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Sistema Solar: Terra e Lua.
Paulo Roberto – www.laboratoriodopaulo.blogspot.com
A Terra inteira é somente um ponto, e o lugar de nossa
habitação, apenas um canto minúsculo desse ponto.
MARCO AURÉLIO, IMPERADOR ROMANO, em
MEDITAÇÕES, LIVRO 4 (170 d.c.)
A Terra é o terceiro planeta mais próximo do Sol, o mais denso e o quinto maior
dos oito planetas do Sistema Solar.
A Terra é, até o momento, o único planeta conhecido no Sistema Solar
que reúne as condições necessárias para o desenvolvimento da vida.
O Planeta da vida
Coexistem na Terra milhões de espécies vegetais e animais, que constituem,
respectivamente, a flora e a fauna terrestres. A espécie humana é apenas
uma das mais de 30 milhões de espécies que ocupam o planeta.
Golfo do México. Dessa altura, todas as formas de vida são imperceptíveis.
Planeta Terra ou Planeta Água?
Forma e dimensões da Terra
Hemisfério Norte.
Hemisfério Sul.
Diâmetro equatorial: 12 756 km
Diâmetro polar: 12 713 km
Volume: 1.083.000.000.000 km3
Massa: 6.000.000.000.000.000.000.000 de kg
Temperatura e atmosfera: média de 15 °C graças ao efeitos estufa. Tal temperatura
permite que a água seja encontrada na Terra também nos três estados: sólido,
líquido e gasoso.
Gravidade: força com que um astro atrai os corpos em direção a seu centro. Essa
força influi no arranjo dos materiais: organiza as substâncias pela densidade, as
menos densas próximas à superfície e as mais densas próximas ao centro do planeta.
Na superfície terrestre, o ar, a água e as rochas se organizam dessa maneira.
Estrutura interna
A Terra apresenta um intenso campo magnético essencialmente
dipolar. Considera-se que o campo magnético terrestre seja
induzido pelo movimento de cargas eletrizadas no interior do
planetam, mais especificamente no núcleo externo.
Este campo protege a Terra das partículas carregadas do vento
solar, outro fator que ajudou no desenvolvimento de vida.
A Terra começou quando o Sistema Solar estava tomando forma, provavelmente dentro
de uma nuvem grande de gás e poeira em torno do Sol. As partículas que orbitavam o
Sol começaram a se unir em corpos maiores, conhecidos como planetésimos, que
continuaram a agregar-se em planetas maiores, o material "restante" deu forma a
asteroides e cometas.
O futuro do planeta está intimamente ligado ao do Sol. Como resultado de
uma acumulação contínua de hélio no núcleo do Sol, a luminosidade total
da estrela irá lentamente aumentar.
A luminosidade do Sol aumentará 10% ao longo dos próximos 1,1 bilhões de
anos e 40% ao longo dos próximos 3,5 bilhões de anos.
Os modelos climáticos indicam que o aumento da radiação atingindo a
Terra provavelmente terá consequências catastróficas, incluindo a perda
dos oceanos do planeta e da vida.
Movimentos da Terra
Observando o céu em uma noite estrelada, não podemos evitar a impressão de
que estamos no meio de uma grande esfera incrustrada de estrelas. Isso
inspirou, nos antigos gregos, a ideia do céu como uma Esfera Celeste.
Com o passar das horas, os astros se movem no céu, nascendo a leste e se pondo a oeste.
Isso causa a impressão de que a esfera celeste está girando de leste para oeste, em torno
de um eixo imaginário, que intercepta a esfera em dois pontos fixos, os Polos Celestes.
Na verdade, esse movimento, chamado movimento diurno dos astros, é um reflexo do
movimento de rotação da Terra, que se faz de oeste para leste.
Embora o Sol, a Lua, e a maioria dos astros, tenham nascer e ocaso, existem astros que
nunca nascem nem se põem, permanecendo sempre acima do horizonte.
Se pudéssemos observá-los durante 24 horas, os veríamos descrevendo uma
circunferência completa no céu, no sentido horário. Esses astros são
chamados circumpolares.
Os movimentos da Terra
A Terra, assim como os demais planetas do Sistema Solar está em
contínuo movimento: gira em torno de seu próprio eixo e orbita o Sol.
Seus movimentos provocam a alternância dos dias e das noites e
determinam as estações do ano.
Rotação da Terra
Quando a Terra gira sobre seu eixo,
como um pião, realiza o movimento
de rotação. Esse movimento é
contínuo, de oeste para leste, no
sentido anti-horário.
Uma importante consequência da rotação da Terra é a sucessão dos
dias e das noites. A Terra leva um dia solar, ou 24 horas, para realizar
um giro completo. A hora é, portanto, a 24ª parte desse período.
Translação da Terra
Ao mesmo tempo em que gira sobre seu próprio eixo, a Terra
viaja continuamente em torno do Sol, descrevendo uma órbita
elíptica. Uma órbita completa é feita em 365 dias, 5 horas e 48
minutos (1 ano, com 6 horas “a mais”), por isso a cada 4 anos
tem-se 1 dia a mais, o que caracteriza o ano bissexto.
A consequência mais importante da translação é que, ao longo do ano, os
raios solares incidem com intensidades diferentes sobre um determinado
local, o que origina as grandes zonas climáticas (quentes, temperadas e
frias) e a sucessão das estações (primavera, verão, outono e inverno). As
estações ocorrem de maneira invertida nos dois hemisférios: por exemplo,
quando em um é verão, no outro é inverno (e vice-versa). As mudanças de
temperatura ficam mais nítidas nas regiões temperadas.
Estações em
diferentes latitudes
O que causa as estações é o fato de a Terra
orbitar o Sol com o eixo de rotação
inclinado, e não perpendicular ao plano
orbital. O ângulo entre a inclinação do
eixo de rotação da Terra em relação ao
eixo perpendicular à eclíptica vale 23°27′.
Devido a essa inclinação, à medida que a
Terra orbita em torno do Sol, os raios
solares incidem mais diretamente em um
hemisfério ou outro, proporcionando mais
horas com luz durante o dia a um
hemisfério ou outro e, portanto,
aquecendo mais um hemisfério ou outro.
No Equador todas as estações são muito parecidas: todos os dias do
ano o Sol fica 12 horas acima do horizonte e 12 horas abaixo do
horizonte; a única diferença é a máxima altura que ele atinge.
Nos equinócios o Sol faz a passagem meridiana pelo zênite,
atingindo a altura de 90° no meio-dia verdadeiro. Nas outras datas
do ano o Sol passa o meridiano ao norte do zênite, entre os
equinócios de março e de setembro, ou ao sul do zênite, entre os
equinócios de setembro e de março.
As menores alturas do Sol na passagem meridiana são de 66,5° e
acontecem nas datas dos solstícios. Portanto a altura do Sol ao
meio-dia no Equador não muda muito ao longo do ano e,
consequentemente, nessa região não existe muita diferença entre
inverno, verão, primavera e outono.
À medida que nos afastamos do Equador, as estações ficam mais
acentuadas. A diferenciação entre elas torna-se máxima nos polos.
Nosso satélite natural: a Lua.
A Lua não tem atmosfera, embora água em forma de gelo tenha sido
detectada nos polos.
A temperatura média é de -23°C. Sendo a mínima de -233°C e a máxima de
123°C.
Na superfície lunar destacam-se dois
tipos de formações: extensões planas
de materiais escuros como o basalto,
chamadas mares; e terras elevadas,
montanhas, que são zonas de
tonalidade claras.
Assim como os outros planetas e satélites, a Lua apresenta
uma órbita elíptica.
Afélio: 405.700 km
Periélio: 363.100 km
Fases lunares
À medida que a Lua viaja ao redor da Terra ao longo do mês, ela passa por um ciclo de fases,
durante o qual sua forma parece variar gradualmente. O ciclo completo dura
aproximadamente 29,5 dias. Esse fenômeno é bem compreendido desde a Antiguidade.
Acredita-se que o grego Anaxágoras (˜ 430 a.C.), já conhecia sua causa, e Aristóteles (384 - 322
a.C.) registrou a explicação correta do fenômeno: as fases da Lua resultam do fato de que ela
não é um corpo luminoso, e sim um corpo iluminado pela luz do Sol.
Fases lunares
A face iluminada da Lua é aquela que está
voltada para o Sol.
A fase da lua representa o quanto dessa
face iluminada pelo Sol está voltada
também para a Terra.
Normalmente os astrônomos definem a
fase da Lua em termos de número de dias
decorridos desde a Lua Nova (de 0 a
29,5) e em termos de fração iluminada da
face visível (0% a 100%).
Lua Nova
Quando a Lua é nova dizemos que ela está em conjunção com o Sol. Nessa
ocasião os raios solares atingem a Lua "por trás" e, na Terra, nada vemos, pois os
dois astros estão na mesma direção.
Neste dia a Lua nasce às 6h da manhã e se 18h, aproximadamente. É a única
ocasião em que pode ocorrer um eclipse solar.
Durante os dias subsequentes, a Lua vai ficando cada vez mais a leste do Sol e,
portanto, a face visível vai ficando crescentemente mais iluminada a partir da
borda que aponta para o oeste, até que aproximadamente 1 semana depois temos
o Quarto-Crescente, com 50% da face iluminada.
Lua Quartocrescente
Cerca de sete dias e meio depois a Lua deslocou-se 90° em relação ao Sol e está na
quadratura ou primeiro quarto. É o quarto-crescente.
A Lua nasce ao meio-dia e se põe à meia-noite, aproximadamente. Seu aspecto é o
de um semicírculo voltado para o Oeste, assim, visto do hemisfério Sul, sua
aparência lembra a letra "C", de crescente.
Após esse dia, a fração iluminada da face visível continua a crescer pelo lado
voltado para o oeste, até que atinge a fase Cheia.
Lua Cheia
Passados 15 dias da lua nova dizemos que a Lua está em oposição ao Sol. É Lua Cheia. Os
raios solares incidem sobre o nosso satélite verticalmente e a Lua assume a forma de um
disco prateado, refletindo para a Terra cerca de 7% da luz que recebe do Sol.
Essa é a pior ocasião para observá-la ao telescópio. A Lua Cheia é visível durante toda a
noite, nascendo por volta das 18h e se pondo às 6h da manhã. Somente nessas noites
ocorrem os eclipses lunares.
Nos dias subsequentes a porção da face iluminada passa a ficar cada vez menor à medida
que a Lua fica cada vez mais a oeste do Sol; o disco lunar vai dia a dia perdendo um
pedaço maior da sua borda voltada para o oeste. Aproximadamente 7 dias depois, a
fração iluminada já se reduziu a 50%, e temos o Quarto-Minguante.
Lua Quartominguante
A Lua está a oeste do Sol, que ilumina seu lado voltado para o leste. A Lua
nasce meia-noite e se põe meio-dia.
O quarto-minguante é também conhecido como quarto-decrescente e visto do
hemisfério Sul a Lua realmente lembra a letra "D", de decrescente.
A Lua está aproximadamente 90° a oeste do Sol, e tem a forma de um semicírculo
apontando para o leste. Nos dias subsequentes a Lua continua a minguar, até
atingir o dia 0 do novo ciclo.
O intervalo de tempo médio entre duas fases iguais consecutivas é de 29d 12h
44 m (29,5 dias). Esse período é chamado mês sinódico ou lunação.
Planeta duplo?
Lua: 3500 km de diâmetro.
Terra: 12700 km de diâmetro.
Lado oculto da Lua
A duração do período de rotação da Lua é igual ao do período de translação
(27,3 dias) e, consequentemente, a Lua tem uma face sempre voltada para a
Terra e outra que não é visível do nosso planeta: a face oculta da Lua.
Rotação e translação demoram o mesmo tempo para serem completadas,
porque, ao longo de bilhões de anos, a interação gravitacional entre a Terra e
a Lua forçou essa sincronização. É o chamado acoplamento de maré.
The dark side of
the Moon!
Eclipses
Um eclipse é um evento astronômico que acontece quando um objeto celeste se
move para a sombra de outro.
O termo eclipse é usado com mais frequência para descrever um eclipse solar e
lunar. Entretanto, ele pode se referir a eventos além do sistema Terra-Lua.
Eclipses solares
Os eclipses solares ocorrem quando a Lua, em seu movimento de translação em torno da
Terra, passa à frente do Sol e cobre a luz, projetando um cone de sombra sobre a superfície
terrestre.
Nos locais que ficam essa sombra observa-se o eclipse total. A seu redor, onde existe uma
zona de penumbra, o disco solar é parcialmente visível; nessa região, observa-se um eclipse
parcial. Um eclipse do Sol só é visto no mesmo local da Terra a cada 360 anos (em média).
Eclipses lunares
Os eclipses lunares ocorrem quando a Terra se posiciona entre a Lua e o Sol. Nessas
condições a sombra da Terra cobre totalmente a Lua que, por não ter luz própria,
perde seu brilho e deixa de ser vista. Os eclipses são totais ou parciais dependendo
do quanto a Lua penetra no cone de sombra produzido pela Terra.
Os eclipses lunares são menos frequentes do que os Sol, mas quando
ocorrem são visíveis em grandes extensões do planeta Terra.
Hipóteses de formação da Lua
As camadas da Lua têm composição similar as da Terra. Indicando
que as duas tem uma origem comum.
4 teorias:
- Co-acreção: Terra e Lua se formaram ao mesmo tempo a
partir da Nebulosa Solar. Falsificável: A Composição química
dos dois mundos não são suficientemente similares.
- Fissão: Lua era parte da Terra até se separar da mesma devido
a sua rotação. Mas: Composição química não suficientemente
similar; eixos de rotação da Terra e de revolução da Lua não
são paralelos.
- Captura: Lua se formou em outro lugar do cosmos e foi
capturada pela gravidade da Terra. Mas: Composição
química similar demais e a captura de um corpo tão
grande é difícil de realizar.
- Colisão: Lua era parte da Terra e foi separada da mesma
por um impacto com algum objeto celeste do tamanho de
Marte. (Theia)
A última, colisão, é vista como a mais provável.
Efeito das Marés
Marés são as alterações do nível das águas do mar causadas pela interferência
gravitacional da Lua e do Sol (esta última com menor intensidade, devido à
distância) sobre o campo gravitacional da Terra.
Efeito das Marés
o Por causa da rotação da Terra e da revolução da Lua, estas elevações se
propagam pela superfície da Terra, causanda marés altas a cada 12 horas e 25
minutos, e marés baixas entre as marés altas.
o As marés também acontecem com a crosta da Terra, elevando o chão por 10 cm
durante maré alta.
Efeito das Marés
O Sol também aplica forças de maré
na Terra, menores que as devidas à
Lua.
Quando Terra, Lua e Sol estão
alinhados, durante lua cheia ou
nova, estas forças amplificam as da
Lua, causando marés extra altas e
baixas, chamadas marés de sizígia
(alinhamento) ou vivas.
Durante os quartos crescente e
minguante, elas reduzem as da Lua,
causano marés de quadratura ou
mortas.
Efeito das Marés
As marés se propagando pela Terra causam forças de fricção, que freiam
a rotação da Terra, tal que a duração de um dia aumenta por 0.0016 s
cada século.
O momento angular perdido pela Terra é transferido pra Lua,
aumentando a órbita desta, tal que ela se afasta da Terra por 3 a 4 cm
cada ano, e a duração do mês aumenta (mas a uma taxa menor que a
rotação da Terra).
Teoricamente, isto continua até que a rotação da Terra e a revolução da
Lua estejam sincronizadas. A chamada ressonância dos períodos.
Naquele momento, a Terra ficará sempre com o mesmo lado voltado pra
Lua. Visto da Terra, a Lua ficará sempre na mesma posição no céu.
O dia e o mês durarão o mesmo tempo de 47 dias atuais.
Efeito das Marés
Isto já aconteceu com a Lua há
um tempão, já que a Terra
também aplica forças de maré
nela, muito mais fortes.
Por isso, a Lua sempre mostra o
mesmo lado pra Terra.
Terra sobre o horizonte da Lua
O outro lado, o lado oculto, ou
negro ou escuro, só foi
observado por um satélite em
1959.
No Início a, Lua estava a 22 mil
km da Terra. Atualmente, a
distância evoluiu para 450 mil
km.
O lado oculto da Lua
Caminhando na Lua
O nosso satélite é o único corpo celeste visitado por humanos até agora.
Primeira visita em 20/07/1969: Neil Armstrong, Edwin Aldrin
e Michael Collins na espaçonave Apollo 11
6 visitas até dezembro 1972.
Desde então nunca mais voltamos.