom centro na Terra

Sol

Terra

Figura 9 – esquema dos meCanis-mos utilizados para demonstrar o movimento da terra e da lua.


1. 5. a n o i n t e r n a C i o n a l d a a S t r o n o m i a : 20 09

Há 400 anos a única forma de se observar o céu era a olho nu. To-davia, um homem revolucionou o modo de se observar o céu e, com isso, mudou também o modo da humanidade ver o mundo e a si própria: o italiano Galileu Galilei (1564-1642).

Galileu soube da notícia que, em outubro de 1608, o fabricante de lentes holandês Hans Lippershey (1570-1619) patenteou um aparelho con-stituído de uma combinação de lentes, que fazia com que objetos distantes parecessem mais próximos. No mesmo ano, construiu seu próprio instru-mento que aumentava nove vezes e, em 1609, construiu outro cujo aumento era cerca de 30 vezes. Com essa luneta, Galileu descobriu um universo inimaginado para a época. Descobriu as crateras e montanhas da Lua; que a Via-Láctea, não era um gás ou um líquido espalhado pelo céu, mas se consistia em milhares de estrelas e que o céu possuía muito mais estrelas do

que se podia ver a olho desarmado. A luneta de Galileu também revelou que os planetas Mercúrio e Vênus apresentavam fases assim como a Lua. Segundo o próprio Galileu, entretanto, seu maior feito foi a descoberta de “novos planetas” ao redor de Júpiter. Se apontarmos uma simples luneta para Júpiter veremos quatro de seus satélites: Io, Euro-pa, Ganimedes e Calisto. Esses são chamados de galileanos por terem sido descobertos e nomeados por Galileu.

Na época, a discussão entre os defensores do heliocentrismo e os do geocentrismo estava acalorada. A tese da Igreja é que o homem, criado à semelhança de Deus, deve estar no centro do Universo, portanto, todo o Universo deve girar ao seu redor. A desco-berta das luas de Júpiter colocava em cheque o geocentrismo.

Em março de 1610, Galileu publicou um pequeno livro: Sidereus Nuncius – “O mensageiro das estrelas”, reunindo suas descobertas astronômicas.

A defesa que Galileu fez de suas ideias e do heliocentrismo, o levou a ser per-seguido pela Igreja. No tribunal da Santa Inquisição, foi obrigado a abjurar suas ideias e ficou em prisão domiciliar pelo resto de sua vida. Há uma lenda que diz que, ao se levantar, após ter negado tudo que tinha defendido durante a vida, Galileu murmurou: “E pur, si muove!” – “e, no entanto, ela se move!”, referindo-se à Terra. Morreu aos 78 anos em Florença, Itália, completamente cego, em 8 de janeiro de 1642 (Oliveira, 2009)

Para comemorar os 400 anos das primeiras observações de Galileu, a ONU de-clarou 2009, o Ano Internacional da Astronomia.

logotipo oFiCial do ano internaCional da astronomia


“ Mas renova-se a esperança. Nova aurora15 a cada diaE há que se cuidar do broto. Pra que a vida nos dê flor e fruto”.

Coração de estudante - milton nasCimento

o centro do Sistema Solar há uma estrela: o Sol. Com idade de cerca de 4,5 bilhões de anos. Sua massa é 333 mil vezes a da Terra (2 trilhões de toneladas). E seu diâmetro é 1.400.000 km,

que lhe confere um volume cerca de 1.300.000 vezes o da Terra e uma densidade média de 1,41 g/cm3. O campo gravitacional é 28 vezes o terrestre.

No início do século XX, astrônomos do observatório de Harvard classificaram as estrelas de acordo com sua luminosidade16.

O Sol caracteriza-se por ser uma estrela anã amarela com temperatura em torno de 6000 K (.5723 ºC). Por isso, é considerada da classe espectral G2, com magnitudes17 aparente igual a –26,86 e absoluta de + 4,71. A luminosidade da superfície é 4 x 1026 W/m2.

Na mitologia grega, é Hélios, o deus que tudo sabe e tudo vê. Filho do titã Hipérion e da titânia Téia, é o mais belo e amável dos deuses, protetor da poesia, da eloqüência, das artes e da medicina. Ao amanhecer, é precedido por sua filha Aurora. Diariamente transporta o carro do SOL para o alto dos céus em sua carruagem puxada por seus quatro cavalos (Pyrois, Eos, Aethon e Phlegon) e, ao anoitecer, o guarda atrás das montanhas. Cada mês, seu carro visita um dos doze palácios que compõem um círculo ao redor da Terra – as doze casas zodiacais.

Alguns Dados Orbitais:1. Rotação: nos pólos de 34 dias e no equador de 24 dias e 6 horas;2. Inclinação do eixo em relação à eclíptica: 7º 15’3. Posição na Galáxia: 28.000 anos-luz distante do centro da galáxia;4. Revolução na Galáxia: 225 milhões de anos;5. Velocidade na Galáxia (aproximadamente): 250 km/s;

15 O Sol é simbolo de vida e o seu nascimento, todas manhãs, é sinônimo da mais plena renovação.16 Na plataforma, há conteúdo complementar sobre essa classificação.17 Magnitude aparente de um astro é uma escala de comparação do seu brilho com uma estrela de primeira grandeza. Sirius, a alfa da constelação do cão maior

S o l

N

2


2 .1. C e n t r o d e m a S S a d o S i S t e m a S o l a r

Devido a massa tão grande do Sol, todos os corpos do Sistema Solar giram ao seu redor. Para ser exato, todo o sistema gira em torno de um eixo que passa pelo centro de massa.

O que é o centro de massa? Vamos fazer uma atividade que nos permita observar algumas das propriedades deste ponto especial de um corpo rígido. Prenda, nas ex-tremidades de uma haste, duas esferas de massas diferentes. As esferas podem ser de madeira, massa plástica, metal etc. Amarre um cordão no meio da haste (letra a). Po-nha o sistema para girar em torno do cordão (para isso, basta, com a outra mão, torcer o cordão). As trajetórias dos centros das esferas formarão dois círculos horizontais: um sobre o outro (letra b).

Há um ponto sobre a haste, em que o cordão a sustentará, no qual a haste ficará na horizontal (letra c). Diz-se: o sistema está em equilíbrio. Posto o sistema para girar em torno do cordão, os centros das esferas estarão sempre em um mesmo plano (horizon-tal). Este ponto da haste, em que o cordão está preso, é o centro de massa do sistema (CM). Se você, por exemplo, soltar o cordão da haste e atirar o sistema para cima, irá observar que o sistema irá girar em torno desse ponto (letra d). Observa-se também que quanto maior for a massa de uma das esferas, em comparação com a outra, o centro de massa será mais próximo da esfera mais pesada.

Em resumo: (i) um sistema isolado (aqui no caso, sem o cordão) irá girar em torno do centro de massa; (ii) o centro de massa está mais próximo da esfera de maior massa; (iii) se a esfera de maior massa for grande o suficiente, o centro de massa poderá estar no seu interior (à semelhança do que acontece com o sistema solar, no qual, o Sol pos-sui 99% da massa de todo o sistema e, portanto, todo o sistema gira em torno de um ponto muito próximo do centro do Sol).

Figura 11 – observan-do o Centro de massa [Créditos do autor]

2 . 2 . e S t r u t u r a d o S o l

O Sol em seu interior possui três camadas: núcleo, zona radioativa e zona con-vectiva. No exterior solar, além da superfície (fotosfera), a atmosfera solar é dividida também em duas camadas: cromosfera e coroa solar.


O interior não pode ser observado de forma direta. O que se conhece é obtido por meio de modelos teóricos ou observa-ções indiretas, principalmente por meio da heliosismologia. A produção de energia no núcleo faz com que existam ondas sís-micas18 percorrendo o Sol até a superfície. Pode-se conhecer seu interior da mesma maneira que o estudo sismos na Terra per-mitem conhecer o interior do nosso pla-neta.

A superfície solar é facilmente obser-vada, dada que a atmosfera solar é pouco densa. Para se observar a atmosfera solar é necessário instrumentos especiais ou aguardar-se um eclipse total do Sol, quan-do a Lua esconde a fotosfera revelando a cromosfera e a coroa solar.

2 . 2 .1. n ú C l e o S o l a r

A grande quantidade de massa solar também deter-mina que, no interior do Sol, haja uma fornalha atômica. O livro “Colapso do Universo” do físico russo naturalizado norte americano, Isaac Asi-mov (1982) é um bom título para quem quer entender um pouco mais sobre o grande poder da força gravitacional. O peso das camadas sobre o núcleo solar é tão grande que comprime átomos de hidrogênio contra átomos de hidrogênio, fundindo-os em átomos de hélio19. Nessa fusão atômica sobra energia na forma de radiação gama20 , que é irradiada para as camadas mais externas do Sol e posteriormente para o espaço interplanetário.

O núcleo é constituído de 81% de Hidrogênio, 18% de Hélio e o 1% de outros elementos químicos mais complexos, que servem como catalizadores nas reações termonucleares. Em 1938, Hans Albrecht Bethe (1906-2005) nos Estados Unidos e Karl Friedrich von Weizsäker (1912-), na Alemanha, simultânea e independente-mente, descobriram um grupo de reações nucleares (atualmente chamada de cadeia 18 Ondas mecânicas (semelhantes ao som) que percorrem a Terra (ou outros astros, como o Sol), devido à liberação de uma grande quantidade de energia em um ponto, foco do sismo.19 O hidrogênio e o hélio são os dois elementos químicos mais simples que existem. O hidrogênio é composto de um próton e um elétron ligados por forças elétricas, enquanto que o hélio possui um núcleo com quatro partículas (2 prótons e 2 nêutrons) e dois elétrons em sua eletrosfera. Próton é uma partícula elementar de carga elétrica +1, enquanto que o nêutron não possui carga. Uma partícula alfa é o núcleo do átomo de hélio.20 A luz, assim como todas as radiações eletromagnéticas, são a propagação dos campos de força elétrico e magnético simultaneamente na forma de ondas. Ao conjunto completo das radiações eletromagnéticas dá-se o nome de espectro eletromagnético. Radiação Gama é a faixa mais energética do espectro, com freqüências da ordem de 10-12 Hz.

Figura 12 – estrutura solar[Fonte: soho - observatório solar e helio-

sFériCo - Colaboração esa – agênCia euro-péia aeroespaCial – e nasa – agênCia aeroes-

paCial dos estados unidos da amériCa](termos traduzidos pelo autor)

Proeminências

Labareda

Coroa

CromosferaCavidades da Coroa

Fotosfera

ManchasSolares

Núcleo

Zona Convectiva

Zona Radioativa


de Bethe), que transformam 0,7% da massa dos prótons colidentes em fótons21 de alta energia. A energia produzida mantém o equilíbrio do núcleo solar: a pressão das camadas sobre o núcleo é compensada pela pressão devida à expansão do gás a alta temperatura, que chega a aproximadamente 15 milhões de kelvin22.

Como acontece no núcleo de todas as estrelas, as altas temperaturas mantêm os átomos totalmente ionizados. Essa matéria degenerada, chamada de plasma23, é, no caso do núcleo do Sol, composta basicamente por prótons (1H) – partícula elementar de carga elétrica positiva, que são os núcleos de hidrogênio – e de partículas alfa (a) – que são os núcleos de hélio – além dos elétrons (partículas elementares de carga elétrica negativa) desses elementos químicos que vagueiam livres.

2 . 2 . 2 . Z o n a r a d i o at i Va

Essa camada possui uma espessura aproximada de 350 mil km. Sua temperatura cai de 7 mil kelvin (região próxima do núcleo) para 2 mil kelvin (região próxima da camada convectiva). Apesar da grande variação de temperatura, não há movimento de massas, de modo que a energia flui predominantemente na forma de radiação. Apesar da luz no vácuo viajar à velocidade de 300 mil quilômetros por segundo, nesta camada, a velocidade da luz é muito pequena. Um fóton de luz leva em média um milhão de anos para atravessá-la.

2 . 2 . 3. Z o n a Co n V e C t i Va

Com uma espessura de aproximadamente 200 mil km, a região convectiva ca-racteriza-se pelo movimento do plasma. A convecção se dá de maneira semelhante a que ocorre com água em uma panela em um fogão. Os gases mais quentes próximos à zona radioa-tiva (2 mil K) ascendem até chegar à superfície solar que possui temperatura da ordem de 5800 K. Essa massa resfriada retorna ao interior so-lar formando células de convecção: vórtices ou redemoinhos, em que a matéria sobe, por estar mais quente que as camandas exteriores e de-pois, ao esfriar, retorna ao interior do Sol.

21 Partícula elementar associada ao campo eletromagnético. É o “quantum” de luz, isto é, a quantidade mínima de energia das propagações do campo eletromagnético.22 Unidade de temperatura do Sistema Internacional, o kelvin recebeu este nome em homenagem ao físico e engenheiro norte-irlandês William Thomson (Lorde Kelvin). O zero absoluto de temperatura (menor temperatura de um sistema físico) coincide com a temperatura de 0 K (zero kelvin).23 Plasma: é um estado da matéria similar a um gás, porém, devido às altas temperaturas, nele a matéria está degenerada, isto é, os elétrons não estão ligados através das forças colombianas com os núcleos atômicos – como acontece na matéria ordinária.

Núcleo

Zona Radioativa

Fotosfera

Zona Convectiva

Figura 13 – ilustração esquemátiCa mostrando os vórti-Ces de transporte de matéria na zona ConveCtiva no inte-rior do sol.


2 . 2 . 4 . fo t o S f e r a

Acima da região convectiva encontramos a fotosfera, a camada visível do Sol. Dada a sua temperatura de aproximadamente 5.800 K, a emissão da luz acontece com maior intensidade na região da luz visível. A fotosfera é uma camada extremamente fina (100 km de espessura) com uma densidade de 1014 a 1015 partículas por cm³. Po-dem ser observadas diversas estruturas sobre a fotosfera:

(a) Grãos de arroz: a superfície solar apresenta-se granulada. Esses grânulos são os topos das células de convecção. Possuem um diâmetro de 500 a 1.500 km, com um curto período de vida (15 minutos);

(b) Fáculas: são regiões de tamanho variado, mais luminosas que a superfície so-lar, e surgem em uma determinada região, geralmente antes do aparecimento das manchas solares. São mais facilmente detectáveis nas proximidades dos bordos do disco solar;

(c) Manchas Solares: regiões mais frias da superfície solar (4.000 K) que por-tanto, parecem mais escuras e estão associadas a intensos campos magnéticos ou perturbações desses campos. O total de manchas solares e da atividade relacionada varia entre um mínimo e um máximo num ciclo de onze anos. As manchas foram registradas na China já no ano 28 a.C. Seu estudo científico, entretanto, iniciou-se com Galileu, que utilizava um telescópio para projetar a imagem do Sol. Sempre aparecem aos pares, onde, cada mancha correspon-de a um pólo do campo magnético solar, o qual é aproximadamente 50 mil vezes maior que o campo no pólo terrestre. São formadas por duas regiões: a umbra, no interior da mancha, é bem mais fria que as partes que a circunda, a penumbra.

Figura 14 - FotograFias da superFíCie solar (a) imagem de alta resolução de uma manCha solar. [Fonte: nso/aura/nsF] (b) disCo solar em 07.06.1992, apresentando algumas manChas solares [Fonte: nasa]. (C) protuberânCias solares [Fonte: http://Ct1utteC.blog.Com/1292140/]

(a) (b) (C)


m i n i - i d a d e d o G e l o

A Baixa atividade solar (presença de poucas manchas) está relacionada com períodos de temperaturas mais baixas. Em 1684, o astrônomo real Inglês, John Flamsteed, descreveu uma única mancha solar desde dezembro de 1676. O mais penoso frio registrado no norte da Europa no milênio passado, coincidiu com o período de 1645 a 1715, conhecido por Mini-idade do Gelo ou “mínimo de Maunder”, pois o astrônomo Maunder descobriu que praticamente não houve manchas solares neste período.

2 . 2 . 5. C r o m o S f e r a

A primeira camada da atmosfera solar é a cromosfera. Durante um eclipse total do Sol, em que o disco solar fica obscurecido pela presença da Lua, aparece um arco brilhante de coloração predominantemente alaranjada, motivo pelo qual é chamada de cromosfera (cromus significa cor, em grego). A análise das raias de emissão indica a pre-sença de cálcio, hélio e hidrogênio. Possui uma espessura de aproximadamente 2.000 km e sua temperatura aumenta de 6.000 K nas proximidades da superfície até acima de 60.000 K. Os astrônomos supõem que esse fenômeno deve-se à parte da energia que deixa a fotosfera ser acústica. Isto é, sai da fotosfera como um ruído, semelhante ao que é produzido por água ao ferver. Ao atingir a cromosfera, essa energia sonora é absorvida e transformada em energia térmica. Os gases nessa região são muito rarefei-tos, de modo que a energia dissipada é suficiente para elevar a temperatura a dezenas de milhares de graus. Outra explicação possível é o transporte da energia por meio de campos magnéticos, que no Sol são intensos.

Existem algumas estruturas próprias da cromosfera, dentre elas, as protuberâncias solares que são nuvens relativamente frias e densas de plasma que partem da superfície solar quente em direção à fina coroa. Estas erupções podem chegar ao nosso planeta e causar danos a satélites e outros dispositivos de comunicação. Para exemplificar, em 1994, tempestades solares causaram danos aos satélites de comunicação canadenses Anik E1 e E2, e ao satélite da AT&T Telstar 1, de TV e dados. Cada satélite tem custo acima de 100 milhões de dólares.

2 . 2 . 6. Co r o a S o l a r

A camada mais externa chama-se coroa solar. Sua temperatura pode atingir milhões de kelvin. Com uma densidade extremamente pequena, que diminui com a distância do sol, a coroa se estende por todo o sistema solar. É a camada do Sol vista nos eclipses solares totais, como o da FIGURA 15.

Figura 15 - eClipse solar de 1999 visto da França. ob-serva-se a Coroa solar. [Crédito: luC viatour]


Ve n t o S o l a r

O Sol emite um fluxo contínuo, em todas as direções, de partículas carregadas: elétrons e prótons. Detectado na década de 70 pela sonda24 MARINER, o vento solar foi previsto no final dos anos 50. A ação gravitacional do Sol não é suficiente para deter as partículas que escapam de sua superfície com altas velocidades.

O vento solar está associado às linhas de campo magnético e estende-se para além de Plutão. Como a atividade magnética solar é variável, a velocidade das partículas e sua densidade também variam constantemente. O vento solar é o responsável pela cau-da dos cometas e das auroras, boreal e austral, na Terra.

l u Z d o S o l

A energia que chega ao nosso planeta é apenas uma pequena fração da radiação solar, isto é, da radiação eletromagnética emitida pelo Sol.

Praticamente todos os processos que acontecem na Terra são devidos a energia solar. Com exceção de uns poucos seres vivos que utilizam energia geotérmica ou da produzida em reações químicas provenientes de substâncias que emergem do solo, toda a rede alimentar dos seres vivos é suportada pela luz solar, permitindo assim a existên-cia do ciclo do carbono. A luz solar também é a responsável pelos ciclos do ar e da água.

Faça uma interpretação da letra da música Luz do Sol (trechos abaixo), do compositor baiano Caetano Veloso. Somente após isso, leia a interpretação, por nós sugerida na página da plataforma.

1. Que a folha traga e traduz em verde novo, em folha, em graça, em vida, em força, em luz...

2. Céu azul que venha até onde os pés tocam a terra e a terra inspira e exala seus azuis...

3. Reza, reza o rio. Córrego pro rio. Do rio pro mar. Reza correnteza.

4. Roça a beira. Doura areia...

5. Marcha o homem sobre o chão. Leva no coração uma ferida acesa. Dono do sim e do não, diante da visão da infinita beleza... Finda por ferir com a mão, essa delicadeza. A coisa mais querida. A glória, da vida...

24 Sonda espacial é um veículo espacial não tripulado contendo instrumentos de observação.

at i V i d a d e


2 . 3. o B S e r Va ç õ e S d o S o l

S o n d a S

As sondas pioneiras na observação do Sol, foram as Helios 1 e 2 lançadas em 1974 e 1976, respectivamente. Foi uma missão da República Federal da Alemanha em conjunto com os EUA. A sonda Helios 1 levava 8 instrumentos e investigou o vento e os campos elétrico e magnético solar. Helios 2 levava 11 instrumentos e chegou mais próximo ao Sol, a apenas 44 milhões de quilômetros.

As sondas Ulisses e Soho, missões da parceria NASA-ESA, foram lançadas res-pectivamente em 1990 e 1995. A sonda Ulisses estuda o vento solar. A sonda Soho, colocada em um ponto de equilíbrio gravitacional entre o Sol e a Terra (chamado equi-líbrio lagrangeano), possui 12 instrumentos científicos que enviam dados a respeito da estrutura e da dinâmica interna do Sol, do vento e da coroa solares25.

o C u i d a d o pa r a a o B S e r Va ç ã o a o l h o n ú

Evite a observação do Sol a olho nú, olhando diretamente para ele ou com a utilização de superfícies refletoras ou equipamentos de aumento, sem filtros espe-ciais. Principalmente, nos eclipses solares, quando há redução da luminosidade, a observação direta torna-se ainda mais perigosa.

A imagem da FIGURA 16 mostra o dano à retina causado a um jovem inglês que ficou cego (sem sentir dor), ao observar o Sol sem proteção adequada. A parte brilhante da foto é o disco ótico e a área escura, a mácula, uma área rica em célu-las especialmente capazes de detectar detalhes e cores, chamadas cones. A visão periférica é realizada por células chamadas bastonetes, que estão concentradas na

periferia da retina e são capazes de detectar luz fraca, po-rém não detectam cores. Por essa razão que a capacidade de detectar luz fraca e periférica pode ficar intacta com a mácula queimada pela luz solar. Exposições mais longas que 15 segundos à luz solar direta já queimam a mácula.

25 Se você deseja um relato detalhado da conquista do espaço, acesse a página do Grupo de Dinâmica Orbital e Planetologia da UNESP, acessível em http://www.feg.unesp.br/~orbital/sputnik /sputnik.html. O livro “A Conquista do Espaço do Sputnik à Missão Centenário” está à disposição para download. Para obter informações das missões da NASA acesse http://www.nasa.gov/missions/index.html (em inglês).

Figura 16 – dano à retina Causado por exposição[Fonte: http://astro.iF.uFrgs.br/eClipses/olho.htm]


26 Equilíbrio entre a força gravitacional aplicada na direção vertical e sentido do centro do astro e a força devida a pressão em sentido contrário à força gravitacional, de modo que é nula a resultante sobre todas as partículas do astro.27 Processo de crescimento de um astro pelo acréscimo de matéria devido à força gravitacional. A teoria da acresção, proposta por Laplace em 1796, supõe a existência de uma nuvem primordial de gás e poeira. Esse material foi se agregando ao centro formando o Sol e, posteriormente, em porções menores, em outros pontos formando os planetas.28 Do extenso material didático disponível na internet, destacamos o resumo interativo em flash no endereço http://www.ibge.gov.br/ibgeteen/atlasescolar/apresentacoes/universo.swf.

C a r a C t e r í S t i C a S

G e r a i S d o S pl a n e ta S

3


3.1. a d e f i n i ç ã o at u a l

esde que Galileu apontou sua luneta astronômi-ca para o céu, foram descobertos muitos astros

no Sistema Solar. Além das observações terrestres, o lança-mento de sondas e telescópios espaciais vem obrigando os homens a redefinir esses objetos. Em 24 de agosto de 2006, em Praga, a XXVI Assembleia Geral da União Astronômica Internacional definiu que um planeta é um astro que: (a) não seja uma estrela (não ter qualquer reação nu-

clear ou possibilidade de vir a ter reações nucleares em seu interior), (b) esteja em órbita de uma estrela,

(c) tenha massa suficiente para ser esférico e estar em equilíbrio hidrostático26 e (d) seja totalmente do-

minante na sua região, ou seja, que tenha limpa-do a área em seu entorno, por acresção27 ou colisão.

As condições “a” a “c” são satisfeitas também por Plutão e outros corpos. A quarta condição, no entanto implica na existência de apenas oito

planetas no sistema solar.Os planetas podem ser classificados em ro-

chosos ou terrestres (semelhantes à Terra) e gasosos ou jovianos (semelhantes à Júpiter). São rochosos: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte. São gasosos: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno28.

D

Figura 17 – FotograFia do telesCópio espaCial hubble dos oito planetas do sistema solar. [Fonte: nasa]


Os planetas terrestres são menores (diâmetro equatorial semelhante ao da Ter-ra) e densos (massa específica da ordem de 5 g/cm3), enquanto que os jovianos são grandes (diâmetro equatorial de 5 a 12 vezes o diâmetro terrestre) e pouco densos (próximo a 1 g/cm3). A diferença fundamental da constituição desses dois tipos deu-se na formação do Sistema Solar. As altas temperaturas devido à proximi-dade do Sol impediram a acresção de material volátil aos planetas rochosos. Diferentemente, o material volátil predomina nos jovianos, pois esses gases eram mais abundantes que o material rochoso na formação do Sistema Solar.

3. 2 . a at m o S f e r a e a t e m p e r at u r a d a S u p e r f í C i e

A temperatura da superfície do planeta depende basicamente de sua dis-tância ao Sol e de sua atmosfera. A temperatura média da Terra, desconsideran-

do a atmosfera é aproximadamente 260 K (13º C negativos). Tendo a Terra como padrão, podemos estimar a temperatura média sem at-

mosfera dos planetas29: 260/T R= . Em que R – distância do Sol ao planeta – é dado em U.A.30

A atmosfera de um planeta pode alterar significativamente sua temperatura. A análise espectral31 da luz solar refletida por um planeta, a qual atravessou parte

da sua atmosfera, permite determinar sua composição. As moléculas do gás na atmosfera absorvem luz de comprimentos de onda específicos. O espectro da luz refletida pelo planeta apresentará, portanto, linhas escuras32 que não apare-cem no espectro solar e permite identificar os gases que as produziram, assim como a pressão e temperatura da atmosfera.

A evolução da atmosfera de um planeta depende de sua massa e de seus constituintes químicos, desde sua formação. Os grandes planetas, dada a força

gravitacional intensa, conseguiram reter o gás presente na época da formação do Sistema Solar. Predominam gases leves, especialmente hidrogênio e

hélio.Dos planetas terrestres, Mercúrio não possui atmosfera devido seu

fraco camplo gravitacional e sua proximidade ao Sol. As atmosfera de Vênus, Terra e Marte não do material da formação do Sistema Solar. Suas atmosferas foram formadas ao longo do tempo a partir, prin-cipalmente, de gases emitidos de seu interior. Dentre esses gases, os principais são: gás carbônico, amônia e vapor d´água.

A presença desses gases faz com que a temperatura aumente, de-vido ao efeito estufa33. Dois planetas possuem efeito estufa significativo:

Terra e Vênus. A temperatura superficial de Vênus é maior que a de Mer-cúrio, embora esteja muito mais distante do Sol do que este. Na Terra,

a vida modelou nossa atmosfera, reduzindo a quantidade de dióxido de carbono ejetado pelo vulcanismo.

29 A dedução dessa expressão encontra-se na plataforma.30 U.A. (unidade astronômica) é a distância média Sol-Terra e equivale a aproximadamente 149598 mil quilômetros.31 Ao se fazer passar uma radiação eletromagnética por um prisma, essa se decompõe nas suas diversas componentes. Pode-se assim observar quais freqüências estão presentes e quais estão ausentes em seu espectro.

Na faixa do visível, a decomposição nos fornece as cores do arco-íris: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta.

32 Aparece uma linha escura em um determinado ponto do espectro porque quando a faixa correspondente foi absorvida pelo gás que a radiação atravessou.

Temperatura(Celsius)

Vênus

Terra

Mercúrio

Marte

Júpiter

Saturno

Urano

Netuno

(Os planetas não estão em escala)

Figura 18 – temperatura média planetária. [Fonte: nasa] (tradução do autor).


Z o n a d e á G u a l í q u i d a d o S i S t e m a S o l a r

A temperatura média do planeta Terra sem atmosfera estaria em torno de 13 ºC negativos. Porém, certas regiões apresentariam condições de ter água líquida com tem-peraturas entre 0 ºC a 40 ºC, em toda a faixa verde da FIGURA 19. Essa região é cha-mada de zona de água líquida porque acima de 0 ºC há água líquida e abaixo de 40 ºC não há degradação de proteínas. Alguns autores chamam de zona habitável, por ser a existência de água líquida a condição mais importante para a vida como a conhecemos.

33 Há uma atividade na plataforma a respeito do efeito estufa.34 Órbitas elípticas e circulares são fechadas, enquanto que parábolas e hipérboles são abertas. Logo, em órbitas abertas, o movimento não é periódico. Um cometa que possua uma órbita aberta passa próximo ao Sol, apenas uma vez. As leis de Kepler tratam apenas de corpos que possuem órbitas fechadas, já a Lei da Gravitação de Newton também explica o movimento de objetos com órbitas abertas. 35 Johannes Kepler (1571-1630), astrônomo alemão, descobriu as leis dos movimentos dos planetas.

Marte Terra Mercúrio Vênus Zona Habitável

3. 3. p r o p r i e d a d e S : m a S S a e d i â m e t r o

Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano NetunoDiâmetro (1) 4878 12100 12756 6786 142984 120536 51108 49538

Massa (2) 0,055 0,815 1 0,107 317,9 95,2 14,6 17,2

(1) Diâmetro equatorial em km – observe que o menor planeta é Mercúrio e o maior é Júpiter, seguido por Saturno. Com base nessa tabela, veja na plataforma o roteiro para a construção de um móbile que pode decorar uma sala de aula.

(2) Massa em unidades de massa da Terra – note que os rochosos (Mercúrio, Vênus e Marte) possuem menor massa que a Terra.

3. 4 . a S l e i S d e K e p l e r d o m o V i m e n t o d o S p l a n e ta S

Todos os corpos que orbitam outros (cometas que orbitam o Sol ou satélites, natu-rais ou artificiais, em torno de planetas, desde que tenham órbitas fechadas34) obedecem às leis de Kepler35:

Figura 19 – representação (Fora de esCala) da zona de água líquida do sistema solar. ConheCida também por região habitável (Faixa verde).


I. As órbitas são elipses nas quais o Sol ocupa um dos focos. Deste modo, existe um ponto de maior aproximação (periélio) e de maior afastamento (afélio). Para os planetas a diferença é relativamente pequena, sendo grande para co-metas.

II. A linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais.

III. Os quadrados dos períodos de revolução dos planetas são proporcionais aos cubos dos eixos maiores de suas órbitas.

Uma elipse é uma figura plana fácil de ser construída, conforme mostra a FI-GURA 20: (a) pegue um pedaço de barbante com aproximadamente um metro de comprimento; (b) fixe suas extremidades no quadro negro com uma distância de 60 cm (distância entre os focos); mantendo sempre o barbante esticado, trace a figura com um giz.

Uma propriedade da elipse pode ser obtida dessa técnica de construção: a soma do comprimento dos raios vetores (distância do foco até a curva) é sempre constante (no caso, igual ao comprimento do barbante: 1m).

A excentricidade da elipse, dada por /e b a1 2= - ^ h , determina se ela se

aproxima de uma circunferência (e=0; focos unidos) ou de uma reta (e=1; distância focal máxima).

Figura 20 – Construção de uma elip-se no quadro negro usando apenas um pedaço de barbante, Fita adesiva e giz. para a=50 Cm e b=40 Cm (semi-ei-xos maior e menor, respeCtivamente), e = 0,6. [Créditos do autor]

A1 = A2

A1

A2t

t

Sol

Planeta


3. 5. p r o p r i e d a d e S o r B i ta i S

Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano NetunoDistância (1) 0,387 0,723 1 1,524 5,203 9,539 19,18 30,06

Órbita (2) 7° 3,4° 0° 1,9° 1,3° 2,5° 0,8° 1,8°

Revolução (3) 87,9d 224,7d 365,25d 686,98d 11,86a 29,46a 84,04a 164,8a

e(4) 0,206 0,0068 0,0167 0,093 0,048 0,056 0,046 0,010

Rotação (5) 58,6d -243d 23h56m 24h37m 9h48m 10h12m 17h54m 19h6m

Eixo (6) 0,1° 177° 23° 27’ 25° 59’ 3° 05’ 27° 44’ 98° 30°

(1) Distância média ao Sol em unidades astronômicas.

(2) Plano das órbitas: Todos os planetas orbitam em torno do Sol em planos muito próximos, uns dos outros, de modo que o Sistema Solar se assemelha a um grande prato. Os ângulos aqui são medidos com relação ao plano da eclíptica, isto é, ao plano da órbita da Terra.

(3) Período de Revolução em torno do Sol, em anos (a) e em dias (d).

(4) Excentricidade da órbita – Mercúrio e Vênus são os planetas que possuem a órbita mais e menos excêntrica, respectiva-mente.

(5) Período de Rotação em dias (d), horas (h) e minutos (m). A proximidade do Sol de Mercúrio e Vênus faz com que esses planetas sejam freados em sua rotação. O período de Vênus é negativo, pois é o único que gira no sentido contrário ao sentido de translação do Sistema Solar.

(6) Inclinação do eixo. Observe na figura 21 as inclinações dos eixos dos planetas com relação ao planos das órbitas. Os eixos de Mercúrio e Júpiter quase não possuem inclinação. O de Urano é quase perpendicular ao plano da órbita.

Mercúrio0,1°

Marte25°

Júpiter3°

Satuno27°

Urano98° Netuno

30°

Vênus177°

Terra23,5°

Figura 21 – inClinações dos eixos dos planetas


3. 6. o S n o m e S d o S p l a n e ta S

Terra primeiro pariu igual a si mesma Céu constelado, para cercá-la toda ao redor

e ser aos Deuses venturosos sede irresvalável sempre.Teogonia, Hesíodo

“A disseminação do conhecimento tende a seguir as vias do comércio e da guerra. Quando os grandes impérios se expandiram, levaram consigo seus deuses, costumes e cultura. As primeiras civilizações acreditavam que as estrelas e os planetas eram governados por seus deuses. Os babilônios batizaram cada planeta com o nome do deus que tinha mais atributos em comum com as características desse planeta. Os gre-gos e os romanos adaptaram o sistema babilônico, usando os nomes de seus próprios deuses. Todos os nomes planetários podem ser rastreados diretamente até os deuses babilônicos dos planetas: Nergal tornou-se Marte e Marduk converteu-se em Júpiter” (LIPPINCOTT, 1995).

O planeta Urano foi descoberto acidentalmente por Sir William Herschel (1738-1822), músico e astrônomo amador, em 13 de março de 1781, quando catalogava, com seu telescópio de 15 cm, estrelas de magnitude 8. Seu nome vem da mitologia greco-romana. A partir de Marte, o deus da Guerra, temos seu pai Júpiter (Zeus para os gregos). A seguir Saturno (Cronos), pai de Júpiter. Assim, Herschel escolheu Urano, pai de Saturno, além de o planeta apresentar cor azul celeste. Os astros descobertos posteriormente receberam os nomes dos irmãos de Júpiter: Netuno e Plutão (Poseidon e Ades, para os gregos).

Vasta é a bibliografia que relata os mitos gregos e romanos. Para quem quer ter acesso às fontes, os versos de Hesíodo em Teogonia relatam o surgimento do Caos e do Cosmo (a desordem e a ordem); da Terra e do Céu (Gaia e Urano); de Júpiter e Saturno (Zeus e Cronos) e podem ser encontrados em “Teogonia: a origem dos deuses”, estudo e tradução de JAA TORRANO (1995).

Os deuses não emprestam apenas seus nomes, mas também suas características aos astros correlatos. Mercúrio é o mensageiro dos deuses romanos, em especial de Júpiter, seu pai. Possui sandálias aládas, o que lhe permitia ser muito rápido. Provavel-mente por isso, o planeta Mercúrio recebeu seu nome: o mais rápido a se movimentar no céu.

O nome da mãe Terra (Gaia, Gêia ou Gê para os gregos) é utilizado como prefixo para designar as ciências relacionadas ao estudo do nosso planeta como, por exemplo, geologia. O planeta anão Ceres recebeu o nome da deusa da agricultura; deusa da se-meadura dos grãos, da qual surgiu a palavra cereal.

Os cometas levam geralmente o nome de seu descobridor. Neste século, os plane-tas anões Makemake e Haumea também recebem nomes de deuses, porém não mais da cultura greco-romana.


Na minha pobre linguage, a minha lira servageCanto o que minha arma sente e o meu coração incerra,

As coisa de minha terra e a vida de minha gente.Aos poetas clássicos – Patativa do Assaré36

m português, o significado da palavra terra, não é único: é o terceiro planeta, em afastamento do Sol (a Terra); o solo sobre o qual se anda, se planta, se colhe e se vive. É sinônimo de pátria, nossa

terra natal ou de nossos ancentrais. Traz a nós a forte emoção de pertencimento e confunde-se com a gente que nela vive.

Há 6,4 bilhões de quilômetros, essa nossa casa, é apenas um “pálido ponto azul”, como vista em 14 de fevereiro de 1990 pela Voyager 1 (FIGURA 22a).

Rigorosamente a Terra é um esferóide rugoso. Esferóide porque tem a forma próxima de uma esfera, porém é ligeiramente abaulada devido ao movimento de rotação que faz com que o diâmetro no equador seja maior que o diâmetro nos pólos. A diferença é de 42,6 quilômetros entre os diâmetros. Isto equivale a 3 milionésimos do diâmetro terrestre. Essa forma é chamada de geóide, porém, a Terra não é um geóide perfeito porque não é lisa. A altitude do monte Everest, o ponto mais alto do planeta é cerca de um milésimo do diâmetro terrestre (8850 m / 12735 km). É preciso se considerar que sua forma se altera em um período muito curto. As marés fazem com que o diâmetro no equador altere-se aproximadamente 30 cm a cada doze horas sobre o continente e mais de 2 m sobre os oceanos. Todavia, comparativamente, a Terra é uma esfera lisa, mais esférica e lisa que uma bola de bilhar.

36 Poeta cearense Antônio Gonçalves da Silva (1909-2002). Texto extraído de livreto de cordel.

te r r a

E

4

Figura 22 – (a) a “pálido ponto azul” é uma FotograFia tirada a partir dos ConFins do sistema solar pela voyager 1, após ter Completado sua missão prinCipal. a terra Cir-Culada em azul, apareCe em um raio de sol. (b) imagem da terra Construída a partir de FotograFias de um Conjunto de satélites do noa. a terra é redonda. Fonte: nasa.

(a) (b)


4 .1. Co m o l o C a l i Z a r u m p o n t o S o B r e u m a e S f e r a?

Como podemos localizar lugares sobre a Ter-ra? Uma forma é o endereço postal. É bem prático! Todos os locais do mundo pertencem a algum país, estado ou província, município, bairro ou distrito, etc. Prático para o serviço de postagem, todavia, não o é para se entender as diferenças de clima, ve-getação, insolação.

Uma outra forma é fazer um mapa e conside-rar não apenas as casas e os prédios de apartamento, mas também os morros, os campos, os rios, etc.

Os primeiros mapas datam da pré-história, isto é, mesmo antes do ho-mem saber escrever, já sabia representar, com desenhos, a região onde morava. A FI-GURA 23 mostra o impressionante mapa de Bedolina, no Vale do Pó, região do norte da Itália, datado de metade do segundo milênio a.C. “No mapa, são vistos os homens, o gado, a caça (veado), as casas, bem como os depósitos de cereais (casas menores); os campos de cultura e sua distribuição que indica uma reunião de famílias, os caminhos etc.; o sistema de drenagem, com o arrôio principal, na parte superior do desenho e, o que é mais interessante ainda, o poço em cada campo de cultura, de cujo ponto flui sempre um pequeno curso d’água” (Oliveira, 1971).

É impossível se fazer um mapa completo da Terra em folha de papel sem distorcer a imagem, afinal a Terra tem a forma de uma esfera quase perfeita, enquanto que uma folha de papel é plana. O processo de representar partes da superfície da Terra em uma superfície plana chama-se projeção, o que permite representar a superfície terrestre em uma folha de papel. Planisfério é a projeção de todo o globo terrestre. Existem diversas formas de projetar uma superfície esférica sobre um plano: cilíndricas e cônicas. A mais utilizada é a projeção cilíndrica conforme atribuída a Gerhardus Mercator em 1569, na

qual os ângulos das formas dos continentes são mantidos idênti-cos (na esfera e no plano), porém as áreas são deformadas (FIGU-RA 24). Por ser excelente para a navegação e colocar a Europa no centro do mapa (Eurocentrismo) é a projeção mais utilizada. A grande vantagem da projeção de Mercator é que ela deixa os pa-ralelos e os meridianos equidis-tantes. Mas o que são paralelos e meridianos?

Figura 23 – mapa da idade do bronze de bedolina na itália. Fonte: oliveira, 1971.

Figura 24 – Carta do mundo de merCator. Fonte: http://pt.Wikipedia.org/Wiki/FiCheiro:merCator_1569.png


Co o r d e n a d a S G e o G r á f i C a S

Se imaginarmos um plano perpendicular ao eixo da Terra, que a corte em dois hemisférios, isto é, em duas meias esferas, a linha de intersecção deste plano com a superfície terrestre é chamada Linha do Equador ou simplesmente Equador (FIGU-RA 25). O raio do Equador é cerca de 6378 km, o que corresponde um perímetro de 40075 km. Nos equinócios de primavera e outono, o Sol estará no Zênite sobre o equador. Isto é, quem mora sobre a Linha do Equador irá ver o Sol exatamente na vertical, passando sobre sua cabeça.

Linhas, sobre a superfície da Terra, paralelas ao equador, tanto ao norte quanto ao sul são chamadas de Círculos Paralelos ou simplesmente Paralelos. As que nascem em um pólo e morrem em outro são chamadas de Meridianos.

A latitude de um lugar é a sua distância angular do equador. Todos os pontos que estejam sobre a superfície da Terra em um Círculo Paralelo ao Equador terão a mesma latitude. Destes, destacam-se o Trópico de Câncer a 23,45º Norte do Equador e o de Capricórnio a 23,45º Sul. Outros paralelos importantes são os Círculos Polares Ártico a 66,55º Norte e Antártico a 66,55º Sul. A importância desses círculos está na marcação das regiões sobre o globo que possuem condições ambientais, de acordo com as estações do ano.

A longitude de um lugar, por sua vez, é a distância angular de um lugar com relação ao Meridiano de Greenwich (o primeiro meridiano). Este meridiano passava sobre o Observatório Astronômico Real, localizado em Greenwich, um distrito da cidade de Londres.

O observatório foi construído em 1794 e a aceitação do Meridiano de Greenwich como referência mundial, deu-se na Conferência Internacional do Primeiro Meridia-no, realizada na cidade de Washington D.C., nos Estados Unidos, em 1884.

Veja na plataforma um instrumento astronômico muito antigo: a esfera armilar. A palavra latina armilla quer dizer argola. Esse instrumento permite ler as coordenadas celestes de uma estrela em função das coordenadas locais.

Sentido darotação

Equador

Eixo derotação

Primeiro Meridiano0° de longitude

Equador0° de latitude

HemisférioSul

HemisférioNorte

Figura 25 – paralelos e meridianos terrestres.


fu S o h o r á r i o

Toda criança sabe que quando no Brasil é dia, no Japão é noite e vice-versa. O Sol ilumina todos os pontos da superfície da Terra, porém não ao mesmo tempo e nem com a mesma intensidade. Para entendermos a convenção utilizada a respeito das horas do dia, vamos considerar, durante o equinócio de primavera, dois pontos sobre a Linha do Equador: a cidade de Macapá, Capital do Estado do Amapá (longitude aproximada: 51º O) e o monumento Quitsato no Equador (longitude aproximada: 70º). Agora é meio-dia em Macapá. O Sol está a pino? Em Quitsato, que horas são e que horas marca o relógio de Sol?

Antes de 1884, cada lugar escolhia a sua marcação de hora. A referência era o meio-dia, no qual o Sol está mais alto no céu e algumas vezes exatamente sobre a cabeça do observador.

Em 1883, a Grã-Bretanha (Inglaterra, Escócia e País de Gales) adotou uma única hora legal. Em 1884, apenas passado um ano, foi realizada a Conferência Inter-nacional que padronizou o uso de um sistema internacional de fusos. São 24 faixas ou fusos horários centrados nos meridianos das longitudes múltiplas de 15 graus a contar do Meridiano de Greenwich. A lógica é muito simples: o Sol leva exatamente 24 horas entre um nascer e outro seguinte (dia civil). Logo, ele percorre, em 24 horas, 360 graus no céu, o que equivale a 15 graus a cada hora.

Porém, as linhas que separam os fusos horários não seguem exatamente os me-ridianos, ajustam-se ao mapa político do planeta, como pode ser visto no mapa da FIGURA 27.

Regressando às perguntas formuladas anteriormente. O Sol está a pino ao meio-dia em Macapá? Não, porque Macapá (e toda a região em verde escuro no mapa da América do sul) tem o mesmo horário civil (FIGURA 27) e o Sol estará a pino (marca-do com um Sol no mapa) exatamente sobre o meridiano médio do fuso horário GMT+3

(a) (b)

Figura 26 – dois pontos sobre o equador: (a) estádio zerão. a linha do equador Corta o estádio ao meio. Fonte: http://WWW.skysCraperCity.Com/shoW thread.php?t=632344. (b) a linha do equador passa exatamente sobre o monumento “reloj del sol quitsato”. as palavras quitsa e to são da língua tsaFiqui (etnia tsáChilas da Costa equatoriana), signiFiCam meta-de e mundo, respeCtivamente. Fonte: http://WWW.quitsato.org/espanol


37 Veja na plataforma uma atividade de pesquisa sobre o assunto.38 Baixe o livro completo no endereço http://www.dominiopublico.gov.br/pesquisa/DetalheObraForm.do?select_action=&co_obra=3527.39 Tradução para eBooksBrasil.com de Teotônio Simões

(em azul). O fuso é a faixa entre as linhas vermelhas, verticais sobre o oceano, porém se ajustam ao mapa político. Essas linhas aparecem no mapa da FIGURA 28, distin-guindo as regiões de cores diferentes. Em Quitsato são duas horas da tarde porque está no fuso GMT+5. Os horários solares locais são ligeiramente diferentes. A diferença longitudinal da cidade de Macapá ao meridiano médio do fuso horário GMT+3 é seis graus (51º- 45º). Se a cada hora corresponde quinze graus de distância longitudinal, a seis graus corresponde 24 minutos (seis quinze avos de hora). Por isso que em Macapá o Sol estará no Zênite às 12h24 nos equinócios de primavera e outono37.

Com base no meridiano que fica a 180 graus de Greenwich está a Linha Internacional de Mudança de Data ou simplesmente Linha de Data. Se a leste desta linha é dia 31 de dezembro, a oeste é o dia 1º de janeiro. Isto é, ao cruzar essa linha de leste para oeste soma-se um dia no calendário. Ao contrário, ao passar de oeste para leste subtrai-se um dia.

Para ilustrar as diferenças de horários de cada lugar na Terra, transcrevemos abaixo um dos trechos finais do memorável Volta ao Mundo em Oitenta Dias, de Júlio Verne38:

Phileas Fogg tinha, “sem dúvida”, ganho um dia sobre seu itinerário – e isto uni-camente porque tinha feito a volta ao mundo indo para leste, e teria, pelo contrário, perdido este dia indo no sentido inverso, ou seja, para oeste.

Com efeito, andando para o leste, Phileas Fogg ia à frente do Sol, e, por conse-guinte, os dias diminuíam para ele tantas vezes quatro minutos quanto os graus que percorria naquela direção. Ora, temos trezentos e sessenta graus na circunferência terrestre, e estes trezentos e sessenta graus, multiplicados por quatro minutos, dão precisamente vinte e quatro horas — isto é, o dia inconscientemente ganho. Em ou-tros termos, enquanto Phileas Fogg, andando para leste, viu o Sol passar oitenta vezes pelo meridiano, seus colegas que tinham ficado em Londres só o viram passar setenta e nove vezes. Eis porque, naquele dia, que era sábado e não domingo, como supunha Mr. Fogg, eles o esperaram no salão do Reform Club. E é o que o famoso relógio de Passeportout — que tinha sempre conservado a hora de Londres — teria constatado se, ao mesmo tempo que os minutos e as horas, tivesse marcado os dias!39

Figura 27 - Fusos horários gmt+3 a gmt+5. a Cidade de maCapá e o monumento reloj del sol estão marCados por alFinetes verde e azul, respeCtivamente. marCado Com a imagem do sol está o ponto sobre a superFíCie da terra, onde o sol nos equinóCios estará no zênite quando For meio-dia Civil em toda a região verde esCura. marCado Com um CírCulo vermelho preenChido em azul Claro a posição em que o sol estará no zênite de duas horas depois. a linha traCejada laranja e azul marCa o meridiano no qual se baseia a divisão dos Fusos gmt+3 e gmt+5. porém, são as linhas vermelhas que Fazem essa divisão. [Créditos do autor]


a S e S ta ç õ e S d o a n o

Inverno, primavera, verão e outono. Essas são as estações do ano. No inverno, os dias são mais curtos que as noites, enquanto que, no verão, o inverso acontece. É um erro comum associar-se o inverno, estação mais fria do ano, ao maior afastamento da Terra com relação ao Sol. É só lembrar que quando é verão no hemisfério norte, é inverno no hemisfério sul. Na seção 3.4 fizemos uma atividade que mostrava que um disco em rotação mantém a direção do seu eixo de rotação. As estações do ano são devidas a isso: o eixo de rotação da Terra mantém-se inclinado de 23,45º com relação à reta perpendicular ao plano da eclíptica, durante o percurso de sua órbita.

40 Segundo o modelo de Safronov (1972).

Figura 28- planisFério Com os Fusos horários. Fonte: http://upload.Wikimedia.org/Wikipedia/Commons/e/e7/ timezones2008.png. aCesse para obter em melhor resolução.

Primavera

VerãoOutono

InvernoFigura 29 – o eixo de rotação da

terra mantém sempre a mesma dire-ção, a qual Faz um ângulo de 23,7°

Com a reta perpendiCular ao plano da eClíptiCa.


4 . 2 . e S t r u t u r a d a te r r a

Há quatro bilhões e meio de anos, a condensação da nebulosa em resfriamento, possibilitou a formação de pequenos corpos sólidos a uma temperatura de aproxima-damente 1.700 K. A força gravitacional agregou esses pequenos corpos na formação do protoplaneta. O aumento da massa promoveu a acresção de corpos maiores – pla-netésimos – devido à ação gravitacional, até atingir o tamanho próximo ao atual40. O estágio seguinte, de fusão planetária, deveu-se a energia da desintegração de grande quantidade de isótopos radioativos, somada à energia liberada na colisão dos planeté-simos. O resfriamento superficial permitiu a formação de uma crosta sólida, porém, as camadas internas ainda mantêm grande parte da energia da formação, devido à crosta ser péssima condutora calorífica. A existência de fontes de energia radioativas permite a manutenção das altas temperaturas no interior do planeta. Assim, o material abaixo da crosta é líquido, com exceção do núcleo interno, que é sólido devido às altas pressões.

4 . 2 .1. i n t e r i o r

Como se pode saber a respeito dessas camadas geológicas? Diretamente, por meio de perfuração; analisando o magma que sai dos vulcões; a gravidade em cada ponto e o campo magnético também revelam a estrutura do interior da Terra e, principalmente, por meio da sismologia, isto é, estudando os terremotos.

Desde 1970, tem-se perfurado um poço na península de Kola, no Ártico Russo. Em 1984, o poço já tinha 12 quilômetros de profundidade. A temperatura que aumen-ta entre 30 a 40 graus Celsius a cada quilômetro perfurado e a pressão das camadas de terra, que força o buraco a se fechar, são algumas das dificuldades da perfuração, de modo que não se espera alcançar profundidade superior a 15 quilômetros. A pesquisa revelou a existência de água a uma profundidade considerada anteriormente impossí-vel. Também foi encontrada uma zona anômala de rochas metamórficas desagregadas, abaixo do basalto, que ocorre a 9000 metros (Kozlovskii, 1984). A perfuração de poços deve auxiliar a interpretação dos dados sísmicos.

Os tremores de terra, que causam tanta destruição na superfície, dão uma ótima imagem do interior da Terra. As ondas sísmicas, ao se propagarem, variam de veloci-dade e de trajetória em função das características do meio em que trafegam. É possível, assim, supor, com base nas leis da física, sobre o estado dessas estruturas internas. As diferenças de pressão e temperatura impõem diferenças de rigidez e de composição química, o que implica em dois critérios de classificação das camadas, segundo a ri-gidez (também chamado modelo físico) ou segundo a composição (modelo químico), como mostra a FIGURA 30. A crosta é a camada mais externa da Terra. Sua espessura varia de 10 a 35 km, alcançando 65 km de espessura, nas regiões montanhosas.


O Manto constitui aproximadamente 80% do volume do planeta. É grosseira-mente homogêneo, dividindo-se em superior e inferior. Da profundidade de 2900 km até o centro do planeta encontramos o núcleo com aproximadamente 1/3 da massa ter-restre. Sua alta densidade resulta da sua composição ser praticamente metálica (ferro e níquel). Observa-se sua divisão em núcleo interno sólido onde as ondas propagam-se bem e núcleo externo, onde são fortemente atenuadas devido ser uma camada líquida de metal fundido. Veja detalhes das características de cada uma dessas camadas na plataforma, assim como algumas atividades.

4 . 2 . 2 . a S u p e r f í C i e d a te r r a

A crosta terrestre não é uniforme. As diferentes irregularidades apresentadas na crosta terrestre constituem o seu relevo. O relevo é a forma assumida pelo terreno, que sofreu mudanças impostas pelos agentes internos e externos. Os agentes externos ou erosivos são as chuvas, os ventos, rios, geleiras, o homem, etc. Os agentes internos são as forças geodinâmicas que se originam do movimento das placas tectônicas (mo-vimentos orogenéticos41, terremotos e vulcanismo). O relevo pode ser continental ou submarino.

a lt i t u d e

Aproximadamente, três quartos da superfície terrestre são cobertos por oceanos. Devido à força gravitacional, a água dos oceanos fica, em média, a uma mesma distân-cia do centro da Terra. Este nível é denominado nível médio do mar ou simplesmente nível do mar. As principais flutuações devem-se ao efeito de maré42.41 Movimentos que determinam a formação de montanhas.42 Causado pela força gravitacional da Lua sobre a Terra.

CrostaManto SuperiorManto Inferior

LitosferaAstenosfera

Mesosfera

Endosfera

Núcleo Externo

Núcleo Interno

Figura 30 – dois modelos da estrutura de Camadas da terra: (a) Baseado na composição mate-rial e (B) Baseado na rigidez do material do interior da terra.


Figura 31- a Cordilheira do himalaia e o planal-to do tibet. em tons Castanhos, Com vários lagos proFundos, em azul esCuro, o planalto tem elevação média de 4880 m. também ConheCido Como o "teto do mun-do", o himalaia possui as montanhas mais altas do planeta, Culminando Com o everest (8850 m). (Fonte: nasa).

4 . 2 . 3. h i d r o S f e r a

A hidrosfera compreende toda a água da crosta terrestre, contida nos rios, lagos, mares, águas subterrâneas e glaciais. A hipótese mais aceita da origem da água na Terra é extraterrestre, tendo ocorrido em um período de constantes bombardeios de cometas e asteróides ricos em água. Com uma massa aproximadamente de 1,38 x 1018 toneladas de oceanos e mares e 3,8 x 1016 toneladas de águas continentais, a hidrosfera corresponde a cerca de 1/4400 da massa total da Terra.

Três são os oceanos do mundo. O Pacífico, o Atlântico e o Índico, com cerca de 189, 106 e 75 milhões de km², respectivamente. Os mares são porções desses oceanos em parte contidas pelos continentes. O mais importante é o Mediterrâneo que banha o sul da Europa, o Norte da África e o Oriente Médio.

Sobre os continentes correm rios, que formam as bacias hidrográficas definidas como a região por onde correm um rio principal e seus afluentes. A água evapora de-vido, principalmente, à energia solar. A atmosfera contém também grande parte da água do planeta, a qual retorna à superfície na forma de chuvas, que irão formar os rios. Esses últimos correm de altitudes maiores para menores, desaguando no mar, em lagos ou outros rios que, finalmente, vão desaguar no mar. Esse ciclo, chamado hidrológico ou da água é um pouco mais complexo, pois inclui as águas subterrâneas, as nevadas, as geleiras, a transpiração das plantas e animais, etc.

O maior rio do mundo é o Rio Amazonas, em volume de água e em extensão (6.992 km). O Rio Nilo é o segundo com 6.852 km de extensão. A Bacia Amazônica é a maior do Mundo, assim como também a Floresta Amazônica é o maior ecossistema do planeta.

A altitude é a terceira coordenada geográfica. Corresponde à distância de um lugar, em metros, medida na vertical, ao nível médio das águas do mar.

As formas do relevo dependem dos agentes modeladores que podem ser internos ou externos. São exemplos de agentes internos o vulcanismo e os abalos sísmicos. As geleiras, os ventos e o homem são exemplos de agentes externos. Há, na plataforma material para leitura complementar sobre os diversos tipos de relevo, tanto continental como submarino, bem como dados a respeito dos continentes e de sua formação no decorrer das eras geológicas.


C a m a d a S d a at m o S f e r a

A atmosfera terrestre, quanto à temperatura, divide-se em quatro camadas:(1) Troposfera (do grego, tropos quer dizer movimento): é a camada mais próxi-

ma da superfície. O topo da troposfera está aproximadamente a 16 km de al-titude, podendo variar, conforme a latitude, de 6 (pólos) até 20 km (equa-dor). Nela que se formam as nuvens, os ventos, chuvas, relâmpagos, etc. Seu aquecimento acontece a partir do solo. A superfície absorve radiação solar e a irradia, aquecendo as camadas próximas de ar, que aquecem as imedia-tamente acima, que transferem energia para a próxima camada e assim suces-sivamente. Por isso, a temperatura na troposfera diminui de baixo para cima.

4 . 2 . 4 . at m o S f e r a te r r e S t r e

A atmosfera é uma camada de gases, de vapor d’água e de partículas sólidas mui-to pequenas (aerossóis) que, devido ao campo gravitacional, envolve nosso planeta. É relativamente fina: cerca de 99% da massa da atmosfera está contida numa camada de aproximadamente 32 km de espessura (0,25% do diâmetro da Terra).

Se não houvesse atmosfera não haveria vida em nosso planeta. Ela age como um escudo protetor da radiação solar ultravioleta; contém os gases necessários aos proces-sos de respiração celular e de fotossíntese; permite o ciclo da água que a purifica e a disponibiliza por toda a superfície do planeta; eleva a temperatura do planeta a níveis adequados para manutenção da vida; reduz consideravelmente a queda de meteoritos sobre a superfície, dentre outras propriedades.

A composição do ar seco e limpo é relativamente estável. Próximo ao nível do mar a análise de ar registra a seguinte composição aproxi-mada: 78,08% de Nitrogênio, 20,95% de Oxigênio e 0,93% de Argônio. O dióxido de Carbono (CO2) está presente na atmosfera com uma con-centração de aproximadamen-te 370 partes por milhão (ou 0,037%). Apesar da pequena percentagem, sua importância é enorme: é ingrediente essen-cial à fotossíntese e ao efeito estufa. A concentração de to-dos os outros gases somados não ultrapassa 0,005%.

Figura 32 – Composição do ar seCo. a área à direita é uma ampliação da pequena Faixa do gráFiCo de pizza e representa a ConCentração dos gases minoritários: Co2, neônio etC. (menos de 1% da ConCentração dos gases da atmosFera). também há traços de óxidos de nitrogênio (no, no2 e n2o), monóxido de Carbono (Co), ozônio (o3), amônia (nh2), dióxido de enxoFre (so2) e sulFeto de hidrogênio (h2s), dentre outros.[Créditos do autor]


Figura 33 – perFil da atmosFera. devido a diFerenças na absorção e reemissão da radiação solar, a temperatura diminui Com a altitude, na troposFera e na me-sosFera, e aumenta Com altitude, na estratosFera e na termosFera. a densidade no entanto Cai exponenCialmente Com a altitude Chegando a níveis muito baixos no topo da estratosFera. a 100 km de altitude, na termosFera está a linha de karman, iníCio do espaço astronáutiCo.[Créditos do autor]

(2) Estratosfera: camada em que o ar é bastante rarefeito (aproxi-madamente 50 km de altitude do topo da camada). É nela que se concentra a maior quantida-de de ozônio, sendo chamada de camada de ozônio, ou ozo-nosfera, contendo cerca de 90% desse gás da atmosfera. Esse gás absorve radiações ultravioletas, nocivas aos organismos vivos.

(3) Mesosfera: camada em que o ar volta a se esfriar, chegando a -90 ºC em seu topo (estende-se até 85 km de altitude). É nesta camada que os meteoros se in-cendeiam em sua entrada na at-mosfera terrestre. Na sua base está a camada (4) Termosfera: camada de ar extremamente ra-refeito que absorve fortemente a radiação solar nas faixas do ul-travioleta, raios X e gama, pela presença do oxigênio atômico e molecular, de modo que sua temperatura pode chegar a 2000 K. Estende-se para além dos 650 km de altitude. Acima disso é chamada de Exosfera.

Entre uma camada e outra, existem as “pausas”, camadas nas quais a temperatura permanece constante antes da sua inversão.

A ideia de definir uma altitude, acima da qual está o espaço exterior, partiu de Theodore Von Karman, físico húngaro-americano. Karman calculou que acima de 100 Km de altitude, o ar é tão rarefeito que não há como utilizar o efeito da diferença de pressão sobre as superfícies das asas (como acontece com um avião) para manter a nave em voo. A essa altitude a nave deve ter velocidade acima da sua velocidade orbital. A linha Karman separa os espaços nacionais (aéreos) do espaço exterior (astronáutico).


p r e S S ã o at m o S f é r i C a

É a pressão (força por unidade de área) exercida pelo ar contra uma superfície. A pressão atmosférica é medida, por meio de um equipamento conhecido como barôme-tro, geralmente em unidades de atmosferas (atm), milímetros de mercúrio (mmHg), quilopascal (kPa) ou milibar (mbar). O valor medido sofre influência da temperatura e da umidade do ar, dentre outras variáveis meteorológicas. Ao nível do mar, a pressão atmosférica é aproximadamente 1 atmosfera, o que equivale a 101,325 kPa ou 760 mmHg. Para se ter uma ideia, 100 kPa é equivalente à pressão exercida por um qui-lograma de matéria em um quadrado de 1 cm de lado. A pressão atmosférica diminui exponencialmente com a altitude, como mostra o gráfico da FIGURA 33.

4 . 2 . 5. a i o n o S f e r a e o C a m p o m a G n é t i C o d a te r r a

Basta uma pequena agulha magnética para se perceber que o planeta se comporta como um ímã, que tem o pólo sul magnético próximo do pólo norte geográfico e com o pólo norte magnético próximo ao sul geográfico. A agulha da bússola por interagir com o Campo Magnético Terrestre - CMT - é utilizada desde a antiguidade para orienta-ção. Não apenas o homem, mas também os animais, como vários pássaros migratórios, por exemplo, orientam-se pelo CMT.

A teoria do dínamo auto-sustentável é a mais aceita sobre como é formado o CMT. Correntes de convecção no núcleo externo, bastante turbulentas por estarem associadas à diferença de velocidade de rotação do núcleo externo e interno, produzem correntes elétricas e por consequência um campo magnético intenso.

A interação do vento solar com o campo magnético terrestre gera estruturas cha-madas cinturões de Van Allen (FIGURA 34), assim denominadas em honra ao seu descobridor. Consiste em regiões com partículas de alta energia capturadas pelo CMT, situadas a uma altura de 3.000 e 22.000 km sobre o equador. Essas regiões são compri-midas no lado voltado para o Sol e alongadas no lado oposto, devido ao fluxo do vento solar. A região de ionização (ionosfera) situa-se entre os cinturões (magenta) e é preen-chida por um plasma ‘frio’ originário da interação do vento solar com a atmosfera. As linhas vermelhas mostram o caminho traçado pelos raios, tal como a emissão de ondas de rádio saindo da ionosfera. A potência da radiação é tal, que os cinturões são evitados pelas missões espaciais tripuladas, dado que poderiam aumentar o risco de câncer nos astronautas e prejudicar gravemente os dispositivos eletrônicos.

au r o r a S B o r e a i S e a u S t r a i S

As auroras boreais e austrais são fenômenos luminosos das noites polares. O vento solar colide com átomos da alta atmosfera ionizando-os. O campo magnético terres-tre canaliza as partículas ionizadas, para os pólos. Quando os íons se descarregam emitem luz.


Figura 34 - o Campo magnétiCo terrestre interage Com o vento solar.

As auroras boreais de cores verde-amareladas e vermelhas são resultado do choque do vento solar com átomos de oxigênio. As azuis se devem aos íons das moléculas de hidrogênio.

Em homenagem à deusa romana do amanhecer Aurora e ao seu filho Bóreas, re-presentante dos ventos nortes, Galileu Galilei batizou esse fenômeno que acontece no pólo norte. Aurora austral foi o nome dado por James Cook, quando acontece no Pólo ao Sul.

Até o fim dos anos 70, eram possíveis descrições incompletas do CMT a partir do tratamento matemático dos valores registrados nos Observatórios Magnéticos. Atual-mente, há um número significativo de satélites artificiais colocados em órbita terrestre equipados com magnetômetros. Cita-se os satélites da série POGO (Polar Orbiting Geophysical Observatory) e o satélite MAGSAT (MAGnetic field SATellite) que per-mitem uma cobertura significativa do globo e uma precisão suficiente para uma descri-ção das diferentes componentes do CMT.

aurora boreal


4 . 2 . 6. B i o S f e r a

A vida na Terra surgiu há cerca de 3,8 bilhões de anos. Por que no sistema solar ela existe apenas na Terra? A base da vida são os átomos de Carbono, Hidrogênio, Oxi-gênio e Nitrogênio. Todos os seres vivos têm moléculas com esses elementos químicos formando proteínas. A energia solar além de permitir a existência de água líquida, também fornece energia para os vegetais sintetizarem matéria orgânica. A temperatura em nosso planeta também não é tão intensa que degrade as proteínas.

Os seres vivos dependem do meio ambiente e uns dos outros, inclusive o homem. O termo Biosfera foi introduzido em 1875 pelo geólogo austríaco Eduard Suess, é o conjunto de todos os ecossistemas do planeta. Inclui portanto parte da litosfera, da atmosfera e da hidrosfera. Os seus limites vão dos fins das mais altas montanhas até às profundezas das fossas abissais marinhas.

A grande dificuldade enfrentada hoje pelo homem é conciliar o desenvolvimento tecnológico e o crescimento demográfico (hoje somos sete bilhões de humanos sobre a Terra) com a finitude dos recursos naturais. Infelizmente, o avanço da ocupação huma-na sobre os mais diversos ecossistemas, tem rompido o equilíbrio ecológico. A partir da década de 1980 tem-se intensificado os esforços para minimizar a ação humana sobre a biosfera terrestre.

a te r r a é a Z u l

Yuri Gagarin foi o primeiro ser humano a fazer um voo orbital. Nascido na loca-lidade de Klushino43, região a oeste de Moscou, Rússia, parte da então União Soviéti-

ca, entrou para a escola de aviação militar de Orenburg em 1955. Em 12 de abril de 1961, Gagarin completou uma volta em órbita ao redor do planeta. A missão que durou 118 minutos inaugurou a Era Espacial.

Lançada da base de foguetes de Baiko-nur, Vostok I fez um voo totalmente automá-tico. Após a reentrada na atmosfera, Gagarin ejetou-se e desceu de paraquedas, como pla-nejado. A 315 km de altitude, ao olhar pela janela da nave, Gagarin constatou fascinado: “A Terra é azul!”

Filhote do Filhote44

Jean/Paulo Garfunkel

Moro numa linda bola azul que flutua pelo espaço Tem floresta e bicho pra chuchu, cachoeira, rio, riacho Acho que é um barato andar no mato vendo o verde

Ouvindo o rock’n’roll do sapo ensaiando

Figura 35- yuri gagarin e a Cápsula em que eFetuou sua ida ao espaço.

43 Em 1968, após sua morte, foi rebatizada de "Gagarin" em sua homenagem. Informações obtidas em http://pt.wikipedia.org/wiki/Iuri_Gagarin.44 Um vídeo com essa música pode-se encontrar emyoutube.com/watch?v=MqkQPXR9FG4&feature=related.


4 . 3. a l u a

Lua, espada nua, boia no céu imensa e amarelaTão redonda lua, como flutua

Vem navegando o azul do firmamento e no silêncio lentoUm trovador cheio de estrelas.

Luíza, Tom Jobim45

A Lua, com seu brilho prateado, tem exercido grande deslumbramento sobre o homem. Apesar de ter sido o objeto de maior foco da exploração espacial em meados do século passado, não perdeu esse fascínio: ainda hoje a Lua é dos poetas e dos na-morados.

Na mitologia de todos os povos tem lugar privilegiado. Para alguns é esposa do Sol, para outros sua irmã ou seu irmão.

l e n d a e S q u i m ó : a o r i G e m d o S o l e d a l u a

Há muitos e muitos anos, em uma pequena aldeia da costa, viviam um homem e sua mulher. Depois de um longo período, o casal teve dois filhos: um menino e uma menina. Os irmãos se davam muito bem, para alegria dos pais. Um não se separava do outro. O tempo foi passando e as crianças crescendo. Quando os dois irmãos se tornaram adultos, aconteceu algo surpreendente: eles não paravam de brigar. Os pais dos jovens ficaram tristes e espantados. Não conseguiam entender como os filhos, de uma hora para outra, tornaram-se inimigos.

Na verdade, quem se transformou foi o filho, que tinha inveja da beleza da irmã e por isso vivia a perseguí-la. A menina, por sua vez, já estava cansada das implicâncias do irmão e não sabia mais o que fazer para escapar de suas maldades.

Mas um dia ela teve uma ideia:- Vou fugir para o céu. Só assim escaparei do meu irmão.A menina então se transformou em Lua.Quando o rapaz descobriu que a irmã tinha fugido, ficou muito triste e arrependido. - Se ela foi para o céu, eu irei também. Não posso ficar sem a minha irmã.E foi isso que aconteceu. O rapaz conseguiu ir para o céu, só que em forma de Sol, e não

parou de correr atrás da menina. Às vezes, ele a alcança e consegue abraçá-la, causando então um eclipse lunar46.

45 Antônio Carlos Brasileiro Jobim. Músico e Compositor Brasileiro.46 Lenda esquimó, publicada no livro O Cru e o Cozido, de Claude Lévi-Strauss (1991). Adaptação livre originalmente publicada em Ciência Hoje das Crianças, de Daniele Castro (ano).

De manhã cedinho os passarinhos Dão bom dia pro sol cantando

Terra, leste, oeste, norte, sul, natureza caprichosa Tem macaco de bumbum azul, tem o boto cor-de-rosa

Árvores, baleias, elefantes, curumins E o mundo inteiro está com a gente vibrando

A nossa torcida é pela vida E a gente vai conseguir cantando

Cuida do jardim pra mim, deixa a Terra florescer Pensa no filhote do filhote que ainda vai nascer.


4 . 3.1. o n d e e S tá a l u a?

A medida da distância Terra-Lua já era conhecida por Hiparcos no segundo sé-culo antes de Cristo. Com base na medida do tempo de um eclipse lunar, Hiparcos obteve um valor entre 62 e 74 vezes o raio da Terra (R), não muito diferente do atual-mente aceito.

Hoje, graças a missão Apollo XI, que instalou equipamentos na sua superfície para reflexão de raio laser, podemos medir com precisão essa distância: 384405 km (de centro a centro), isto equivale a cerca de 1,255 segundo-luz. Com esse valor é fácil medir o diâmetro lunar: 3.476 km.

A Lua tem aproximadamente o mesmo ângulo de visada que o Sol. Por isso, apesar de seu raio ser muito menor que este, aparecem como discos de aproximada-mente o mesmo tamanho. Sua gravidade é 1/6 da terrestre, devido a sua massa ser aproximadamente 81 vezes menor que a da Terra. Essa pequena força gravitacional lhe impede de ter uma atmosfera. Apresenta apenas uma pequena quantidade de gases leves, próximos à superfície, com uma pressão de um milionésimo da terrestre ao nível do mar. Entretanto, é o maior satélite do Sistema Solar em comparação com o planeta que orbita.

Características físicas

Diâmetro equatorial 3.474,8 kmÁrea da superfície 3,793 x 10 7 km²Volume 1,6×1010 km³Massa 7,349 x 1022 kgDensidade média 3,34 g/cm³Gravidade equatorial 1,6 N/kg

a o r i G e m d a l u a

A análise das amostras recolhidas pelas missões Apollo, mostrou ser a composição da superfície lunar bastante semelhante à da Terra e diferente a de outros objetos side-rais. Isto sugere que a Lua, ou o seu precursor, tenha tido origem na mesma distância do Sol que a Terra. Tal fato refutou as teorias que sugeriam a Lua como um objeto capturado pela força gravitacional da Terra. Se assim fosse, a Lua e a Terra teriam distintas composições isotópicas47. Outra característica que deve ser considerada em qualquer teoria que procure explicar a formação da Lua é o fato dela ter um pequeno núcleo ferroso. Se a Lua tivesse sido criada por acresção, como a Terra, deveria ter um núcleo metálico maior.

A teoria do Big Splash (grande colisão) postula que a Lua foi criada a partir da colisão, com a Terra, de um planeta com aproximadamente o tamanho de Marte, co-nhecido como Theia.

Segundo o matemático francês do século XVIII, Joseph-Louis de Lagrande, exis-tiu, na formação do Sistema Solar, outros pontos de acresção de matéria, à mesma distância do Sol. Foi em um desses pontos que se pensa que se formou outro planeta, 47 Um mesmo elemento químico pode ter átomos com diferentes números de nêutrons em seu núcleo. Esses núcleos são chamados de isótopos desse elemento químico. A concentração de isótopos é uma característica da idade do material.


4 . 3. 3. m o V i m e n t o o r B i ta l d a l u a

Obedecendo as Leis de Kepler, a Lua gira em uma órbita elíptica em torno da Terra. Todavia, o sistema Terra-Lua gira em torno do Sol, de modo que os dois movimentos combinados fazem com que a trajetória da Lua com relação ao Sol, seja próxima de um espirógrafo, isto é, uma figura construída quando uma circunferência desliza ao longo de ou-tra circunferência, o que ficaria parecida com a da FIGURA 37. Na página da Internet “Espirógrafo Interativo” (2009), você encontra um miniaplicativo para construir espirógrafos. Escolha 22 para o raio do círculo fixo e -24 para o círculo móvel (não são iguais porque o movimento da Lua é muito pequeno comparado com a distância do sistema Terra-Lua do Sol). A curva também não é fechada. Se assim fosse, o número de lunações em um ano seria inteiro. É pró-ximo de 12, por isso que se adota 12 meses: cada mês correspon-dendo a uma lunação, aproximadamente.

4,5 bilhões de anos 20 - 30 milhões de anos depois... Impacto!

Figura 36 – a origem da lua [Fonte: http://pt.Wikipedia.org/Wiki/FiCheiro:bigsplash.png]

em competição com a Terra.Antes de colidir, os dois planetas tiveram tempo de criar uma estrutura, mesmo

que incipiente, de núcleo, manto e crosta.Quando Theia cresceu e adquiriu uma dimensão comparável à de Marte, sua ór-

bita tornou-se instável e a colisão foi inevitável. A colisão não foi frontal, de modo que parte do material dos dois planetas, principalmente das crostas, foi ejetada formando a Lua. O restante do material de Theia, substancialmente seu núcleo, afundou na Terra e foi incorporado ao núcleo terreste. O pouco que restou do núcleo de Theia estabilizou sua órbita em torno da Terra a 22.000 km de distância, o material resultante do im-pacto disperso foi acreccionado às sobras do núcleo de Theia. A Lua como satélite foi, pouco a pouco, se formando.

Figura 37 – a trajetória da lua assemelha-se a uma

CiClóide Curvada sobre uma elipse (Crédito do autor)

Lua Cheia

Após duasLunações


m ê S S i n ó d i C o e S i d e r a l

O período de tempo para que a Lua dê uma volta completa em torno da Terra em relação às estrelas, é chamado de mês sideral (dura aproximadamente 27,3 dias). Difere ligeiramente do mês sinódico ou lunação, que é o período de tempo entre duas luas novas consecutivas. LANG DA SILVEIRA (2001) apresenta, para o período entre

1984 e 2006, a duração média de 29,5 dias, variando entre 29,26 e 29,80 dias.

O período sinódico da Lua é um pouco maior que o período sideral (2,25 dias maior) porque a Terra se desloca aproximadamente 1 grau a cada dia com relação ao Sol, de modo que nos 27,32 dias em que a Lua faz uma volta completa em relação às estrelas, aparentemen-te o Sol se desloca aproximadamente 27°. Por-tanto, são necessários mais 2 dias para a Lua se colocar novamente na posição em relação ao Sol, que define a fase. A cada dia, a Lua nasce aproximadamente 50 minutos depois do que no dia anterior.

a S fa S e S d a l u a

O albedo48 da Lua é relativamente baixo, isto é, apenas 12% da Luz do Sol que incide sobre sua superfície é refletida, mesmo assim, devido sua proximidade, é um “farol” nas noites de Lua Cheia.

A Lua apresenta fases: Nova, Crescente, Cheia e Minguante. Ela, assim como a Terra, está sempre semi-iluminada pelo Sol (com exceção dos eclipses). Porém, nem sempre a face iluminada está voltada completamente para a Terra. Quando isso acon-tece, da face iluminada estar completamente visível, temos Lua Cheia. Ao contrário, quando a face iluminada é a face oculta da Lua, temos Lua Nova, nos períodos in-termediários temos Quarto Crescente e Quarto Minguante, assim chamados porque vemos apenas um quarto da superfície lunar. A Lua Cheia é visível do anoitecer até ao amanhecer. Já a Lua crescente é visível desde o começo da tarde, quando nasce, até o meio da noite, quando se põe. A Lua minguante nasce no meio da noite e se põe no final da manhã. A Lua Nova está no céu durante o dia, nascendo e se pondo aproxi-madamente junto com o Sol.

Lua Azul: Quando em um mesmo mês ocorrerem duas Luas Cheias, o que acon-tece a cada 2,7 anos, a segunda Lua Cheia chama-se Lua Azul.

48 Índice de reflexão da superfície lunar.

Figura 38 – mês sinódiCo e sideral. (Crédito do autor)

~27°

~27°

27,32 d

lua nova

lua nova


Figura 39 - as Fases da lua vistas nos hemisFérios norte (aCima) e sul (abaixo): Cheia, CresCente, um dia após a lua nova e minguante.

Figura 40 – movimento da lua visto a partir de um ponto abaixo do pólo sul geográFiCo. tanto o

movimento de rotação da terra Como o movimento de translação da lua em torno da terra, dão-se

em sentido horário.

e C l i p S e S

A palavra eclipsar é sinônimo de ocultar. Quando os três astros (Sol, Terra e Lua) estão alinhados, pode ocorrer de a Lua fazer sombra sobre a Terra, encobrindo a visão do Sol ou a Terra fazer sombra sobre a Lua. Isso nem sempre ocorre, pois o plano de translação da Lua em torno da Terra possui um ângulo de 5º com relação ao plano da eclíptica. Esses planos, no entanto, se cruzam. A reta de intersecção destes planos é chamada de linha dos nodos. Quando essa reta coincide com a linha que liga o Sol e a Terra, teremos um eclipse. Isso ocorre duas vezes no ano. Na Figura 41, isso está ocorrendo durante os equinócios, isto é, ocorrerão eclipses durante a primavera e o outono. Isso muda a cada ano. Em cada uma dessas posições deve ocorrer, no mínimo, um eclipse solar. Ao ano serão, no mínimo, quatro eclipses e no máximo sete.

Se o plano da órbita lunar fosse fixo, os eclipses ocorreriam sempre na mesma época do ano. A figura 41 ilustra a ocorrência durante os equinócios. Por influência gravitacional do Sol, o plano da órbita da Lua gira com período de cerca de 18 anos, 11 dias e 8 horas. Esse é o Período de Saros e o fenômeno é conhecido como regressão dos nodos.

CresCente

nova

minguante

Cheia


e C l i p S e S o l a r

A Lua e o Sol apresentam quase o mesmo diâmetro angular. Há porém variações, dado que as distâncias entre esses astros e a Terra também variam. Umbra, penumbra e antumbra são as três diferentes partes da sombra de uma fonte extensa, como o Sol. Na umbra, a Lua obstrui completamente a luz do Sol, enquanto que nas regiões de penum-bra e antumbra, apenas de modo parcial. A observação da penumbra nos dá um eclipse parcial, enquanto que na posição de antumbra, tem-se um eclipse anular. A FIGURA 42 apresenta um esquema das possíveis observações dos eclipses. Na letra a, o disco lunar aparecerá menor que o solar e, portanto teremos um eclipse anular para quem estiver na posição marcada com um ponto amarelo. Com o disco lunar angularmente maior, letra b, a Lua, na fase máxima, encobrirá totalmente o Sol: Eclipse Total para quem estiver na posição marcada com um ponto azul claro. Há também situações em que, nem a umbra, nem a antumbra caem sobre a superfície terrestre. Nesse caso, só haverá eclipse parcial (letra c). Em todos os casos, porém, haverá locais em que, mesmo na fase máxima, ainda restará regiões em que o eclipse não poderá ser visto (marcadas por pontos vermelhos).

A totalidade dos eclipses solares é de no máximo sete minutos e alguns segundos. O eclipse mais longo depois do ano zero foi em 27 de Junho de 363 e durou 7 minutos e 24 segundos.

Figura 41 – o plano da órbita lunar não CoinCide Com o da órbita terres-tre. se CoinCidisse todo mês teríamos dois eClipses: um da lua e outro do sol. apenas quando estão alinhados sol, terra e lua (na Figura esse alinha-mento oCorre nos equinóCios), podem oCorrem eClipses.

linha dos nodos

alinhamento dos solstíCios

alinhamento dos equinóCios (nodos)

linha dos nodos

linha dos nodos

linha dos nodos

nova

nova

nova

nova

órbita da terra

sol

Cheia

Condições propíCias para oCorrênCia de eClipses

Cheia

Cheia

Cheia


Figura 42 – umbra, penumbra e antumbra, as três diFerentes partes da sombra de um objeto iluminado por uma Fonte extensa. (Crédito do autor)

Cu i d a d o S n a o B S e r Va ç ã o d o S e S C l i p S e S S o l a r e S

Em geral, é muito difícil observar o Sol a olho nú. Sua luminosidade intensa nos faz instintivamente evitar uma focalização direta. Porém, quando ocorre o eclipse, há uma redução ou mesmo quase extinção da luz visível, fazendo a pupila dilatar-se, dei-xando mais luz chegar à retina. Como a luminosidade é baixa, não se sente desconforto em observar o Sol durante um eclipse. Isso não quer dizer que cessem as emissões. Ao contrário, a coroa solar emite grande quantidade de radiação ultravioleta que fere a retina, podendo até queimá-la. Há diversos casos registrados de cegueira durante a observação de eclipses a olho desarmado.

A melhor forma para observar um eclipse parcial é a sua projeção com uma câ-mara escura. Para a observação direta, o instrumento adequado são filtros especial-mente confeccionados para tal uso. Muito semelhantes ao filtro de soldador. O uso de qualquer outro instrumento, como vidro esfumaçado ou chapas de raios-X dobradas, é inadequado. Não há como garantir que não haja algum ponto não esfumaçado no vidro ou não completamente velado na chapa de raios-X. Cuidado especial tem que se ter com crianças que, naturalmente, ainda não compreendem os riscos da observação direta de um eclipse.

Mesmo com equipamento adequado, uma regra de bom senso é limitar o tempo de observação a, no máximo, vinte segundos por vez, com pausas não inferiores a trinta segundos entre as observações.

penumbra

posições deobservação

total

anular

parCial

não visível

(a)

(b)

(c)

penumbra

umbra

umbra


e C l i p S e S : m e d o S e m i t o S .

O medo da noite gerou muitas lendas e mitos. Na pré-história, o homem ob-servou que, com uma fogueira, podia prolongar o dia e afastar os animais selvagens. Porém, se a noite começasse, não com o Sol no horizonte, mas no meio do céu? Devia ser assustadora essa imprevisibilidade. Para alguns povos, era necessário assustar o monstro (dragão, lobo, serpente), que devorava o Sol. Será que Deus ou os deuses esta-vam zangados? Era necessário se fazer sacrifícios?

Heródoto escreveu que Tales de Mileto previu um eclipse que aconteceu em 28 de maio de 584 a.C. Os Lídios e os Medos, povos que habitavam a Ásia Menor, estavam em guerra quando se deu o eclipse solar. Supondo um sinal divino, ambos os lados abaixaram suas armas e negociaram a paz.

Em 1504 na Jamaica, Colombo e sua tripulação estavam quase morrendo de fome. Os nativos recusavam-lhes comida. Colombo sabia que um eclipse da Lua ocorreria naquela noite. Ameaçou, caso não lhes dessem alimentos, fazer a Lua sumir. Quando o eclipse se iniciou, os indígenas atenderam ao seu pedido prontamente.

m a r é S

Segundo o Aurélio, Maré é o “movimento periódico das águas do mar, pelo qual elas se elevam ou se abaixam em relação a uma referência fixa no solo. É produzido pela ação conjunta da Lua e do Sol, e, em muito menor escala, dos planetas; a sua amplitude varia para cada ponto da superfície terrestre, e as horas de máximo (preamar) e mínimo (baixa-mar) dependem fundamentalmente das posições daqueles astros”.

Que “ação conjunta” é essa que trata o dicionário? São as forças gravitacionais do Sol e, principalmente, da Lua sobre a Terra. A explicação das marés foi um dos gran-des triunfos da Teoria da Gravitação Universal. Quem explicou as marés foi o próprio

e C l i p S e l u n a r

Nos eclipses lunares, quando a Lua atravessa a penumbra, pouco se notará, pois há pouca modificação de seu brilho. Todavia, ao atravessar a umbra, a Lua fica avermelhada e o eclipse, que pode durar até 1 hora e 40 minutos, é visto de todos os lugares da Terra em que a Lua esteja acima do horizonte, independe da posição do observador. A tonalidade da Lua pode ir do vermelho escuro ao marrom, devido ao espalhamento da luz solar que, antes de atingir a Lua, passa pela atmosfera da Terra.

Figura 43 – (a) eClipse lunar de 16 de julho de 2000 e (b) sombra da lua em um eClipse solar visto da estação espaCial mir.

(a)

(b)


a C o p l a m e n t o d e m a r é e o l a d o o C u lt o d a l u a

Um dos efeitos da maré é a tendência dos oceanos, crosta e atmosfera acompa-nharem o movimento orbital da Lua, devido à atração gravitacional ser maior na face voltada para esta. Essa força gravitacional diferenciada provoca uma desaceleração do movimento de rotação da Terra em cerca de 0,002 segundos por século. A redução de energia da rotação é compensada pelo afastamento da Lua em 3,5 cm por ano, em média.

Esse efeito de desaceleração do movimento de rotação já aconteceu com a Lua, que atualmente exibe sempre a mesma face para a Terra. Isto é, os períodos de rotação e translação são os mesmos. Como o movimento orbital da Lua é elíptico49, e a veloci-dade de rotação é constante, não há sincronismo perfeito entre esses dois movimentos. Esse fato é chamado de libração da Lua e permite que se observe da Terra 59% da face da Lua.49 Portanto sua velocidade de translação não é constante.

Newton. A atração gravitacional da Lua é diferenciada, como mostra a FI-

GURA 44-a. No lado da Terra voltado para a Lua, a atração é maior, enquanto que é menor no lado oposto. Isto causa um alongamento na direção da reta que une os dois astros. Observa-se uma elevação das águas nesses dois lados. Com o movimento de rotação da Terra, tem-se, em cada ponto de sua superfície, duas marés altas diárias: quando está no lado próximo e quando está no lado oposto. No entanto, enquanto a Terra dá uma volta sobre si mesma, a Lua continua em seu movimento orbital em torno da Terra. De modo que são necessárias 24h e 50 minutos para se ter duas marés altas e duas baixas.

A altura das marés depende de vários fatores, principalmente a fase da Lua. As marés também são causas pela atração gravitacional do Sol. Quando a Lua, a Terra e o Sol estão em conjunção (lua nova) ou oposição (lua cheia) as marés são mais intensas – chamadas de Marés Vivas – porque se somam às forças gravitacionais. Nas fases crescente e minguante, quando o Sol, a Terra e a Lua estão em quadratura, ocorrem as Marés Mortas, por serem as diferenças entre a alta e a baixa pequenas e às vezes inexis-tentes. O Sol tem muito mais massa que a Lua, mas em compensação está muito mais distante. Disso resulta ser sua influência sobre a maré um terço da influência da Lua.

As marés podem chegar a 15 m, na baía de Fundy, no Canadá. Porém, têm em geral 1,5 m. No Maranhão ocorrem as amplitudes mais altas do Brasil com cerca de 5 metros. Os efeitos de maré ocorrem tam-bém na atmosfera e nas áreas continentais. Estes são, no entanto, muito pequenos, podendo chegar a 1,5 mm.

Figura 44 – (a) Força no lado próximo é maior que a Força no lado distante, Causando o eFeito de maré. (b) relógio de marés. depois de sinCronizada a pri-meira maré é só movimentar o ponteiro da lua uma Casa, enquanto o ponteiro da terra dá uma volta a Cada 24 horas.

(a)

(b)


Latim Português

Mare / Oceanus Mar / OceanosTranquillitatis TranquilidadeCrisium TormentasFoecunditatis FecundidadeNectaris NectarVaporum VaporesNubium NuvensProcellarum TormentasImbrium ChuvasFrigorius Nuvens

Figura 45 - estão marCadas três Crateras: tyCho,

CoperniCus e plato.

Figura 46 - no lado oCulto enContram-se: próximo ao pólo sul – aitken – a maior baCia de impaCto do sistema solar, Com 2.250 km de diâmetro e 12 km de proFundidade; no bordo oCidental – orientale

– esplêndido exemplo de uma Cratera de múltiplos anéis.

50 Secas, apesar do nome.

4 . 3. 4 . G e o l o G i a l u n a r

A Lua possui a crosta com espessura média de 69 km, manto sólido e, possivel-mente, núcleo de ferro pouco significativo. O centro de massa da Lua está cerca de 2 km mais próximo da Terra que o seu centro geométrico (possivelmente devido ao acoplamento de maré).

A Lua é cheia de crateras, formadas pela colisão de meteoros. A maior parte da superfície é coberta de regolito, uma mistura de pó fino e resíduos rochosos produzidos por esses impactos. A superfície lunar apresenta áreas claras e escuras. As áreas claras, terrae, são planaltos bastante antigos (4 a 4,3 bilhões de anos) e densamente crateri-zados com altitude entre 4 e 5 km acima do nível médio. As áreas escuras, maria ou mare (mar)50, são planícies relativamente suaves e mais jovens (3,1 a 3,8 bilhões de anos) e correspondem a cerca de 16% da superfície lunar. São áreas baixas, aproximadamente 2 km abaixo do nível médio, formadas do derremamento de lava após a colisão de grandes meteoros. É ainda um mistério, porque um maior número de maria está localizado no lado visível, sendo o lado oculto mais exposto. A FIGURA 45 é uma fotografia do lado visível da Lua. O Mar de Tranquilidade foi onde os primeiros astronautas pousaram. O maior de todos os Mares é o das Chuvas, com 1.100 km de diâmetro.

mare Frigoris

plato

tyCho

CoperniCus

oCeanusproCellarum

mare serenitatis

mare tranquillitatis

mare Crisium

mare FoeCunditatis

mare neCtaris

mare vaporum

mare nubium

marehumorum

mareimbrium


4 . 3. 5. e X p l o r a ç ã o e S pa C i a l

ur SS

A primeira sonda a sobrevoar a Lua foi a LUNA, em Janeiro de 1959. Naquele ano, a União Soviética estava à frente na corrida espacial. Também foram conquistas soviéticas: a primeira sonda a pousar na superfície (missão Luna 2 – setembro/1959); primeira fotografia do lado oculto (Luna 3 – outubro/1959); primeira sonda a alunissar (Luna 9 – 1966).

A missão Luna também coletou amostras da superfície lunar (Luna 16 – 1970; Luna 20 – 1974 e Luna 24 – 1976). As sondas soviéticas Zond (5 e 6 – 1968; 7 – 1969 e 8 – 1970) também sobrevoaram a Lua, imageando sua superfície e retornaram à Terra.

No entanto, segundo o físico russo Alexander Sukhanov, citado por Nogueira (2005), o projeto russo de levar o homem à Lua era falho e muito arriscado. Em 23 de abril de 1967 a nave Soyuz-1 partiu ao espaço com o astronauta Vladimir Komarov para testar sua operacionalidade. Após um voo cheio de problemas, o veículo teve de ser dirigido manualmente de volta à atmosfera. A nave espatifou-se no chão devido a não abertura dos paraquedas. Essa primeira morte do programa soviético impôs a decisão de que as naves seriam testadas extensivamente sem tripulação, antes de serem habilitadas a transportar humanos. Os avanços eram lentos. Em 1969, 13 dias antes da partida da Apollo 11, os soviéticos lançaram a gigante nave N-1, que deveria levar o homem à Lua. Ainda em fase de testes não tripulados, depois de 50 segundos de voo, ficou fora de controle e teve de ser destruída no ar.

uSa

“Eu acredito que a nação deva se comprometer para alcançar o objetivo, antes do fim da década, de ´aterrissar´ o homem na Lua e fazê-lo voltar em

segurança para a Terra.”51

Essas foram as palavras proferidas por John F. Kennedy, em 1961. Desafio al-cançado por Neil Armstrong em 20 de Julho de 1969. Para Kennedy, a importância da corrida espacial era muito mais política que científica. No entanto, assim como nas missões soviéticas, grandes foram os resultados científicos das missões americanas.

A agência espacial dos EUA, a NASA, responsável por coordenar todo o esforço estadunidense de exploração espacial foi criada em julho de 1958. O primeiro projeto foi o Mercury, cuja importância foi testar as condições dos astronautas e do equipa-mento. Seguiu-se o Projeto Gemini e, finalmente, o Projeto Apollo. Veja na plataforma fatos marcantes de algumas das missões Apollo, que culminaram com a ida do homem à Lua.

51 Na plataforma está um arquivo de áudio com esse trecho do discurso original: "I believe this nation should commit itself to achieving the goal, before this decade is out, of landing a man on the moon and returning safely to Earth."


u m p e q u e n o pa S S o pa r a u m h o m e m

Às 23 horas e 56 minutos (horário de Brasília) do dia 20 de julho de 1969, o astronauta Neil Armstrong desceu os oito degraus da águia metálica e pousou seu pé esquerdo sobre o solo lunar: tornou-se o primeiro homem a andar na Lua. “Um peque-no passo para o homem; um gigantesco salto para a humanidade” foram suas palavras.

O foguete Saturno V partiu às 09h32min da manhã de quarta-feira, 16 de julho, do Centro Espacial Kennedy – Cabo Canaveral – Flórida. Era um foguete de três es-tágios, cuja função era lançar a espaçonave Apollo 11, a qual carregava em seu bico. Os dois primeiros estágios continham tanques de querosene como combustível e oxigênio líquido que alimentavam cinco jatos propulsores e colocavam a espaçonave às altitudes de 57,2 e 162,5 km e velocidades de 2,752 e 6,932 km/s, respectivamente, antes de se separarem do restante do veículo. O terceiro estágio continha tanque de hidrogênio líquido como combustível, além do tanque de oxigênio e um único jato propulsor. Foi esse estágio que colocou a Apollo 11 em órbita da Terra. Uma vez em órbita, os moto-res desligaram temporariamente e reiniciaram após algumas voltas ao redor da Terra, quando a espaçonave estava corretamente alinhada em trajetória lunar. Após essa se-gunda ignição separava-se da espaçonave, descartando consigo o adaptador do módulo lunar, que ligava o foguete à nave.

A Apollo 11 era formada de três módulos: comando (Columbia), serviço e lunar (Eagle – Águia em inglês). O Columbia era a única seção da espaçonave projetada para retornar intacta à Terra. O módulo de serviços continha os sistemas vitais para a maioria das operações, dentre eles o sistema de propulsão e os tanques de combustível e oxigênio.

Após entrar em órbita lunar, Armstrong e Aldrin transferiram-se para o módulo lunar, vedaram o módulo de comando e o módulo lunar, desacoplaram e iniciaram uma jornada para a superfície da Lua. O módulo lunar era dividido em dois estágios: de subida (superior) e descida (inferior). Os dois desceram à Lua, com a seção de des-cida controlando o pouso. Quando os astronautas deixaram a Lua, a seção de descida serviu como plataforma de lançamento e foi deixada no solo lunar.

O transponder52 do Columbia transmitiu informações referentes às suas posições e velocidades para o módulo lunar, para que pudessem se acoplar. Após o acoplamento e transferência de tripulação e amostras de material coletado do solo lunar, vedaram-se e desacoplaram-se os veículos. O impacto da colisão do módulo lunar com a superfície da Lua, foi medido por instrumentos deixados no solo, como parte de um projeto de pesquisa sísmica.

Ligados os propulsores do módulo de serviço, a Apollo 11 dirigiu-se à Terra para uma reentrada sobre o Pacífico. Pouco antes da reentrada na atmosfera terrestre, os astro-nautas desacoplaram o módulo de serviço e ajustaram a inclinação do Columbia para que a base ficasse voltada para a superfície da Terra. A temperatura da superfície do módulo chegava a 1515 ºC, mas a blindagem contra aquecimento dissipava a energia ao vaporizar protegendo a estrutura interna. Por alguns segundos a espaçonave ficava sem comuni-cação, enquanto a atmosfera agia como um sistema de freio. Três grandes paraquedas abriram e o Columbia pousou em segurança no Oceano Pacífico sob o olhar de mais de um bilhão de pessoas.

52 O termo é uma abreviatura das palavras em inglês: transmissor e receptor. Transponder é um dispositivo de comunicação sem fio de controle e monitoramento, que responde automaticamente aos sinais recebidos.


fi m d a Co r r i d a e S pa C i a l

Do fim da Segunda Guerra Mundial (1945) à extinção da União Soviética, as duas superpotências do globo, EUA e URSS (1991), empreenderam uma guerra. Nun-ca ocorreu um embate militar direto, porém as duas potências alimentaram guerras em outros países, como, por exemplo, Coreia e Vietnã. O objetivo era ampliar a influência política, econômica e ideológica. A corrida espacial era apenas uma das esferas desse enfrentamento. Do lançamento do primeiro Sputnik à chegada do homem à Lua, fo-ram 12 anos em que a URSS estava à frente. A partir daí, a corrida espacial começou a se tornar secundária. Em 17 de julho de 1975, as naves Apollo e Soyuz acoplaram em órbita. Fato considerado o marco do fim da corrida espacial. A Guerra Fria ainda duraria 16 anos.

(a)

(b)

(c)

(d)(e)Figura 47 – (a) o Foguete saturno v na plataFor-

ma de lançamento. (b) aldrin ao lado do módulo. (C) a pegada eternizada na superFíCie lunar. (d) neil armstrong, Comandante da missão; miChael Collins, piloto do mC e edWin aldrin, piloto do ml e (e) ConCepção artístiCa da reentrada do mC na atmosFera terrestre. Fonte: nasa - http://WWW.nasa.gov/mission_pages/apollo/index.html


4 . 4 . Sat é l i t e S a r t i f i C i a i S

Os artefatos que o homem constrói e coloca em órbita da Terra são chamados de satélites artificiais.53 O primeiro satélite artificial da Terra foi o Sputinik-1, satélite soviético que ficou em órbita por 3 meses. O primeiro satélite artificial americano foi o Explorer I. O homem já lançou algo em torno de 5.000 satélites, dos quais, pouco mais da metade ainda está em funcionamento. O restante constitui-se lixo espacial. Atualmente, não só os EUA e a Rússia têm lançado satélites ao espaço. Fazem parte do grupo: Japão, China, Índia e países da União Europeia (Inglaterra, França, Itália, Su-écia). O Brasil se consorciou à China para lançar seus satélites. Assim também Israel, Irã, Malásia, Paquistão, África do Sul, Turquia, Canadá e Austrália, procuram ocupar espaço nessa sempre estratégica corrida espacial.

Várias são as funções que um satélite pode desempenhar, dentre elas, destacam-se as militares, de comunicação, de navegação, meteorológicas e de estudo científico. Para uso militar ficou famosa a proposta dos EUA de um Sistema Nacional de Defesa Anti-Mísseis, chamado pelo Greenpeace de Guerra nas Estrelas. A proposta era mon-tar um sistema de radares e satélites que informaria o lançamento de mísseis contra os EUA. O sistema nunca foi implantado, porém já gastou 120 bilhões dos contribuien-tes norte-americanos. Os satélites de telecomunicações são em geral geoestacionários. A Copa de 70 foi a primeira a ser transmitida ao vivo via satélite. No Brasil, a con-quista do tricampeonato foi vista em preto e branco. Dos sistemas de navegação, o norte-americano GPS (sigla em inglês para Sistema de Posicionamento Global) é o mais difundido, tanto para uso militar, como civil. As aplicações científicas são inú-meras: astronomia, microgravidade, estudo do geomagnetismo, meteoritos, atmosfera superior e ambiente interplanetário próximo, são alguns exemplos. Os meteorológicos fornecem informações valiosas para o entendimento da atmosfera com uso imediato na agricultura e no estudo das mudanças climáticas.53 Quando em órbita de outro planeta é chamado de satélite artificial do planeta. Se orbita um satélite natural é chamado de subsatélite.

Figura 48 - ConCepção artístiCa do enContro da apollo (à esquerda) Com a soyuz (à direita). ao Fundo as bandeiras dos eua e da urss. observe os módulos de Comando, serviço e lunar da nave apollo e as plaCas solares de Captura de energia da nave soyuz. Fonte Wikipédia, autor: Charlie Fong. domínio públiCo.


5.1. m e r C ú r i o

e difícil observação e exploração devido a sua proximidade com o Sol, Mercúrio mantém-se ainda em mistérios. Visto da Terra, alcança a máxima distância angular do Sol de apenas

28 graus. Por isso, só pode ser visto logo antes do nascer do Sol ou imediatamente após o pôr-do-Sol54. Com uma distância média do Sol de 57.910.000 km e raio equatorial de 2.439,7 km, Mercúrio é o

mais próximo do Sol e o menor dos planetas. É um planeta sem satélite. Sua atmosfera é composta prin-cipalmente de hélio (42%), sódio (42%), oxigênio (15%). Potássio e outros elementos químicos chegam a 1% de concentração. A temperatura máxima à superfície alcança 427 ºC (lado exposto ao Sol) e a mínima chega a -173 ºC (lado escuro).

54 Uma bonita fotografia da conjunção da Lua e de Mercúrio no dia 03/04/2003 pode ser obtida no sítio Pátio da Astronomia, do astrônomo amador Luís Carreira (fotografada com uma câmera Canon G1 em Capuchos – Leiria – Portugal). Para ver, acesse: http://www.astrosurf.com/carreira/obs2003_04.html. Você também poderá encontrar neste mesmo sítio, fotos do trânsito de Mercúrio (quando este passa na frente do Sol e é visto como um ponto negro).

o S o u t r o S

pl a n e ta S r o C h o S o S

D

5

a e X p l o r a ç ã o d e m e r C ú r i o

A primeira observação por meio de um telescópio foi realizada pelo próprio Galileu Galilei, em 1610. Durante a década de 1880, Giovanni Schiaparelli concluiu que Mercúrio deveria estar “preso” ao Sol de modo a acompanhar o seu movimento, mostrando a este sempre a mesma face. Esta crença durou até 1962, quando radio-astrônomos estudando as emissões de rádio de Mercúrio, concluíram que o lado escuro é quente demais para estar preso. Deveria ser muito mais frio que o observado se estivesse sempre virado para o lado oposto ao Sol. Acredita-se que o período de rotação de Mercúrio já foi de 8 horas. Porém, a intensa influência da gravidade solar fez com que Mercúrio fosse diminuindo sua velocidade de rotação. A relação, hoje, entre os períodos de rotação e orbital é 3 para 2 (87,97 dias por 56,64 dias, respectivamente). Isto é, Mercúrio roda três vezes para cada duas voltas que dá em torno do Sol.


5. 2 . Vê n u S

A estrela d’alva. No céu desponta. E a lua anda tonta. Com tamanho esplendor.

“Pastorinhas” de Noel Rosa

De fácil observação é, em certas épocas do ano, o mais brilhante astro do céu, de-pois do Sol e da Lua, evidentemente. Há ocasiões em que Vênus é a primeira “estrela” a aparecer no céu vespertino e, há outras, em que é a última a desaparecer no céu ma-

A primeira exploração por sonda de Mercúrio foi reali-zada pela Mariner 10, em 1974 e 1975. Manobras arriscadas em parte do hemisfério iluminado, em 3 sobrevoos sobre o planeta, permitiram alcançar a resolução de aproxima-damente 1,5 km, com a análise de sua superfície reco-brindo aproximadamente 45%. A foto da página posterior resultou de um recente reprocessamento desses dados. Em 2008, a sonda Messenger ampliou em 30% o ma-

peamento da superfície de Mercúrio. As suspeitas de que há atividade vulcânica no planeta, trazidas pela Mariner 10,

foram fortemente corroboradas.

Figura 50 – superFíCie de merCúrio, (a) Foto da mariner 10, em 1975. observam-se CiCatrizes geradas por impaCtos de me-teoros. as Faixas lisas são regiões onde a sonda não Coletou dados. (b) Cratera brahms Com 75 km de diâmetro. nome dado em homenagem ao músiCo ClássiCo ale-mão, que viveu no séCulo xix. pode-se ver também algumas outras Crateras de menor dimensão e, entre elas, desFiladeiros. Fon-te: nasa.

(a)

(a)

(b)

(b)

Figura 51 – Fotos tiradas pela sonda messenger. (a) a Cratera maChaut, de aproximadamente 100 km de diâmetro, Foi Fotogra-Fada durante o segundo sobrevoo em merCúrio, em 06 de outubro de 2008. o nome é uma homenagem ao poeta e Compositor FranCês guillaume de maChaut. as sombras dos raios oblíquos do sol revelam numerosas pequenas Crateras e intrinCada estrutura. a maior Cratera dentro da maChaut pareCe ter sido inundada por lava, assim Como a maior parte do piso. (b) "the spider" –

uma estrutura Com mais de Cem depressões estreitas, superFiCiais, partindo de uma Cratera Central de 40 km de largura.Crédito: nasa/johns hopkins university applied physiCs labo-ratory/Carnegie institution oF Washington. disponível em: http://WWW.nasa.gov/mission_pages/messenger/multimedia/index.html


e S t r u t u r a e at m o S f e r a

A estrutura de Vênus é semelhante a da Terra. Possui um núcleo de ferro de 3.000 km de raio; um manto rochoso que forma a maior parte do planeta, crosta sólida e atmosfera. Está vulcanicamente ativo, o que implica na emissão de CO2 e de lava que inunda a superfície. Diferentemente da Terra, no entanto, Vênus não tem tectônica de placas, isto é, a crosta não possui movimento das suas partes, o que impede a incorpo-ração do CO2 no subsolo.

Vênus, às vezes, é chamado de “planeta irmão” da Terra, porque lhe é semelhante em tamanho, massa e composição. No entanto, sua atmosfera é extremamente densa. A pressão atmosférica ao nível do solo é de 92 atmosferas terrestres. Como não há incorporação do carbono em biomassa (não há vida) ou em novas rochas (não há tectô-nica de placas), a atmosfera é composta em sua maior parte por dióxido de carbono eje-tado pela crosta. Essa enorme quantidade de CO2 provoca um forte efeito estufa que eleva a temperatura da superfície do planeta a um valor médio de 464 °C. Resumindo, Vênus é extremamente quente em todos os pontos da superfície, motivo pelo qual não há qualquer possibilidade da vida acontecer.

A intensidade energética solar no topo da atmosfera venusiana55 é 2.613,9 W/m². No entanto, apenas 1.071,1 W/m² alcançam a superfície do planeta. As densas cama-das de nuvens refletem a maior parte da luz do Sol, o que contribui para ser Vênus, a “estrela” mais brilhante do céu.

55 No topo da atmosfera terrestre, chegam 1367 Joules por segundo por metro quadrado, o que equivale a metade do que chega no topo da atmosfera venusiana.

tutino. Quando está perto de seu ponto mais brilhante, pode ser visto, inclusive, à luz do dia, atingindo uma magnitude aparente de -4,6.

Seu afastamento angular máximo do Sol é de 48 graus, o que equivale a pouco mais de três horas antes do nascer ou após o pôr-do-Sol. Em raras situações, Vê-nus pode ser visto na manhã e à tarde no mesmo dia. Isto acontece quando Vênus se encontra em sua máxima separação da eclíptica e ao mesmo tempo na conjunção inferior; daí então de um dos nossos hemisférios se pode ver em ambos os momentos. Esta oportunidade apresentou recentemente para os observadores do hemisfério Norte du-rante alguns dias a partir de 29 de março de 2001, e o mesmo sucedeu no hemisfério Sul em 19 de agosto de 1999. Estes eventos se repetem à cada oito anos de acordo com o ciclo sinódico do planeta.

A rotação de Vênus é contrária a dos demais planetas e dura 243 dias terrestres, período superior ao ano venusiano, que corresponde a 224,7 dos nossos dias.

Figura 52 - visão global de Cober-tura de vênus durante o primeiro

CiClo de mapeamento da sonda magellan, Completado Com su-

Cesso em 1991. a sonda Continuou a Coletar dados até outubro de

1994. Créditos: nasa - nssdC's planetary image arChives.


h i S t ó r i a d a o B S e r Va ç ã o d e Vê n u S

Um dos mais antigos documentos, que sobreviveram da biblioteca babilônica de Assurbanípal, datado de 1600 a.C. é o registro de 21 anos de observações de Vênus.

Os primeiros astrônomos pensavam que se tratava de dois planetas. Era chamado Vesper, quando aparecia ao entardecer próximo ao pôr-do-Sol e quando aparecia na Alvorada, na direção leste, próximo ao nascer-do-sol era chamado de Lúcifer (do latim Lux fero, que quer dizer portador da Luz, por que antecede a aparição do Sol). Porém, já no século III a.C., Pitágoras afirmava ser o mesmo astro. No Brasil é chamado de Estrela D´Alva. O Aurélio consigna o termo como primeiro alvor da manhã.

Com a invenção da luneta astronômica, diversas características deste planeta pu-deram ser observadas. Galileu Galilei foi a primeira pessoa a observar as fases de Vê-nus, em dezembro de 1610. Em 1639, os astrônomos Jeremiah Horrocks e William Crabtree observaram pela primeira vez o trânsito de Vênus. O planeta ao se colocar entre a Terra e o Sol, tem-se a visão, a partir da Terra, de o planeta transitar sobre o Sol. Esses eventos astronômicos são relativamente raros.

Nos anos cinquenta, as observações de rádio permitiram conhecer a respeito de muitas características físicas do planeta. As observações com microondas de C. Mayer et al em 1956, por exemplo, indicaram temperaturas superficiais de 600 K.

Em fevereiro de 1961, a sonda soviética Venera 1 foi a primeira a visitar Vênus e a primeira sonda lançada para outro planeta. Devido a avarias sofridas após o lançamen-to, não chegou a completar a missão. Em 1962, a sonda americana Mariner 2 obteve fotos do planeta. A missão Venera mantém outros recordes como ser o primeiro pouso com êxito na superfície de Vênus (Venera-7 em 15 de Dezembro de 1970).56 Os únicos acidentes geográficos que não possuem nomes de mulheres mitológicas.

C a m p o m a G n é t i C o

Campo magnético de Vênus é muito fraco comparado ao de outros planetas do Sistema Solar, provavelmente devido a sua lenta rotação. Como resultado, o vento solar atinge fortemente a atmosfera. Supõe-se que a atmosfera de Vênus tinha tanta água como a Terra. A incidência do vento solar dissociou na alta atmosfera a água em hi-drogênio e oxigênio. O hidrogênio, por causa da sua baixa massa molecular, escapou ao espaço.

S u p e r f í C i e

A densa atmosfera de Vênus faz com que a grande maioria dos meteoritos se de-sintegre rapidamente na sua descida à superfície. Apenas os maiores, quando têm ener-gia cinética suficiente, podem chegar à superfície, originando crateras com diâmetro não inferior a 3,2 quilômetros. Por essa razão, sua superfície apresenta poucas crateras.

Sobre uma grande planície, elevam-se duas mesetas principais em forma de con-tinentes: ao Norte, a meseta Ishtar Terra contêm os Montes Maxwell56 , a maior mon-tanha de Vênus (aproximadamente dois quilômetros mais alta que o Monte Everest), Ishtar Terra tem o tamanho aproximado da Austrália. No hemisfério Sul se encontra Aphrodite Terra, maior que Ishtar e com o tamanho equivalente ao da América do Sul. Entre estas mesetas existem algumas depressões do terreno, que incluem Atalanta Pla-nitia, Guinevere Planitia e Lavinia Planitia.


Nas décadas de 70 e 80, várias foram as missões americanas para Vênus. Além da Mariner 2, visitaram Vênus as sondas Pionner Venus, Magellan e Vega, desven-dando muito de sua superfície e atmosfera.

A partir da década de 90, várias sondas espaciais em rota para outros destinos, usaram o método de sobrevoo orbital de Vênus para incrementar a sua velocidade me-diante o impulso gravitacional. Isto inclui as missões Galileo, a Júpiter e a Cassini-Huygens, a Saturno.

A Agência Espacial Europeia enviou uma missão a Vênus, chamada Venus Ex-press, que está estudando a atmosfera e as características da superfície de Vênus em ór-bita. A missão foi lançada no dia 9 de novembro de 2005 pelo foguete Soyuz e chegou a Vênus no dia 11 de abril de 2006, depois de aproximadamente 150 dias de viagem. A Agência Espacial Japonesa (JAXA) planeja também uma missão a Vênus entre 2008 e 2009.

o m i S t e r i o S o S at é l i t e d e Vê n u S

Hoje sabemos que Vênus não possui nenhum satélite, no entanto, importantes astrônomos, nos quatro últimos séculos, registraram a presença de um astro, aparente-mente próximo de Vênus, que julgaram ser um satélite deste planeta.

órbita de vênus

sol

terra

(a)

(a)

(b)

(b)

Figura 53 – (a) trân-sito de vênus de 8

de junho de 2004. (b) Fases de vênus.

Figura 54– (a) monte maxWell ( jpl-nasa). (b) a sonda mariner 10 (nasa)


Esse clássico da ficção científica do escritor inglês H. G. Wells já fascinou e assustou a raça humana. A adaptação radiofônica com boletins jornalísticos de Orson Welles, em 30 de outubro de 1938, nos Estados Unidos, levou ao pânico cerca de um milhão dos seis milhões de ouvintes que acompanharam o programa.

Como será o primeiro contato da espécie humana com seres extraterrestres? Será que uma raça superior nos ensinará como sermos “humanos”? Ou serão mons-tros a nos devorar? Em 1938, muitos cientistas acreditavam na possibilidade de vida em Marte. Se os marcianos existissem e fossem iguais aos homens, provavel-mente seriam conquistadores.

Se houve ou há vida em Marte, ainda é uma pergunta sem resposta. Em 1984 foi encontrado um meteorito batizado de ALH84001, que se acredita ter sido arrancado de Marte por colisões de asteróides. Em agosto de 1996, cien-

tistas da NASA anunciaram evidências indiretas, neste meteorito marciano, de possíveis fósseis microscópicos que poderiam ter se desenvolvido em Marte há 3,6 bilhões de anos. Em 1997, a son-da Sojourner da missão Mars Pathfinder, comprovou que a com-posição química das rochas marcianas é de fato muito similar à composição do meteorito ALH84001. Entretanto, outros cientis-tas argumentam que os “nanofósseis” são na realidade partes de superfícies de cristais de piroxeno e carbonatos.

p l a n e ta Ve r m e l h o

Quarto planeta em distância do Sol, recebeu o nome de Mar-te em homenagem ao deus romano da guerra57, provavelmente por sua cor avermelhada. Marte está relativamente próximo da Terra e mais distante do Sol que esta. Esse fato, somado a uma atmosfera muito rarefeita, nos permite observar a sua superfície com relativa facilidade. A superfície acastanhada, que pode ser vista com um simples telescópio, deve-se a grande concentração de óxido de fer-ro. Em suma: Marte é coberto com ferrugem.

57 Ares, para os gregos.

5. 3. m a r t e

“Aqueles que nunca viram um marciano vivo, mal podem conceber o horror que causa a sua estranha aparência. A característica

boca em forma de V, o lábio superior pontiagudo, a ausência de rugas na testa e o queixo debaixo do lábio inferior cuneiforme, a agitação incessante da boca, os gorgóneos grupos de tentácu-los, a respiração tumultuosa dos pulmões numa atmosfera que lhes era estranha, a lentidão e custo evidente dos movimentos

por causa da maior energia gravitacional da Terra – sobretu-do, a extraordinária intensidade dos olhos imensos, tudo isto era

simultaneamente vital, intenso, inumano, mutilado e monstruoso.”h. G. Wells – Guerra dos Mundos

Figura 55 - aCima, visão glo-bal de marte - nasa/jpl/

malin spaCe sCienCe system abaixo, a sonda spirit, no 1.871º dia da missão

(08/04/2009). pode-se ver ao Fundo o monte von braun a

160 metros de distânCia. Crédito: nasa/jpl-CalteCh


o m o V i m e n t o r e t r ó G r a d o d e m a r t e

Os babilônios faziam observações com propósitos religiosos e o chamavam de Nergal, Estrela da Morte. Todavia, foram os gregos os primeiros a identificar Marte como uma das cinco estrelas errantes (planetas). Hiparco (160 - 125 a.C.) observou que Marte nem sempre se move de oeste para leste com relação às estrelas fixas, como fazem os outros planetas. Ocasionalmente, inverte sua trajetória para depois voltar a deslocar-se normalmente. Esse movimento retrógrado desafiou os astrônomos da anti-guidade, pois era contrário à teoria vigente de que a Terra era o centro do universo. As anotações acuradas das observações a olho nú, que procedeu Tycho Brahe das posições de Marte, permitiram a Johannes Kepler descobrir as leis do movimento dos planetas e explicar o movimento de Marte.

Seu período de rotação é semelhante ao da Terra, assim como sua inclinação (25,19º), apresentando estações do ano. Sua temperatura varia de -130 ºC no inverno polar a 27 ºC no lado iluminado pelo Sol durante o verão. Nas calotas polares há água e dióxido de carbono congelados.

Devido à baixa gravidade, a pressão da atmosfera atual do planeta à superfície é muito baixa: 0,0063 atm.

Figura 55 - imagem de miCrosCopia eletrôniCa de alta resolução. a estru-tura em Forma de tubo, Com largura inFerior a um Centésimo da espessura de um Cabelo humano, Foi interpretada Como um Fóssil de um miCroorganismo marCiano.

Crédito: d. mCkay (nasa /jsC), k. thomas-keprta (loCkheed-martin), r. zare (stanFord), nasa.

1 1 122

23

3

34

44

5

5

5

6

6

67 7 7

(a) (b)Figura 57 – posições aparentes de marte. (a) em vermelho, sete posições de marte em sua órbita. em azul, as sete posições da terra Correspondentes. em preto, Como vemos, a partir da terra, o movimento de marte projetado na abóbada Celeste. a partir da posição aparente (3), marte pareCe retornar, para depois seguir em Frente a partir da posição (5).(b) esquema das trajetórias Com o movimento retrógrado.


G e o l o G i a m a r C i a n a

A missão Mars Global Surveyor não encontrou campo magnético em Marte, o que significa que o interior do planeta é frio, não tendo fluxos de lava que possam dar origem a um campo magnético global. No entanto, encontrou rochas magnetizadas em diferentes direções, o que mostra que Marte já teve um campo magnético que se invertia de tempos a tempos, como ocorre na Terra. Também não há mais atividade vulcânica ou tectônica de placas. Uma superfície bastante antiga, datando da época de formação do Sistema Solar, apresenta várias crateras, antigos vulcões, planícies,

antigos leitos de rios secos e desfiladeiros. Essas formações indicam que fracas são as forças de erosão. A maior mon-tanha do Sistema Solar está em Marte, o Olympus Mons (Monte Olimpo), um vulcão extinto com 25 km de altura, 600 quilômetros de diâmetro na base e uma caldeira de 60 quilômetros de largura.

m a r t e t e m d u a S l u a S

Marte tem dois pequenos satélites naturais, de formas irregulares, com diâmetros médios de 22,2 km e 12,6 km. Possivelmente asteróides carbonácios capturados pelo pla-neta, Fobos e Deimos (Medo e Terror), são os nomes gregos de dois filhos do deus Ares (Marte).

Ambos os satélites possuem acoplamento de maré, apontando sempre a mesma face para o planeta.

Figura 58- à esquerda, os satélites de marte.phobos

deimos


ois dos quatro gigantes gasosos já eram conhecidos desde a antiguidade (Júpiter e Satur-no). Os outros dois foram descobertos no século XVIII (Urano) e XIX (Netuno). Porém,

a partir da década de 1970, nosso conhecimento sobre esses planetas e seus satélites foi ampliado signifi-cativamente a partir das informações colhidas pelo telescópio Huble e, particularmente, pelas sondas es-paciais que visitaram essa região do Sistema Solar. Confirmaram-se ou descobriu-se novas características comuns, tais como composição e estrutura, clima, novos satélites e a presença de anéis.

6.1. J ú p t e r

Júpiter é o maior planeta do Sistema Solar. Compara-do com a Terra, é maior onze vezes em diâmetro e 318

vezes em volume. Conhecido desde a antiguidade, para os gregos era Zeus, pai dos deuses olímpicos. Em seu Sidereus Nuncius, publicado em 1610, Galileu relata suas observações de Júpiter e das suas quatro luas mais brilhantes: Io, Europa, Ganimedes e Calisto. É, algu-mas vezes, o mais brilhante objeto celeste. Isso pode acontecer quando está em oposição58 e, portanto é mais fácil de ser observado. Seu período de translação é de

12 anos (4331,57 dias). Possui 63 satélites naturais e uma temperatura média na superfície de 165 K (-118 ºC).

Marte tem dois pequenos satélites naturais, de formas irregulares, com diâmetros médios de 22,2 km e 12,6 km.

Possivelmente asteróides carbonácios capturados pelo planeta, Fobos e Deimos (Medo e Terror), são os nomes gregos de dois filhos

do deus Ares (Marte).Ambos os satélites possuem acoplamento de maré, apontando

sempre a mesma face para o planeta.

58 Quando a Terra fica entre Júpiter e o Sol.

o S pl a n e ta S G a S o S o S

D

6

Figura 59 - primeira Foto em Cores, de júpiter, tirada pela sonda Cassini, em 30.12.2006 às 21h30. Fonte: nasa/jpl.


r o ta ç ã o d i f e r e n C i a d a

Júpiter é o planeta com menor período de rotação. Em 1690, o astrônomo Gian Domenico Cassini descobriu que as regiões do equador do planeta rodam ligeiramente mais rápido que as regiões polares: 9 horas, 50 minutos e 281 segundos, contra 9 horas, 55 minutos e 41 segundos. Essa rápida rotação resulta em um alargamento no equa-dor e permite inferir que, assim como o Sol e diferentemente dos planetas terrestres, Júpiter não é um corpo rígido. Júpiter é um gigante “gasoso”, majoritariamente líquido. Com densidade média de 1.326 kg/m3, pouco maior que a da água, que é 1.000 kg/cm3.

e S t r u t u r a d e J ú p i t e r

A atmosfera de Júpiter é muito similar à composição da nebulosa solar original. A composição em volume é dada por 86% de hidrogênio, 14% de hélio e traços de outras substâncias (metano, vapor de água, amônia).

O planeta está sempre coberto por nuvens que se deslocam, em grupo, seguindo as correntes de vento que podem chegar a 5.000 km/h e cuja circulação causa fortes tempestades e turbulências. Sua atmosfera bastante ativa possui um furacão, cujo di-âmetro é quase duas vezes maior que o diâmetro da Terra, chamado Grande Mancha Vermelha, facilmente visível com telescópio. Esta tempestade já dura há pelo menos três séculos. As tempestades não se dissipam, pois não há superfície sólida para atenuar os ventos por fricção.

(a) (b) (c)

núCleo roChoso

geloFundido

hidrogêniometáliCo

líquido

gases de hidrogênio e hélio

Figura 60 - (a) estrutura interna, (b) júpiter FotograFado pela sonda Cassini-huygens. (C) FotograFia obtida pela voyager 1, enquanto estava a uma distânCia de mais de 40 milhões de quilômetros.

A atmosfera joviana tem uma espessura de apenas 100 km. As cores das nuvens resultam das diferentes temperaturas e consequente profundidade: castanhas são mais quentes e mais profundas; vermelhas, mais altas e frias e as brancas têm temperaturas intermediárias. Sabe-se que nuvens frias são mais profundas, mas não se sabe qual a natureza do corante. Abaixo da atmosfera, aumentam a temperatura e a pressão.


Júpiter possui um núcleo rochoso com oito vezes a massa da Terra. Todavia, devido à grande pressão, 70 milhões de atmosferas terrestres e temperatura da ordem de 30.000 K, esse núcleo tem um diâmetro de 11 mil km (pouco menos que o diâmetro terrestre). A essa tem-peratura, o interior de Júpiter emite uma quantidade de energia, na faixa do infravermelho, superior àquela que o planeta recebe do Sol. Essa fonte de energia tem origem em uma lenta compressão gravi-tacional. No colapso da matéria, energia gravitacional é convertida em energia térmica. Esse fenômeno é chamado de mecanismo de Kelvin-Helmholtz. Júpiter, porém, não produz energia por fusão nuclear. Precisaria de 100 vezes mais massa para que isso ocorresse.

Sobre o núcleo, há uma camada de “gelo fundido” de 3.000 km de espessura. Acima, há uma camada de 56.000 km de hidrogênio líquido, mas que devido à alta pressão, comporta-se com um metal, isto é, tem os seus elétrons livres para percorrer o material. As-sim, em consequência de sua grande velocidade de rotação, o campo magnético joviano é gigantesco, 14 vezes mais forte que o terrestre.

pa n o r â m i C a d a S m i S S õ e S n o r t e -a m e r i C a n a S a J ú p i t e r

Pioneer 10 – lançada em 1972, é a primeira missão a explorar o gigante gasoso. Em 3 de dezembro de 1973, passou a 130 mil km da superfície de Júpiter. Sua missão era, entre outros estudos, mapear o campo magnético do planeta.

Voyager 1 e 2 – lançada em 1977 e 1978. A Voyager 1 chegou a Júpi-ter em 1983 e tirou fotografias impressionantes do planeta e de suas luas. Grande surpresa foram as fotografias dos anéis de Júpiter, compos-tos por pequenas partículas rochosas, que pouco refletem a luz solar, sendo invisíveis para a observação com telescópio a partir da Terra. A Voyager 2 descobriu novas luas de Júpiter.

(a)

(b)

Figura 61 - Fotos dos aneis de júpiter Feitas pela

voyager 1.

Cassini-Huygens – lançada em 1997, chegou a Júpiter em 27 de fevereiro de 2004. Tirou milhares de fotos, dentre as quais se destacam as dos anéis.

Galileo, lançada em 18 de outubro de 1989.

New Horizons – em 2007 fotografa Io e observa mudanças em sua superfície.

Figura 62 - (a) neW horizons observa mudança na super-FíCie de io. (b) galileo. dentre outras belas Fotos, essa

tirada em 13 de outubro de 1998, mostra emissões lumino-sas nas tempestades do planeta.

http://photojournal.jpl.nasa.gov


o S S at é l i t e S d e J ú p i t e r

As quatro primeiras luas de Júpiter foram descobertas por Galileu, em 1610. Amalteia foi o quinto satélite de Júpiter a ser descoberto por observação direta (Edward Barnard, em 1892). Algumas descobertas posteriores foram: Himalia (1904), Elara (1904), Pasife (1908), Sinope (1914), Lisiteia (1948), Carme (1938), Ananke (1951), Leda (1974) e Temisto (1975).

Júpiter tem pelo menos 63 satélites identificados, classificados em seis grupos:

G a l i l e a n o S

Os quatro maiores são conhecidos como Galileanos, porque foram observados pela primeira vez por Galileu há quatro séculos.

• io

É a lua mais próxima de Júpiter e a quarta em tamanho. A atividade vul-cânica de Io é a maior do Sistema Solar . As erupções azuis dos seus vulcões liberam, a diferentes temperaturas, compostos sufurosos que fazem da super-fície uma aquarela de tons brancos, amarelos, laranjas, vermelhos e negros. A região equatorial de Io é de tons laranja-escuro e os pólos são mais escuros e avermelhados.

• e u r o pa

Após Marte, apresenta-se como o local, no Sistema Solar, mais provável da existência de vida, pois um mar de água líquida é protegido por uma camada de gelo.

A superfície é toda riscada. Alguns riscos podem atingir 1.000 km de comprimento e várias centenas de largura.

• C a l i S t o

Terceiro em tamanho do Sistema Solar (segundo de Júpiter), é coberto de crateras.

• G a n i m e d e S

É a maior lua do Sistema Solar. É tão grande, que em condições favorá-veis, é visível a olho nú por pessoas de boa visão (está no limite da percepção humana).

Figura 63 – as maiores luas de júpiter. [nasa]

Figura 64 - Cratera pWyll. tem CerCa de 40 km de diâmetro. o Choque Com um meteorito abriu uma Cratera na Capa de gelo. o gelo estilhaçado está Coberto

por gelo liso e reCente.


G r u p o a m a lt e i a

É composto pelos quatro primeiros satélites de Júpiter em aproximação do pla-neta: Métis, Adrasteia, Amalteia e Tebe. As outras três luas foram descobertas pelas sondas espaciais.

G r u p o h i m a l i a

Satélites de órbitas irregulares de movimento progressivo: Leda, Himalia, Lisiteia e Elara.

G r u p o S a n a n K e , C a r m e e pa S i f e

São compostos por satélites irregulares retrógrados, isto é, o movimento é con-trário ao de rotação do planeta. Acredita-se que cada grupo é formado por satélites de origem comum.

Alguns satélites de Júpiter, recém-descobertos, ainda não possuem nome oficial, como por exemplo S/2003 J 15, descoberto em 2003, pertencente ao grupo Ananke. É um satéllite de forma irregular.

Alguns satélites não estão agrupados: Temisto, Carpo, S/2003 J 12 e S/2003 J 2.

6. 2 . Sat u r n o

Figura 65 - visão global de saturno. os anéis de saturno Formam um sistema tão grande que Cobririam o espaço entre

a lua e a terra. – jlp/nasa

... os pacotes de compras, os lenços com pequenas economias, aonde vão parar todos esses objetos heteróclitos e tristes?

Não sabes? Vão parar nos anéis de Saturno, são eles que formam,eternamente girando, os estranhos anéis desse planeta misterioso e amigo.

Objetos Perdidos - Mario Quintana

Do que são feitos os anéis de Saturno? As sondas espaciais descobriram que ape-sar de, vistos da Terra, parecerem contínuos, os anéis de Saturno são formados por milhares de partículas de diferentes tamanhos, variando de centímetros a vários metros.

Dos planetas conhecidos desde os tempos pré-históricos, Satur-no é o mais distante. É o segundo maior do Sistema Solar (diâme-tro igual a 84% do de Júpiter). Porém, apesar de seu diâmetro ser menor que o de Júpiter e raio orbital quase duas vezes


at m o S f e r a

A atmosfera é principalmente composta por hidrogênio (97%) e hélio (3%). A coloração amarela enevoada de Saturno é marcada por largas faixas, que demonstram uma atmosfera bem ativa, semelhante a Júpiter, porém mais fraca. É alta a velocidade dos ventos. No equador atinge 500 m/s. A temperatura média das nuvens está em -125 °C. Em Saturno, as camadas de nuvens têm espessura de até 300 km; menos densas que em Júpiter, devido ser menor a força gravitacional. Saturno, assim como Júpiter, também apresenta nuvens de longa duração.

e S t r u t u r a

Semelhante a Júpiter, Saturno tem composição similar a da Nebulosa Solar pri-mordial: 75% hidrogênio e 25% hélio, com traços de água, metano, amônia e poeira.

Seu interior consiste em um núcleo rochoso pequeno (10% do raio, aproxima-damente). Recobrindo o núcleo, uma camada de gelos de água, amônia e metano. A seguir, uma camada de hidrogênio molecular líquido sob grande pressão, o que lhe confere a propriedade de ser condutor elétrico, chamado assim de hidrogênio metálico, responsável pelo seu forte campo magnético.

O núcleo de Saturno é quente, está a 12.000 K. De modo semelhante a Júpiter e

maior que este (9.54 UA), Saturno é um planeta bem visível no céu a olho nú, isto porque reflete bem a luz do Sol (albedo na faixa do visível de aproximadamente 47%). Obedecendo a terceira lei de Kepler, a uma distância tão grande, Saturno demora cerca de 29,5 anos terrestres para dar a volta ao Sol.

Deus da agricultura na mitologia romana. Corresponde ao deus grego Kronos, filho de Urano e Gaia e pai de Zeus (Júpiter)

O primeiro a observá-lo por telescópio foi Galileu em 1610, mas foi somente em 1659 que Christian Huygens deduziu corretamente serem as formações luminosas late-rais, anéis que envolvem o equador do planeta. Até 1977, terem anéis era uma caracte-rística única de Saturno, pois não havia instrumento capaz de observar essas formações em outros planetas. Todavia, apesar de todos os gigantes gasosos terem anéis, a beleza e luminosidade dos de Saturno são um espetáculo único e “misterioso”.

Possui um período de rotação diferenciado e bastante curto, apenas 10 horas e 39 minutos no equador. Isto lhe confere o maior achatamento entre os planetas: o di-âmetro polar (108.728 km) é aproximadamente 10% menor que o diâmetro equatorial (120.536 km). Semelhante a todos os outros planetas gasosos, tem baixa densidade média. É, no entanto, o único planeta com densidade média menor que a da água (0,69 g/cm3).

Saturno foi visitado pela primeira vez pela Pioneer 11, em 1979 e, mais tarde, pelas sondas Voyager 1 e Voyager 2. Atualmente está sendo observado pela missão Cassini-Huygens, projeto cooperativo da NASA e das Agências Espaciais Europeia e Italiana.


S i S t e m a d e a n é i S

Com espessura não superior a 200 metros, a largura total do sistema alcança 360 mil quilômetros. A composição dos anéis é praticamente de água congelada. Em nú-mero menor encontram-se partículas formadas de rocha, recobertas por gelo. A origem dos anéis é ainda desconhecida. A teoria mais aceita propõe a sua formação a partir do material residual do impacto de cometas e meteoróides sobre satélites do planeta. Os anéis mais brilhantes são chamados A e B e estão separados pela Divisão de Cassini, descoberta por Giovani Cassini, em 1675. Os anéis A e B e um anel mais fraco C, po-dem ser vistos com telescópio da Terra. Em 1837, Johann Encke descobriu uma peque-na divisão no anel A, batizada posteriormente com seu nome. O anel F é constituído de dois anéis implexos. Estreitos e brilhantes, possuem pontos nodais visíveis. Supõe-se que os nós possam ser aglomerados de matéria, ou pequenas luas.

Estrutura de anéis identificados pelas sondas:

Nome Distância* (km) Largura (km)D 67.000 km 7.500 km C 74.500 km 17.500 km Divisão de Maxwell 87.500 km 270 km B 92.000 km 25.500 km Divisão de Cassini 117.500 km 4.700 km A 122.200 km 14.600 km Divisão de Encke 133.570 km 325 km Divisão de Keeler 136.530 km 35 km F 140.210 km 30 - 500 kmG 165.800 km 8.000 kmE 180.000 km 300.000 km

Netuno, o planeta irradia mais energia para o espaço do que recebe do Sol. Esse fenô-meno deve-se em parte ao mecanismo de Kelvin-Helmholtz. Porém, outros mecanis-mos devem existir para que se possa explicar a grande emissão de Saturno.

a

Fg

anel e não apareCe nesta

imagem

bC

d

Figura 66 - imagem real dos anéis de saturno obtida pela voyager 2. as diFerenças de tonalidade Foram digitalmente exageradas. variações de Cor indiCam ligeiras diFerenças na Composição químiCa.


Sat é l i t e S

A primeira lua conhecida de Saturno foi Titan, descoberta por Huygens em 1655. Com as sondas, hoje são 53 luas com nomes oficiais. Há outros satélites não confirma-dos (aproximadamente 7), encontrados por sondas como Voyager e Cassini e pelo teles-cópio espacial Hubble. É o segundo em número de satélites naturais, perdendo apenas para Júpiter. Os nomes dos satélites de Saturno têm origem no mito grego de Kronos (e@d). Com tantos satélites, há uma diversidade de tipos e comportamentos: Saturno possui satélites que se formaram junto com o planeta e satélites que foram capturados posteriormente à sua formação; satélites em condição co-orbital; uns possuem órbitas regulares, outros não; esféricos ou com forma irregular. Alguns satélites são chamados de pastores porque limitam a extensão dos anéis. Assim como pastores de ovelhas que impedem que os animais ultrapassem uma determinada linha, os satélites limitam o material dos anéis a determinadas faixas. A complexa estrutura dos anéis resulta em parte dos efeitos gravitacionais desses satélites. Vamos descrever alguns desses satélites.

• ti ta n

A maior lua de Saturno, Titan (5.150 km de diâmetro) é o único satélite do Sistema Solar que possui uma atmosfera densa (10 vezes mais densa que a da Terra). Acredita-se que o estudo de Titan pode nos trazer luz sobre a origem da vida, pois sua atmosfera é rica em matéria orgânica (compostos carbônicos). Pos-sui uma geologia complexa, apresentando tectônica de placas, erosão, ventos e, quem sabe, vulcanismo. A sonda Cassini executou 45 voos orbitais sobre Titan em julho de 2009 (a foto ao lado foi obtida neste período).

• r h e a

Segunda maior Lua de Saturno, porém seu diâmetro (1.528 km) é um terço do diâmetro de Titan.

• h i p e r i o n

É o maior objeto irregular conhecido no Sistema Solar (410 x 260 x 220 km). Provavelmente é o resultado de um impacto que destruiu uma lua maior. Possui uma órbita fortemente excêntrica e uma rotação caótica. A sonda Cassini mostrou detalhes de sua superfície que parece uma grande esponja, por ter um número muito grande de crateras profundas. • Ja p e t o e fe B e

Febe e Japeto são as duas únicas luas que orbitam fora do plano do equador de Saturno. Japeto possui uma face com alta refletividade e outra completamente escura, por isso é chamado de satélite yin/yang. Japeto foi descoberto por Giovanni Cassini, em 1671 e Febe foi descoberto por William Pickering, em 1898. O raio orbital de Febe é quase 13 milhões de quilômetros, aproximadamente quatro vezes o do seu vizinho mais próximo, Japeto (aproximadamente 3,6 milhões de quilômetros de Saturno).


• pa n , at l a S , p r o m e t e u e m i m a S

São satélites pastores que limitam a extensão dos anéis. Pan é a lua mais próxima do planeta, localizada na Divisão de Encke. Atlas limita a extensão exterior do anel A e Prometeu, a extensão interior do anel F. Mimas parece ser a responsável pela reduzida quantidade de material na divisão de Cassini.

• Ja n u S e e p i m e t e u

São dois satélites quase co-orbitais, isto é, ocupam quase a mesma órbita. Acredi-ta-se que devem ter se originado a partir da quebra de uma única lua, fato que deve ter ocorrido no início da formação do Sistema Solar, pois ambos os satélites têm grande número de crateras em sua superfície.

Os dois satélites têm um período orbital de aproximadamente 17 horas. Janus e Epimeteu são o quinto e sexto satélites em distância de Saturno, com uma diferença de raio orbital de 50 km (151.500 e 151.550 km, respectivamente). Das leis de Kepler deduz-se que Epimeteu tem um período orbital ligeiramente maior, de modo que, a cada quatro anos, os dois se aproximem estando na mesma direção radial do planeta. A próxima aproximação ocorrerá em 2010. A interação gravitacional entre eles e o Plane-ta Júpiter fará com que os dois satélites mudem de posição, ficando Janus mais distante que Prometeu a partir dessa data. Prometeu irá se aproximar 80 km de Júpiter e Janus se afastará 20 km, mantendo a diferença de raio orbital de 50 km. A órbita de Janus muda apenas um quarto da de Prometeu, porque Janus é quatro vezes mais massivo que Prometeu.

• m e t o n e , pa l l e n e e a n t h e

São três minúsculos satélites situados entre Mimas e Enceladus. Possuem 3 km, 4 km e 2 km de diâmetro, respectivamente. Acredita-se que podem ter surgido a partir de Mimas (a interação gravitacional deste sobre eles, causa fortes irregularidades em suas órbitas). • C a ly p S o , te l e S t o t r o i a n o S d e té t i S . h e l e n e , po l i d e u C e S t r o i a n o S d e

d i o n e

Calypso e Telesto são troianos de Tétis. Assim como Hele e Polideuces são troia-nos de Dione. Troianos são satélites que compartilham da mesma órbita da lua maior, 60 graus à frente ou seguindo a lua maior também a 60 graus. Esses pontos são cha-mados de Lagrangeanos (L4). Tétis e Dione são luas pequenas, 1.066 e 1.123 km de diâmetro, respectivamente, porém bem maiores que seus troianos. Telesto está a 60 graus à frente e Calypso está a 60 graus seguindo Tétis. Helene está à frente e Polideu-ces segue Dione. Tétis é uma lua esférica pequena, descoberta por Cassini, em 1684. Dione tem a característica de estar distante de Saturno, tão distante quanto a nossa Lua está da Terra.


• e n C e l a d u S

É um dos objetos que mais refletem a luz do Sol (praticamente 100%) devido ser completamente recober-to com água congelada. Devido a isso, sua temperatura é de 201 ºC. Em 24 de junho deste ano, a NASA publicou um artigo em que afirma que, com base em imagens pro-duzidas pela sonda Cassini, cientistas localizaram jatos a partir da superfície de Enceladus, de partículas de gelo, vapor d’água e traços de compostos orgânicos. Parte des-se material escapa à gravidade da lua e da forma ao anel exterior de Saturno. Esses jatos indicam a presença de um reservatório de água salgada líquida – talvez um oce-ano – sob a superfície do satélite.

6. 3. u r a n o

A descoberta de Urano somente aconteceu 172 anos após as pri-meiras observações astronômicas com o telescópio. Apesar de ter sido descoberto, em 1781, por William Herschel, um músico alemão da cor-te do rei Jorge III da Inglaterra, quem propôs seu nome foi o astrônomo também alemão Johann Elert Bode, seguindo o costume da adoção de nomes relativos à mitologia grega. Foi também William Herschel quem descobriu duas das suas luas, Titânia e Oberon, em 1787.

A dificuldade em observá-lo está na sua grande distância ao Sol: é aproximadamente o dobro da distância de Saturno (2,8 milhões de quilômetros em média). A essa distância, Urano tem um período bem longo de translação, 84 anos terrestres. Sua rotação, em compensação, é curta, cerca de 18 horas. O aspecto mais interessante de sua rotação é o eixo ter uma inclinação de 98º com a normal ao plano da sua órbita.

Provavelmente essa estranha inclinação resultou de uma colisão do planeta com um objeto de grandes proporções. Como consequência do eixo de rotação inclinado, cada um dos pólos de Urano fica 42 anos sem iluminação solar. Sua temperatura, no entanto é bastante homo-gênea, entorno de -218 ºC. Deve haver, portanto, mecanismos eficazes de condução de calor pela atmosfera.

Não há fonte de energia interna relevante em Urano. Medições no infravermelho registram que a energia liberada para o espaço, é a mesma que a recebida pelo Sol. Essa ausência de fonte de energia in-terna explica a menor agitação atmosférica comparativamente a Júpiter e Saturno.

Figura 67 – jatos de partíCulas de gelo na superFí-Cie de enCeladus [Cassini – nasa]

Figura 68 - urano FotograFado em 2005, pelo telesCópio espaCial hubble. observa-se seu sistema de anéis de Frente e a impressio-nante Cor azul-esverdeada de sua atmosFera. Crédito: nasa, esa, e m. shoWalter do instituto seti.


a n é i S d e u r a n o

A sonda Voyager 2 confirmou que a atmosfera de Urano é com-posta principalmente de hidrogênio (82,5%) e hélio (15,2%). No entan-to, diverge um pouco da atmosfera dos outros dois gigantes gasosos, Júpiter e Saturno, pela presença de metano (2,3%) e maior percentagem de elementos pesados. Essa compo-sição indica que Urano deve ter se formado em região mais próxima do Sol (entre 4 e 10 UA), tendo poste-riormente migrado para a sua órbita atual devido às perturbações gravi-tacionais de Júpiter e Saturno.

e S t r u t u r a i n t e r n a

Assim como os outros planetas jovianos, Urano tem um pe-queno núcleo rochoso, uma camada de gelo fundido recobrindo o núcleo e, sobre essa, uma camada de hidrogênio e hélio líquidos. Porém, diferentemente de Júpiter e Saturno, o hi-drogênio líquido não é metálico, pois as pressões não são suficientes.

normal aoplano da

órbita

98º

Figura 69 – rotação de urano [Créditos do autor]

núCleoroChoso

geloFundido

hidrogênio ehélio líquidos

Figura 70 – estrutura interna de urano.

Descobertos em 1977, os anéis de Urano são muito estreitos e se estendem de 42.000 a 52.000 km do centro do planeta. São denomina-dos, na ordem de distância do planeta: Seis, Cinco, Quatro, Alpha, Beta, Eta, Gamma, Delta, Lambda, Epsilon e Ni. Há um segundo sistema de anéis a aproxi-madamente 100.000 km (Mi).

Figura 71 - os anéis de urano (a) Foto da voyager 2 que reve-lou ao menos 11 anéis de par-tíCulas ao redor de urano. (b) esquema dos anéis e satélite.Credito: Wikimedia.org


Sat é l i t e S

Os cinco maiores satélites de Urano são Miranda com 240 x 234,2 x 232,9 km,

Ariel com 581,1 x 577,9 x 577,7 km, Umbriel (584,7) Titânia, o maior satélite com 788,9 km e Oberon com 761,4 km. Possuem movimentos de rotação e de translação sincrônicos.

Os outros satélites são menores e possuem raios que não alcançam uma centena de quilômetros. O maior deles é Puck, com 81 km e os menores são Mab e Cupido, com 5 km. Seus nomes, diferentemente de outros astros, são shakespearianos: Cordelia (o mais próximo do planeta), Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Ro-salind, Belinda, Perdita, Francisco, Caliban, Stephano, Trinculo, Sycorax, Margaret, Prospero, Setebos e Ferdinand (o mais distante do planeta). Dos nove últimos, apenas Margaret não possui movimento retrógrado.

Figura 72 – CinCo luas de urano – da esquerda para a direita e de Cima para baixo. FotograFias obtidas pela voyager 2 (data da FotograFia): miranda (30/10/1998), ariel (05/12/1998), umbriel (31/01/1996), titânia (29/01/1996), e oberon (13/10/1998).Créditos: nasa.

6. 4 . n e t u n o

O astrônomo inglês John Couch Adams e o astrônomo francês Urbain-Jean-Jo-seph Le Verrier, a partir do cálculo de irregularidades da órbita de Urano, fizeram in-dependentemente uma previsão da existência de Netuno, com base na mecânica newtoniana. Em 4 de agos-to de 1846, o planeta foi observado por James Challis (Inglaterra), a partir das predições de Adams, porém, este não o reconhe-ceu. Sua identificação só se deu em 23 de setembro de 1846, pelo astrônomo alemão Johann Gottfried Galle, com base nos cálculos de Le Verrier.

Figura 73 - esta Foto de netuno Foi enviada pela espaçonave voyager 2 em 20 de agosto

de 1989. no Centro da imagem vemos a grande manCha negra. (nasa: Calvin j. hamilton).


Netuno está a 30 UA do Sol e demora 165 anos para dar uma volta completa em torno da sua órbita. Assim como os outros gigantes gasosos tem um período de rotação curto, apenas 16 horas.

Netuno possui semelhanças com Urano quanto a sua composição: sua atmosfera é composta por 80% de hidrogênio, 19% de hélio e traços de metano, o que sugere que também este deve ter sido formado em região mais interna a que está hoje. É a camada de metano, assim como em Urano, que lhe confere a cor azulada. Ambos também têm aproximadamente o mesmo diâmetro. Semelhantemente, sua estrutura é formada por um núcleo rochoso, uma camada de gelo e, sobrepondo-se a esta, outra de hidrogênio e hé-lio líquidos, não metálicos, como acontece com Júpiter e Saturno. Há um campo magnético, detectado pela Voya-ger 2, não alinhado com o eixo de rotação do planeta e ex-cêntrico a esse (assim como em Urano). Provavelmente gerado por correntes de íons de amônia que se formam no manto, constituído majoritariamente por água no estado líquido, um bom condutor.

No entanto, Netuno possui semelhanças com Júpiter e Saturno, com respeito à dinâmica de sua atmosfera. Netuno tem uma atmosfera ativa, com padrões de nuvens visíveis e até tempestades de longa duração. A Voyager 2 observou em 1989 uma gran-de mancha negra em Netuno. Em 1994, quando esta zona do planeta foi observada pelo telescópio Hubble, esta tempestade já tinha desaparecido. Entretanto, outra man-cha (tempestade) apareceu em 1995. Nuvens brancas formam-se do metano trazido das regiões mais fundas da atmosfera, que se condensa no topo mais frio, na forma de cristais de gelo. A razão dessa atmosfera ativa é a massa de Netuno ser maior (quase um quinto maior) que a de Urano. Essa diferença de massa é suficiente para fazer com que Netuno ainda hoje seja um planeta com um núcleo que apresenta energia térmica, que é transportada para a superfície e é motor de sua atmosfera. Tal como Júpiter e Saturno, Netuno emite mais energia do que recebe do Sol.

Figura 74 - a voyager 2 observou em 1989 uma

grande manCha negra em netuno.

Sat é l i t e S d e n e t u n o

São 13 as luas conhecidas de Netuno.

• tr i tã o

Descoberto por William Lassell em 1846, Tritão é o sétimo e o maior satélite do último planeta do Sistema Solar. Com diâmetro de 2.700 km, é a maior lua do Sistema Solar com movimento retrógrado, isto é, seu movimento orbital tem sentido contrário ao da rotação do planeta. Outra característica orbital de Netuno é que o plano de sua órbita faz um ângulo de 23º com o plano do equador de Netuno. Acredita-se, em razão desses fatos, que Tritão não tenha se formado junto com Netuno. Provavelmente tenha


Satélite Descobridor, data Tamanho - Característica

Nereida Kuiper, 1949 170 km de raioDespina

Voyager, 1989

Forma Irregular (Dimensões: 90 x 74 x 64 km3)Galateia (Dimensões: 102 x 92 x 72 km3)Larissa (Dimensões: 108 x 102 x 84 km3)Proteu (Dimensões: 220 x 208 x 202 km3) objeto escuroNáiade O mais próximo do planetaTalassa (Dimensões: 54 x 50 x 26 km3)

HalimedeHolman,Kavelaars,Grav,Fraser,Milisavljevic em 2002

30 km de raioSao 20 km de raioLaomedeia 20 km de raioNeso 30 km de raio

Psámata Sheppard, Jewitt e Kleyna 20 km de raio

a n é i S d e n e t u n o

Netuno possui seis anéis, assim denominados: Galle, LeVerrier, Lassel, Arago e Adams. Entre Ara-no e Adams há um anel sem nome por ser indistinto. O anel Adams possui cinco arcos assim denominados: Courage, Liberté, Egalité 1, Egalité 2 e Fraternité59.

59 Não há necessidade de se conhecer muito de francês ou da Revolução Francesa para saber o significado dos nomes desses arcos.

sido capturado pela força gravitacional do planeta, posteriormente à sua formação. O fato de sua superfície exibir poucas crateras, também é uma evidência dessa captura. Provavelmente, após a captura do sa-télite, as forças de maré entre Netuno e Tritão desencadearam intensa atividade geológica. A Voyager 2 detectou vulcões de gelo (provavel-mente nitrogênio líquido, poeira, ou compostos de metano), indicando que ainda há atividade geológica no interior de Tritão. A existência de uma atmosfera tênue (cerca de 0,01 milibar) que se estende a altitudes de 5 a 10 km, também foi detectada pela Voyager 2.

Figura 75 – Foto de tritão Feita pela voyager 2. jpl/nasa

o u t r a S l u a S

Figura 76 - anéis de netuno FotograFados pela voyager 2 em 29/10 e 08/08 de 1999.


m 24 de agosto do ano de 2006, Plutão foi condenado por falsidade ideológica. Dizia-se plane-ta, mas não o era. Nunca fora. Era apenas um planeta-anão disfarçado de Deus Grego. Dizem

que já vendeu sua história para Hollywood. De 1930, quando foi descoberto pelo astrônomo norte ame-ricano Clyde Tombaugh, até 2006, data da reunião da União Astronômica Internacional, que o rebaixou, será interpretado por Schwartzneger. Na segunda fase do filme, a partir da queda de categoria até os dias de hoje, será interpretado por Devito. É um excêntrico. Um planeta pequeno, porém com grande talento quando se trata de perturbar seus vizinhos: Urano e Netuno. É pequeno, mas não é dois: são quatro. Seu companheiro inseparável, Caronte, que já foi seu único satélite, reivindica ser tratado como igual. Sem problemas, descobriu-se que Plutão tem dois outros satélites. Com tanto carisma, será que realmente Plu-tão nunca foi um planeta?

Figura 77 – os planetas anões.

pl a n e ta S a n õ e S

E

7

CrÔ niC a: o dr ama do r e BaiX am e nto

Mercúrio

Vênus

Terra

Marte

Júpite

r

Saturn

o

Urano

Netuno

Plutão e

Caronte

Éris

Makem

ake

Haumea

Ceres

Planetas Anões


7.1. p l u tã o

A partir de 1880, os astrônomos procuraram pelo planeta X, que explicaria as perturbações encontradas na órbita de Urano. Du-rante décadas, o astrônomo Percival Lowell dedicou-se totalmente a busca desse planeta, sem alcançar sucesso. Meio século depois, em 13 de março de 1930, Clyde Tombaugh localizou o novo planeta a apenas 6 graus da posição presumida por Lowell. Ironicamente, os astrônomos descobriram posteriormente dois fatos a respeito dessa busca: que Plutão fora fotografado 16 vezes antes da sua descoberta e que as divergências com relação à órbita de Urano baseavam-se em dados incorretos de Netuno, corrigidos pela Sonda Voyager 2. O novo astro recebeu o nome de Plutão, Deus Romano do mundo inferior e da morte, por estar em perpétua escuridão. Esse nome também buscou homenagear Percival Lowell (PL).

O raio orbital de Plutão é muito variável. Vinte anos, dos 249 do seu período orbital, Plutão está mais próximo do Sol que Ne-tuno. O que impede de colidirem é a forte inclinação do plano da sua órbita: 17º com o plano da eclíptica (plano da órbita da Terra)60. Por isso está muito acima ou abaixo do plano da órbita de Netuno.

Em 1978, a descoberta de seu satélite, Caronte, permitiu a determinação da massa do sistema por meio da lei da gravitação universal. Caronte é o barqueiro que leva as almas para o Inferno. A massa de Plutão é cerca de 1,3 x 1022 kg (um quinto da massa da Lua) e a de Caronte é um sétimo da de Plutão. O raio de Plutão é de 1.137 km, enquanto que o de Caronte é aproximadamente de 586 km. Comparativamente, Caronte é o maior satélite do Sistema Solar.

O estudo por espectroscopia da luz refletida na sua superfície, revela a presença de metano sólido, o que indica uma temperatura inferior a 70 K. Plutão tem uma densidade entre 1,8 e 2,1 g/cm3, o

60 Para comparação, os planetas que possuem maior inclinação do plano da órbita com relação ao plano da eclíptica são Mercúrio e Vênus, com 7º e 3,4º, respectivamente. Veja a tabela da página 31, para os períodos orbitais.

Figura 78 – (a) Clyde tombaugh em 1930. (b) os satélites de plutão - Caronte, nix, hydra.

(a)

plutão

Caronte

nix

hydra

(b)

Em 2006, a União Astronômica Internacional (IAU) decidiu por considerar uma nova categoria de astros. Os planetas anões são astros que apesar de terem massa sufi-ciente para ter uma forma esférica, essa não é suficiente para que esse limpe sua vizi-nhança da órbita de outros objetos. Esse fato foi desencadeado pelo descobrimento de Éris, um astro maior que Plutão. Outro objeto que foi considerado planeta anão, foi Ceres, no cinturão de asteróides. Essa classificação permite incluir diversos outros as-tros já descobertos e outros que venham a ser. Duas são as regiões em que podem exis-tir esses corpos: o cinturão de asteróides, entre Marte e Júpiter e o cinturão de Kuiper, uma faixa localizada além de Plutão. Assim, com exceção de Ceres, todos os outros planetas anões até agora descobertos, são também chamados de transnetunianos.


7. 2 . é r i S

Com cerca de 3.000 km de diâmetro equatorial é o maior dos planetas anões e o segundo na subcategoria plutônicos, isto é, objetos em que Plutão é o protótipo. Possui uma órbita bastante excêntrica, com raio orbital variando de 35 a 97 Unidades Astronômicas e perí-odo orbital de aproximadamente 557 anos. Descoberto por Michael Brown recebeu a designação provisória de 2003 UB313. Posterior-mente ficou conhecido como Xena. Nomes não oficiais. Em 14 de setembro de 2006, a União Astronômica Internacional anunciou os nomes de Éris, para o planeta anão, e Disnomia para o seu satélite. O nome foi proposto por Mike Brown (Caltech, E.U.A.), em nome da equipe da descoberta.

Éris é a deusa grega da discórdia e dos conflitos. Ela atiça o ciúme e a inveja. Conta o mito que no casamento de Peleus e Thetis, os pais do herói grego Aquiles, todos os deuses, com exceção de Éris, foram convidados. Furiosa com sua exclusão, Éris atirou entre os convivas um pomo de ouro (o pomo da discórdia) com a inscrição “à mais bela”. Juno, Minerva e Vênus reclamaram a maçã ao mesmo tempo. Júpiter, esquivando-se de decidir sobre tão delicado assunto, mandou-as ao Monte Ida, onde Páris pastoreava seus rebanhos. A ele, Juno prometeu poder e riqueza, Minerva, glória e fama nas guerras e Vênus, a mais bela das mulheres: Helena, esposa de Menelau, rei de Esparta. Páris escolheu Vênus e as outras duas deusas tornaram-se suas inimigas. Protegido por Vênus, Páris é recebido por Melenau, em Esparta. Não demorou em conquistar Helena que foge com ele – “raptada” – para Tróia. Foram dez anos de guer-ra. A vitória dos gregos só foi possível graças à ideia astuciosa de Ulisses de presentear os troianos com um cavalo “recheado” de guerreiros. Disnomia é a filha de Éris, deusa do caos e da anarquia.

7. 3. C e r e S

Em 1801, quando descoberto pelo astrônomo italiano Giuseppe Piazzi, foi con-siderado um planeta. Porém, foram descobertos posteriormente corpos celestes seme-lhantes na mesma área. Assim, Ceres foi considerada um asteróide e a região entre

que nos permite inferir que a sua composição é uma mistura de rocha e gelo, monóxido de carbono e nitrogênio.

Dois novos satélites foram descobertos em 2005. Os nomes das luas de Plutão são associados ao deus romano do mesmo nome. Na mitologia, Nix é a deusa da escuridão e da noite, mãe de Caronte. Hi-dra, por seu turno, é um monstro com o corpo de uma serpente e nove cabeças. Nix e Hydra são 5.000 vezes menos luminosos que Plutão e encontram-se em órbitas que se situam a duas e três vezes a distância da órbita de Caronte.

Figura 79 - em Fevereiro de 2006, a nasa lançou a missão neW ho-

rizons, a nave mais veloz até hoje Construída pelo homem, que em

2015 irá passar próximo de plutão e observará também o Cinturão de

kuiper.


7. 4 . m a K e m a K e

Em 19 de julho de 2008, a União Astronômica Inter-nacional deu o nome Makemake ao objeto anteriormente conhecido como 2005 FY9. O objeto, descoberto em 2005 por uma equipe do Instituto de Tecnologia da Califórnia, liderada por Mike Brown, é o quarto planeta anão do nosso Sistema Solar e o terceiro plutóide.

Esse planeta anão é de cor avermelhada e os astrôno-mos acreditam que sua superfície esteja coberta por uma

camada de metano congelado. Seu tamanho é da ordem de 2/3 do tamanho de Plutão. Visualmente, é o segundo mais brilhante objeto plutônico, depois de Plutão. É suficientemente brilhante para ser visto através de um telescópio amador high-end.

Makemake é o criador polinésio da humanidade e o deus da fertilidade na mitologia do Pacífico Sul, da ilha Rapa Nui ou Ilha de Páscoa.

7. 5. h a u m e a

Em 17 de setembro de 2008, a União Astronômica Internacional anunciou a no-meação de Haumea, quinto planeta anão do Sistema Solar, para o objeto anteriormente conhecido como 2003 EL61.

Haumea é o nome da deusa da fertilidade e do parto na mitologia havaiana. O seu diâmetro é aproximadamente o mesmo do planeta anão Plutão, porém, possui forma oblonga, provavelmente devido a sua rápida rotação, cujo período é de quatro horas. O raio orbital varia de 35 UA a 50 UA. Sua composição é excepcionalmente diferente, sendo o planeta anão quase totalmente composto de rocha com uma crosta de gelo puro.

Possui dois satélites que se acredita que tenham, no passado, sido detritos de impactos sofridos pelo objeto e posteriormente capturados. Foram denominados Hiiaka, a deusa havaiana nascida da boca de Hau-mea e Namaka, um espírito aquático nascido do corpo de Haumea.

Marte e Júpiter foi chamada de cinturão de asteróides. O seu diâmetro equatorial é cerca de 950 km e seu período orbital é aproximadamente 4,6 anos. Ao contrário de outros planetas anões, a sua órbita é pouco excêntrica, varia entre 2,5 e 3,0 UA do Sol. É o único planeta anão que não se encontra no cinturão de Kuiper.

Seu nome é uma homenagem à deusa grega da agricultura, mãe de Cora61. Em 2015, a sonda espacial Dawn deverá sobrevoar Ceres.

61 Veja o mito da constelação de Virgem.

Figura 80 - ilustração do planeta anão makemake, Fonte: international as-tronomiCal union. visita-do em 07/07/2009. http://WWW.iau.org/publiC_press/neWs/release/iau0806/

Figura 81 – ilustração de haumea. Crédito nasa


om dimensões menores que os planetas anões, temos os asteróides, os cometas e os meteo-róides.

Os asteróides são objetos rochosos do Sistema Solar com dimensões inferiores a dos planetas anões. Com diâmetro da ordem de centenas de quilômetros, em média, não possuem massa suficiente para ter forma esférica (ou quase esférica). Possuem órbitas heliocêntricas muito instáveis, devido à perturbação gravitacional causada pelos planetas.

Os cometas são objetos formados em grande parte por uma mistura de gelo, gases congelados e po-eira, também com órbitas heliocêntricas que, ao se aproximarem do Sol, descongelam parte desse mate-rial, formando uma cauda brilhante. Um cometa após gastar o seu material volátil, transforma-se em um asteróide.

Os meteoróides são objetos menores que os asteróides e os cometas, que vagueiam pelo espaço, isto é, não possuem órbita definida. Podem ter origem na colisão entre asteróides, nas ejeções de cometas ou mesmo ser um objeto da criação do Sistema Solar. Quando entram em contato com a atmosfera terrestre, se incendeiam e são chamados meteoros.

Finalmente, há objetos tão pequenos, do tamanho de átomos e moléculas, até grãos de poeira inter-planetária.

pe q u e n o S Co r p o S

C

8

8 .1. a S t e r ó i d e S

A palavra deriva das palavras gregas aster para estrela e óide para semelhante. Também chamado de planetóide, isto é, semelhante a um planeta.

Concentram-se em três regiões do Sistema Solar: o cinturão interno de asteróides, localizado entre Marte e Júpiter; o cinturão de Kuiper, além da órbita de Netuno e a nuvem de Oort, para além do cinturão de Kuiper. Há alguns com órbitas excêntricas que aproximam-se do Sol, chegando até a órbita de Mercú-rio. Há outros, com órbitas que se aproximam da Terra, que merecem nossa atenção.


Os asteróides segundo a composição são classificados em três categorias:

• Tipo C: São a grande maioria dos existentes (75%). São essencialmente com-postos por condrites. São extremamente escuros, resultando em difícil obser-vação.

• Tipo S: (17%). Compostos por silicatos de magnésio, níquel e ferro. São mais claros que os tipo C.

• Tipo M: (8%). São compostos por níquel-ferro e são extremamente brilhantes.

Os primeiros descobertos, após Ceres, foram: Palas em 1802, por Heinrich Wil-helm Mathias Olbers (1758-1840), Juno em 1804, por Karl Ludwig Harding (1765-1834) e Vesta também, por Olbers em 1807. Vesta é um asteróide quase esférico, de 530 km de diâmetro.

Há asteróides que possuem satélites. Ida e seu satélide Dáctilo foram o primeiro sistema duplo descoberto. Atualmente sabe-se que há grande número desses sistemas, inclusive triplos e de maior número. Na mitologia grega, Ida era uma ninfa que cuidou de Zeus quando menino e Dáctilos eram seus filhos com o próprio Zeus, segundo um dos relatos do mito. Ida tem uma forma bastante irregular (58 km x 10 km x 23 km), enquanto Dáctilo é surpreendentemente redondo para um asteróide tão pequeno (en-tre 1,2 e 1,6 km de diâmetro). Ida foi o segundo dos dois únicos asteróides que foram observados de perto por uma sonda espacial (Galileo, em 1993). Gaspra foi o primeiro.

C i n t u r ã o i n t e r n o d e a S t e r ó i d e S

A teoria mais aceita sobre sua formação diz que os asteróides foram formados no início da criação do Sistema Solar, por acresção gravitacional da nebulosa solar original. Não conseguiram, no entanto, aglomerar toda a matéria do cinturão de sua órbita, para formar um planeta, devido às perturbações gravitacionais provocadas pelo gigantesco planeta próximo: Júpiter.

O raio orbital médio varia de 2,1 a 3,3 unidades astronômicas. No entanto, há diversas faixas que estão praticamente vazias, conhecidas como Lacunas de Kirkwood, que correspondem a zonas de ressonância, onde a atração gravitacional de Júpiter im-pede a permanência de qualquer corpo celeste.

Desde 1801, quando descoberto, até 2006, considerava-se Ceres, com 1.000 km de diâmetro, o maior deles. Têm-se catalogados cerca de duas dezenas de asteróides com diâmetro superior a 240 km. Lançado em Novembro de 1995, o Observatório Es-pacial de Infravermelhos - ISO - foi uma missão da Agência Espacial Europeia (ESA) com a participação das agências espaciais do Japão (JAXA) e dos EUA (NASA). Sua missão científica durou até maio de 1998 e obteve dados que permitiram (além de pes-quisa em outras áreas de estudo sobre o Sistema Solar) avaliar em cerca de dois milhões o número de asteróides existentes com um diâmetro superior a um quilômetro.

Figura 82 - em esCala a órbita dos planetas: terra (1 ua), marte (1,6 ua) e júpiter (5,2 ua), do planeta anão Ceres (2,8 ua), do Cinturão de asteróides e dos grandes asteróides palas, juno, e vesta, os primeiros desCobertos. as Famílias de asteróides troianos, apollo, íCaro e hidalgo.

Hidalgo

Troianos

Júpiter

Palas

Juno

Vesta

Sol

Ícaro

Ceres

Apolo

Faixa Principal

Terra

Marte

Troianos



a S t e r ó i d e S p r ó X i m o S d a te r r a

O estudo de asteróides que orbitam fora do cinturão e cuja órbita passa próximo a da Terra, chamados de NEA (Near Earth Asteroid), é de grande importância, visto que existe uma possibilidade de colisão com o nosso planeta. Podem ser classificados em:

Amor: situam-se entre as órbitas da Terra e de Marte. Podem cruzar ocasional-mente a órbita de Marte, nunca cruzam a órbita da Terra, embora possam se aproximar bastante desta. Exemplo: 1036 Ganymed.

Apollo: também situam-se entre as órbitas da Terra e de Marte. No entanto, seu periélio é inferior ao afélio da Terra, isto é, cruzam as órbitas da Terra. Exemplo: 4581 Asclepius.

Atenas: situam-se aquém da órbita da Terra, todavia, têm órbitas cujo afélio é superior ao periélio da Terra. Significa que também cruzam as órbitas terrestres. Exemplo: 99942 Apophis, cujo comprimento está em torno de 300 m e tem massa da ordem de 50 milhões de toneladas.

Ida

Dássito

Gaspra

Ceres

Figura 83 – da esquerda para direita e de Cima para baixo: vesta; ida e seu satélite dáCtilo; gaspra e Ceres. Fonte: nasa.


Vesta


62 No sítio http://neo.jpl.nasa.gov/orbits/ há informações de cada um desses objetos.

Figura 84 – o asteróide 99942 apophis (nea-aten) passou muito próximo da terra, a apenas 0,0049 unidades astronômiCas, no dia 13 de abril de 2009. Fonte: nasa.

A NASA dispõe62 de uma lista de 1065 asteróides potencialmente perigosos (PHA - Potentially Hazardous Asteroids).

q u a S e - S at é l i t e S o u tr o i a n o S

Dentre os que não estão no cinturão de asteróides, destacam-se os Troianos, aste-róides que seguem e antecedem Marte, Júpiter e Netuno em sua órbita. São chamados de quase-satélites porque, como os satélites de um planeta, têm período orbital em torno do Sol igual ao do planeta, porém, diferentemente de um satélite, não o orbitam. Os quase-satélites de um planeta são planetóides que orbitam o Sol na mesma trajetória do seu planeta.

A Terra também possui quase-satélites: os asteróides 3753 Cruithne e 2002 AA29. Descoberto em 9 Janeiro de 2002 pelo LASS (Linear Automated Sky Survey Project – Projeto de Investigação Linear Automatizada do Céu), o 2002 AA29 mede aproximadamente 100 metros de diâmetro. Os astrônomos classificam o 2002 AA29 como o primeiro objeto verdadeiramente co-orbital, pois é o único que compartilha totalmente o caminho da Terra ao redor do céu.

Em 8 de janeiro de 2003, o asteróide chegou muito próximo da Terra: aproxi-madamente 5,9 milhões de quilômetros. Foi a sua maior aproximação em quase um século. O asteróide segue uma órbita em forma de “ferradura”, que o leva, a cada 95 anos muito próximo da Terra.

A análise de seu movimento revelou que, de tempos em tempos, o asteróide é cap-turado pela Terra, tornando-se uma segunda Lua. Este fato aconteceu no ano 550 d.C, porém, não pôde ser observado, pois os astrônomos da época não tinham o equipa-mento necessário. Essa captura do asteróide pela Terra acontecerá novamente nos anos 2600 e 3880. Por um período de 50 anos, continuará sendo uma segunda lua da Terra.

Os astrônomos da Universidade de Princeton, J. Richard Gott e Edward Bel-bruno, têm explorado a hipótese de o 2002 AA29 ter sido formado juntamente com a Terra e a Theia (veja a formação da Lua). A órbita do asteróide é de tal ordem que seria relativamente fácil para uma nave espacial obter amostras de rocha e levá-las para a Terra para análise.

terra

distânCia da terra: 0,0049 uadistânCia do sol: 1,005 ua

99942 apophis 13 de abril, 2029

terra

lua


Figura 85 – a terra e um Companheiro de viagem

SolTerra 2002 AA29

C i n t u r ã o d e Ku i p e r e n u V e m o o r t

Em 1950, Jan Hendrik Oort, a partir de cálculos das órbitas dos cometas, deduziu a existência de uma região com um grande número de objetos (da ordem de um trilhão) com raio orbital em torno do Sol de 30.000 UA até um ano-luz ou mais. Essa região de forma esférica envolveria todo o Sistema Solar (com maior concentração no mesmo plano das órbitas dos planetas). Esses objetos, quando perturbados pela gravidade dos gigantes gasosos, dirigiriam-se para as regiões internas do Sistema Solar, adquiririam órbitas bastante elípticas, com periélio nas regiões internas do Sistema Solar e afélio nas externas, tornando-se assim cometas de longo período (que duram mais de 200 anos).

No ano seguinte, o astrônomo norte-americano de origem holandesa Gerard Kui-per, sugeriu que os cometas de curto período, deveriam se originar de uma região bem mais próxima (30 a 100 UA do Sol), concentrada em uma faixa contínua, com elíptica no mesmo plano das órbitas dos planetas do Sistema Solar e início próximo à órbita do planeta Netuno.

Em 1992, deu-se a descoberta de um objeto chamado 1992QB1 com 240 km de diâmetro e à distância prevista por Kuiper. Outros objetos com dimensões similares foram encontrados nos anos seguintes, confirmando os cálculos de Kuiper. Dentre esses: Éris, Makemake e Haumea, formalmente reconhecidos como planetas anões.

Figura 86 – o Cinturão de kuiper.

1 Bilhão de KM

Cinturão de Kepler

Plutão Netuno

Urano

Saturno

Sol

Júpter

Outros: SC1993A, 1996TL66, 2001KX76 (Ixion) são menores e não se enquadram na definição de planeta anão, são portanto asteróides. Há, no en-tanto, aqueles que aguardam maiores estudos da União Astronômica Internacional, como o objeto 2002 LM60 (Quaoar) com 1.250 km de diâmetro (350 km maior que Ceres), Varuna e Sedna. Até o momento, a União Internacional de Astronomia só declarou como planetas anões, os plutônicos maiores que Plutão. Estima-se que o Cinturão de Kuiper seja constituído por volta de 10.000 objetos com mais de 300 km de diâmetro e uma infinidade


8 . 2 . Co m e ta S

Data de 1705, a primeira publicação de “Uma Sinopse da Astronomia dos Come-tas”, do físico inglês Edmund Halley, no qual analisa a órbita de 24 cometas aparecidos entre 1337 e 1698. Ao aplicar a teoria newtoniana da gravitação universal a esses come-tas, concluiu tratar-se do mesmo astro, cuja órbita heliocêntrica tem período aproxima-do de 76 anos. Halley ainda previu seu retorno para dezembro de 1758. Infelizmente, o grande astrônomo inglês faleceu em 1742 e não pôde ver sua previsão confirmada. O cometa Halley, como passou a ser chamado, reapareceu exatamente em dezembro de 1758 (no Natal), atingindo o periélio em 13 de março do ano seguinte.

Nem todos os cometas possuem órbitas periódicas elípticas, há alguns com ór-bitas parabólicas ou hiperbólicas, que após uma única aparição, retornam aos confins

C e n ta u r o S

Há uma família de asteróides, dos quais Quiron e Asbolus são os principais rep-resentantes, que orbita entre Saturno e Netuno. O nome Centauros é uma referên-

de objetos menores.São objetos remanescentes da nebulosa da qual todo o Sistema Solar foi formado.

Ocasionalmente, a órbita de algum objeto do Cinturão Kuiper será perturbada por interações dos planetas gigantes. Isto causará seu encontro com algum dos planetas gasosos ou em seu deslocamento para uma órbita fora do Sistema Solar ou para seu interior, possibilitando a visão de mais um cometa.

cia aos seres mitológicos com torso e cabeça hu-mana e corpo de cavalo. Os asteróides centauros se tiverem suas órbitas perturbadas de modo a se aproximar do Sol, serão cometas. Quiron, em seu periélio, apresenta coma e tem aproximadamente 170 km de diâmetro (20 vezes maior que o Come-ta Halley), portanto, se for perturbado em sua órbita e se aproximar do Sol, será um espetacular cometa.

distribuição dos Centauros - 50 maiores

distânCia média do sol(milhões de km)

diâ

me

tr

o (k

m)

Figura 87 - gráFiCo de distribuição entre distânCia e diâmetro dos 50 maiores asterói-des tipo Centauro. esses asteróides estão distribuídos prinCipalmente entre saturno e

netuno (mostrados em vermelho), sendo que alguns (Como Chiron) também podem ser ClassiFiCados Como Cometas. (Crédito leuCinas louis).


e S t r u t u r a d e u m C o m e ta

Os cometas ao se aproximarem do Sol, ficam expostos à radiação solar, que faz com que o material volátil do inte-rior do cometa vaporize e seja ejetado do núcleo. Esse material, junto com a po-eira por ele carregada, formam a coma, uma enorme, brilhante e extremamente tênue atmosfera em torno do núcleo. O vento solar arrasta parte desse material formando duas longas caudas, uma de poeira e outra de gás ionizado, que sem-pre aponta para longe do Sol. A cauda de poeira tem cor amarelada por refletir a luz solar, enquanto que a cauda de gás ionizado tem tons azulados, revelando a sua composição, contendo em geral, a presença de água (hidrogênio e oxigê-nio ionizados).

Co m e ta h a l l e y

Até hoje foram registradas 29 aparições do Cometa Halley: de 239 a.C. a 1985. Em todas foi visível a olho nú. Calcula-se que perca 0,1% de sua massa total a cada aparição. O núcleo, que atualmente mede 11 km de diâmetro, tinha 19 km quando foi capturado pelo campo gravitacional de Júpiter, há aproximadamente 200 mil anos e deverá ainda ter uma cauda brilhante por mais 300 mil anos, antes de transformar-se em um asteróide.

do Sistema Solar. Mesmo as órbitas elípticas dos cometas periódicos possuem forte excentricidade. Quando está próximo, sua velocidade é muito grande, porém quando se afasta, sua velocidade diminui, obedecendo a segunda lei de Kepler. Por isso que um cometa como o Halley, que demora 76 anos para reaparecer, fica visível no céu apenas por uns poucos meses.

Cauda de pó

direçãodo sol

direçãodo Cometa

Cauda de íons

10 5 km

100 kmnúCleo

10 km

Figura 88 - a estru-tura de um Cometa a V i d a n a te r r a

Antes de Halley, a passagem de um cometa era um acontecimento imprevisível e sinônimo de mau presságio (acreditava-se serem maus espíritos). Posteriormente à previsão de sua órbita, o medo migrou para a possibilidade de sua colisão com a Terra. Acredita-se que, na formação do Sistema Solar, muitos cometas devem ter colidido com a Terra, trazendo grande quantidade de água para o nosso planeta. Vários astrô-nomos acreditam que a vida na Terra foi semeada por um desses cometas ricos em aminoácidos.


Em 1910, o Halley fez uma aparição belíssima. Registra-se que era visível durante o dia. Calcula-se que nessa aparição teve a cauda mais longa. Em 19 de maio de 1910 sua cauda teve uma amplitude angular de 105º (75º acima e 30º abaixo do horizonte). Infelizmente, semeou pânico: as pessoas acreditavam que se a cauda do cometa encos-tasse na Terra, seus gases venenosos matariam a todos. A aparição de 1985 não foi tão impressionante, infelizmente, pois só retornará em 2061.

8 . 3. m e t e o r ó i d e S , m e t e o r o S e m e t e o r i t o S

Meteoróides são os menores objetos do Sistema Solar. Ao atravessar a atmosfera terrestre em alta velocidade, esses objetos se incendeiam e ionizam as camadas superi-ores, que brilham. Podem apresentar cores variadas ou ainda persistência, dependendo da velocidade e da composição do meteoróide. A esse fenômeno luminoso dá-se o nome de meteoro ou estrela cadente.

Figura 89 - a tapeçaria de bayeux, obra de arte bordada entre 1070-1080, representa Cenas do Cotidiano dos nobres do Final do séCulo xi e retrata a vitória normanda na batalha de hastings (1066), que teve Como ConsequênCia a poste-rior Conquista normanda da inglaterra. neste treCho, o qual é parte das Cenas 16 e 17, podemos observar, à esquerda, haroldo, Coroado rei da inglaterra; ao Centro, algumas pessoas observam aterrorizadas o Cometa halley; a seguir um homem inForma a haroldo (no trono) a passagem do Cometa. na barra inFerior há sombras das embarCações nor-mandas que logo invadiriam o reino - o Cometa seria então um presságio Funesto do Futuro que aguarda o novo rei. (stein, 2009).

Figura 89 - imagens do Cometa halley de 1985: (a) da sonda giotto da esa - agênCia espaCial europeia. (b) a olho nú (nasa).

(a) (b)


C h u Va S d e m e t e o r o S

Os meteoros podem ser esporádicos, quando en-tram na atmosfera isoladamente. São, geralmente, frag-mentos de asteróides.

Quando vários meteoros, em um curto espaço de tempo, provém de um mesmo ponto do céu, têm-se as chuvas de meteoros. Isto resulta da passagem da Terra por uma região com muitos meteoróides.

Os cometas, por exemplo, ao ejetarem gases também ejetam detritos, os quais ficam no rastro do cometa. Durante o ano, periodicamente, a Terra cruza com a órbita de alguns cometas, produzindo chuvas de meteoros sempre na mesma época do ano.

A maioria dos meteoros tem diâmetro entre meio milímetro e meio centímetro. Os micrometeoritos, com dimensões inferiores a um décimo de milímetro, são ref-reados pela atmosfera, porém, não aquecem suficientemente para serem queimados, chegando até à superfície da Terra.

Meteoróides até 5 cm de diâmetro são completamente vaporizados na atmosfera. Entretanto, aqueles com diâmetro maior que 5 cm não são completamente vaporizados e podem chegar até o solo. Esse resíduo, não vaporizado, é chamado meteorito.

Co m p o S i ç ã o d o S m e t e o r i t o S

As partes internas de meteoróides, com diâmetros maiores que cerca de 25 cm, normalmente chegam intactas ao solo, o que nos permite estudar sua composição e sua origem. Aqueles com diâmetros intermediários, entre 5 e 25 cm, têm as crostas fundi-das e podem ter ou não sua parte interna intacta ao chegar ao solo.

Os geólogos e astrônomos estudaram a composição de cerca de 1.500 meteoritos, classificando-os em três grupos:

• Aerólitos: são meteoritos compostos por mate-riais rochosos.

• Sideritos: metálicos, compostos quase exclusiva-mente por ferro e níquel.

• Siderólitos: mescla de material rochoso e metá-lico.

A pequena quantidade de material radioativo con-tida em todos os meteoritos, permite sua datação, situ-ando entre 4,2 e 4,7 bilhões de anos os meteoritos que foram assim datados. Os meteoritos podem ser coleta-dos sem risco, pois, apesar de conter material radioativo, o nível de radiação é muito baixo para ser nocivo à vida.

Figura 90 - o maior meteorito já desCoberto no brasil é o bendegó, desCoberto na bahia, em 1784. ele pesa 5.360 kg e está em exposição no museu naCional no rio de janeiro. quando al-bert einstein esteve no brasil em 1925, visitou o bendegó.


Nome Mês Constelação

Quadrântidas Jan Bootes

Líridas Abr Lyra

Eta-Aquáridas Mai Aquarius

Delta-Aquáridas Jul Aquarius

Perseidas Ago Perseus

Oriônidas Out Orion

Táuridas Nov Taurus

Leônidas Nov Leo

Gemínidas Dez Gemini

Perseidas é uma chuva de meteoros, cujo radiante está em Perseu e é associada ao cometa Swift-Tuttle. Seu nome deve-se aos seus descobridores, os astrônomos norte-americanos Lewis Swift e Horácio Tuttle, em 1862. Mas foi o astrônomo italiano, Giovanni Schiaparelli, quem observou que os perseídeos vinham do rastro desse co-meta.

Esse cometa ficou famoso em 1993, pois as previsões que se tinha, é que seu bólido chocaria-se com a Terra no ano de 2112. Felizmente, a luz e o vento solares afastam o cometa da suposta rota de colisão com a Terra.

Leônidas é uma chuva de meteoros com radiante em Leão. Todo novembro, a taxa de estrelas cadentes pode ultrapassar 60 por hora. A maior chuva de meteoros ocorrida na história foi uma chuva de le-onídeos, que ocorreu em 13 de novembro de 1833, a qual pôde ser observada essencialmente em quase todo o hemisfério norte.

Figura 92 - FotograFia de um leonídeo, obtida em 18 de no-vembro de 2001, por dennis mammana em san diego – Cali-

Fórnia. mesmo atrás de uma Fina nuvem Cirrus, este meteoro é suFiCientemente brilhante para exCeder a luminosidade de

registro do Filme (Fonte: nasa).

r a d i a n t e

O radiante é o ponto de onde pare-cem surgir os meteoros. Os meteoros, na verdade, entram na atmosfera em diversos pontos, porém descrevem trajetórias para-lelas, por isso parecem surgir de um mesmo ponto. Efeito semelhante ao que se observa, em uma autoestrada, de convergência das faixas paralelas, de acostamento e de sepa-ração das mãos, por exemplo.

As chuvas de meteoros recebem os nomes dos seus radiantes. O sítio da Organização Internacional de Meteoros (www.imo.net) fornece um calendário detalhado dessas chuvas. As mais intensas são:

Figura 91 – radiante de um Cometa


C r at e r a S

Anualmente penetram na atmosfe-ra cerca de dez mil toneladas de matéria. Apenas 20% desse total chega ao solo. A formação de crateras de impacto é um fe-nômeno muito raro. Formações resultan-tes de grandes impactos, como a Cratera de Barringer no Arizona, Estados Uni-dos, e a de Araguainha, no Brasil, é um fenômeno ainda mais raro. Barringer foi a primeira cratera de impacto terrestre a ser reconhecida. Na década de 1920, frag-mentos do impacto do meteorito dentro da cratera foram identificados.

Entre as cidade de Araguainha e Ponte Branca, na divisa dos Estados de Goiás e Mato Grosso, está a cratera de um bólido que caiu na Terra a cerca de 300 milhões de anos. A cratera tem 40 km de diâmetro.

e X t i n ç ã o d o S d i n o S S a u r o S

Em 1982, uma publicação do físico estadunidense Luis Walter Alvarez, vence-dor do Prêmio Nobel de Física de 1968, e de seu filho Walter Alvarez, propôs que a extinção em massa, ocorrida a 65,5 milhões de anos, se deu em função do impacto de um asteróide com a Terra. Já havia uma evidência desse fenômeno catastrófico: em 1978 descobriu-se que o irídio, elemento raro no planeta Terra, mas encontrado com frequência em asteróides e cometas, está presente nas rochas que se formaram no fim do período Cretáceo. A descoberta de uma cratera, com cerca de 180 quilômetros de diâmetro, soterrada em Chicxulub, na península de Iucatã, México, constituiu-se em uma segunda evidência a favor dessa teoria.

A série de fatos que se seguiram ao impacto, prevista pela teoria, levaram à extin-ção de um grande número de espécies: uma grande quantidade de detritos foi arremes-sada ao espaço e entrou na órbita da Terra, ficando lá por longo tempo antes de cair; esses detritos impediam a luz do Sol de chegar até a superfície terrestre, diminuindo a produção fotossintética (vários herbívoros foram extintos por essa razão). Aos herbí-voros, sucederam-se os carnívoros, como consequência do desequilíbrio da teia trófica.

Incêndios em escala global, aumento de gases do efeito estufa, longos períodos de chuva ácida, o aumento da acidez e da temperatura dos oceanos, foram outras conse-quências prováveis da queda de tão grande bólido.

Estudos mais recentes indicam que a extinção pode ter ocorrido mais de 300 mil anos após o impacto de Chicxulub, colocando em cheque a teoria do grande impacto. Apesar disso, ainda é a mais aceita.

Figura 93 – Crate-ra esCavada por um

grande meteoro.


8 . 4 . o e S pa ç o i n t e r p l a n e tá r i o

O espaço interplanetário está permeado por poeira e gás ionizado, além de radia-ção eletromagnética e das magnetosferas do Sol e dos planetas.

A poeira interplanetária, composta por partículas microscópicas, tem uma den-sidade muito baixa: 5 partículas por centímetro cúbico nas proximidades da Terra, diminuindo com o quadrado da distância do Sol. O gás ionizado (plasma) provém do vento solar e é composto basicamente por prótons e elétros. A radiação eletromagnética é composta desde raios cósmicos a ondas de rádio.

As interações dos campos magnéticos solares e dos planetas com o vento solar são intrincadas. São essas interações, por exemplo, como foi visto, as responsáveis pela formação das belas auroras nos pólos do planeta Terra.


ossa viagem pelo Sistema Solar chega ao fim. Mesmo que, algumas vezes, não possamos compreender de imediato que importância pode ter

aquilo que aprendemos sobre o Universo, somos uma espécie em busca de conhecimento.Conhecer o Sistema Solar nos permite entender a Terra: seus movimentos, características e po-

tencialidades. Esse conhecimento deu ao homem sistemas de contagem de tempo, que permitiram o desenvolvimento da agricultura, da pecuária… A aeronáutica melhorou os sistemas de comunicação e de previsão do tempo. Conhecer o Sol nos permite prever tempestades magnéticas e sua influência sobre esses sistemas de comunicação.

Mas, principalmente, urge conhecer sobre a fragilidade do planeta frente à ação antrópica. A presença humana sobre a Terra pode estar por um fio, devido à queda de um meteoro ou à devastação das florestas. Ou, por outro lado, pode ser que estejamos no início de uma nova era. Uma era em que os avanços tecnológicos promovidos pela astronomia e aeronáutica, possam permitir não apenas uma melhoria nos meios de comunicação, mas uma comunicação fraterna entre os homens e o entendi-mento de nossas responsabilidades frente ao planeta.

Co n C l u S ã o

N


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