slc0654 - astronomia
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SLC0654 - ASTRONOMIA Aula 5 Profa. Dra. Manuela Vecchi 2o semestre 2015 HOJE VAMOS FALAR SOBRE O SISTEMA SOLAR Sistema Geocêntrico ( Ptolomeu, séc. II ) Lua Mer Vên Ter Sol Mar Júp Sat Esfera das estrelas fixas Sistema Heliocêntrico Mer Vên Ter Lua Mar Sol Júp Sat Ura Net Plu Sol Planetas • Os planetas do sistema solar são divididos em dois grupos principais: os telúricos, que recebem esse nome por serem semelhantes à Terra, e os jovianos, planetas com as características de Júpiter. • Os telúricos, Mercúrio, Vênus, Terra e Marte são de composição rochosa e bem menores que os jovianos, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno que são gigantes gasosos. Plutão, cuja órbita é próxima aquelas dos jovianos é, no entanto, mais parecido com os telúricos. • Vamos agora estudar com mais detalhes os corpos do nosso sistema solar, pela ordem em que se encontram em relação ao Sol. • As duas tabelas, de dados físico e de dados orbitais resumem as pricipais características de cada planeta. Características dos Planetas Telúricos Jovianos Mer Vên Júp Sat Ter Mar Ura Net Dis. orbital média (UA) Temperatura superf. média Massa (Terra=1) 0,39 - 1,52 -70 : +500 C 0,055 - 1,0 5,2 - 30,1 -200 : -100 C 14,5 - 318 Raio equatorial (Terra=1) Densidade média (g/cm3) Período de rotação (equador) 0,38 - 1.0 3,95 - 5,52 23,9h - 243 d 3,88 - 11,2 0,69 - 1,64 9,8 - 19,2 h Satélites conhecidos Sistema de anéis 0-2 não 8 - 30 sim Composição básica Rochoso Gás/líq/gelo Dados Físicos Planeta Diâmetro Dens. Méd. Temp. Méd. Mercúrio 4872 Km 5,43 g/cm3 250 °C Rochoso Vênus 12104 Km 5,25 g/cm3 447 °C Rochoso Terra 12756 Km 5,52 g/cm3 22 °C Rochoso Marte 6787 Km 3,94 g/cm3 - 70 °C Rochoso Júpiter 142800 Km 1,33 g/cm3 - 150 °C Gasoso Saturno 120536 Km 0,75 g/cm3 - 180 °C Gasoso Urano 51800 Km 1,29 g/cm3 - 210 °C Gasoso Netuno 49528 Km 1,71 g/cm3 - 213 °C Gasoso 2,08 g/cm3 2,03 g/cm3 2,1 g/cm3 -106 °C - 233 °C Rochoso Rochoso -243 °C Rochoso Planeta Anões Ceres 952 km Plutão ± 2351 km Eris ± 2400 km Composição Dados Orbitais Planeta Rotação Translação Dist. Méd. Sol Inclinação Mercúrio 59 dias 88 dias 57,9 milhões Km 7° Vênus 243 dias 225 dias 108,2 milhões Km - 2° Terra 23h 56min 365,5 dias 149,6 milhões Km 23° 27’ Marte 24h37min 686,98 dias 227,9 milhões Km 25° 3° 05’ Júpiter 09h55min 11,86 anos 778,3 milhões Km Saturno 10h13min 29,5 anos 1,42 bilhões Km 26° 44’ Urano 17h18min 84 anos 2,9 bilhões Km 98° Netuno 16h03min 164,8 anos 4,5 bilhões Km 28° 48’ 413,7 milhões Km 4° Planetas Anões Ceres 0,38 dias Plutão Eris 6,38 dias ? 4,6 anos 248 anos 557 anos 5,9 bilhões Km 120 ° 10,2 bilhões Km ? • Mercúrio é o planeta mais próximo do Sol. Ele é bem parecido com a nossa Lua: grande quantidade de crateras e ausência de atmosfera (exceto por uma extremamente rarefeita camada de hélio, provavelmente aprisionado do Sol). Isso pode ser explicado pelo fato de tanto a Lua como Mercúrio serem relativamente pequenos em relação aos outros planetas. Com tamanho reduzido, a força de gravidade também é menor e com isso seus gases escapam facilmente, não retendo portanto uma atmosfera. • A falta de atmosfera em um corpo o deixa sem proteção contra a queda, por exemplo, de asteróides ou fragmentos de cometas. Assim, esses corpos atingem livremente a superfície do planeta. Sem atmosfera, não existe vento e nem condições de existir alí chuvas ou outras formas de erosão. Por isso, as crateras formadas pelos meteoros permanecem intactas, podendo ser modificadas apenas por fenômenos de origem exterior ao planeta, como queda de outros meteoros, ou por ação vulcânica. Mercúrio - precessão orbital: 43”/sec ! - 176 dias desde um meio-dia até o seguinte. ! - gases ao redor: Na, He, H • Outro fato curioso sobre Mercúrio e a Lua é a alta diferença de temperaturas entre a região iluminada pelo Sol e a região não iluminada. Esse fato também é conseqüência da ausência de atmosfera nesses corpos: o calor não é armazenado e nem conduzido pela atmosfera, já que ela não existe. Por isso, temos diferenças de temperatura de cerca de 600ºC entre as regiões iluminadas e escuras do planeta. • A única sonda a tirar fotos de Mercúrio foi a Mariner 10, em 3 de novembro de 1973. Vênus é o segundo planeta a contar do Sol. Uma das características mais marcantes desse planeta é sua elevada temperatura média, cerca de 400 graus. Mesmo não sendo o mais próximo do Sol, Vênus é o planeta mais quente do sistema solar e a explicação é simples: a atmosfera do planeta é cerca de 92 vezes mais densa do que a nossa, e é constituída principalmente de CO 2 (gás carbônico), provocando um enorme efeito estufa no planeta. Vênus - rotação retrógrada de 243 dias ! - pressão de 90 atm ! - efeito estufa: atmosfera de CO2 ! - nuvens de H2SO4 ! - vulcões ativos até bem pouco tempo atrás • A alta densidade da atmosfera de Vênus é responsável pela enorme pressão na superfície no planeta, cerca de 90 vezes a terrestre, impossibilitando vida normal para qualquer ser-humano sem equipamento adequado: seríamos facilmente esmagados pela densa camada de ar sobre nossas cabeças. • Essa atmosfera também nos impede de vermos a superfície do planeta através de telescópios ou mesmo sondas que orbitaram o planeta. Conhecemos sua superfície graças à fotos tiradas pelas naves Mariner-9 e Mariner-10 e devido a mapeamentos por radar, revelando que o planeta possui um relevo semelhante ao nosso, apesar de não possuir água em forma líquida. • O movimento de Vênus ao redor do seu eixo de rotação é no sentido contrário ao de rotação da Terra; isso se chama movimento retrógrado. Terra Norte Eclítica Sul • Na terceira órbita mais próxima do Sol, encontramos o mais famoso corpo celeste entre a gente: o planeta Terra. • Nosso planeta se difere dos demais do sistema solar principalmente por possuir algo bem especial: a vida. É o único corpo celeste que conhecemos que comprovadamente abriga vida. Uma característica muito importante para a existência de vida aqui na Terra é outra peculiaridade de nosso planeta: a existência de grandes massas de água líquida, substância indispensável às formas de vida, pelo menos as fomas que nós conhecemos. A composição físico-química da atmosfera também desempenha papel importante na adaptação que a vida teve neste planeta ao longo dos milhões de anos de evolução. A Terra apresenta também relevo bem variado e em constante transformação, por apresentar atmosfera bem dinâmica, vulcões em atividade e placas tectônicas em movimento. É a combinação das várias características terrestres que a tornam tão especial para a vida: aqui nós encontramos as condições ideais para sobrevivermos, como a temperatura bem amena e sem grandes variações, pois a atmosfera e as grandes massas de água ajudam a reter a energia fornecida pelo Sol. Outro fator importante é a inclinação de seu eixo de rotação, pois esta é a principal causa das estações do ano, fenômeno muito importante para a manutenção de nosso ecossistema. Em órbita de nosso planeta está a Lua, nosso satélite natural. Como já foi dito, ela tem características bem parecidas com Mercúrio, por também não possuir atmosfera. No entanto, a temperatura máxima na Lua é bem menor que a de Mercúrio, já que ela está bem mais afastada do Sol do que aquele planeta. A Lua tem cerca de um quarto do diâmetro da Terra, ou seja, é um satélite muito grande comparado ao corpo que orbita. Nosso satélite é relativamente grande e brilhante no céu por ser o objeto celeste mais próximo de nós: está a cerca de 380 mil km de distância da Terra, contra os 150 milhões do Sol. A Lua é formada por praticamente os mesmo minerais encontrados aqui na Terra, e sabemos isso graças às amostras que os astronautas trouxeram de lá. Lua - origem: colisional ! - 3500 Km de diâmetro ! - densidade: 3.3 g/cm3 ! - rotação síncrona: só vemos 59 % da sua superfície ! - a Lua se afasta da Terra e rotaciona mais lentamente ! - última missão: 1972, Apolo 17 ! QUANTO DEMORA PARA IR ATE’ A LUA ? • A órbita da Lua em torno da Terra é elíptica. No perigeu - a sua maior aproximação - a lua é 363,104 quilômetros. No apogeu - a maior distancia - a lua é 405.696 km da Terra. Em média, a distância da Terra à Lua é de cerca de 384.400 km. • As missões Apollo levaram cerca de três dias para chegar à lua. Mas a viagem mais rápida para a lua era a sonda New Horizons, que passou perto da lua em apenas 8 horas 35 minutos a caminho de Plutão. 23 Distanciando-se mais do Sol, encontramos o quarto planeta, Marte, o “planeta vermelho”. Seu nome, do deus da guerra romano, se deve exatamente a sua coloração (cor de sangue). Apesar de boatos antigos, de que poderia existir uma civilização marciana, nada disso é verdade. Hoje em dia sabemos que Marte é na verdade um grande deserto, e a única coisa que encontramos lá, além de rocha e areia, é gelo. Como se não bastasse a maioria do gelo encontrado em Marte é gelo de dióxido de carbono, existindo uma quantidade bem menor de gelo de água. Marte - planeta enferrujado ! - atmosfera com 95 % CO2 e 0.03 % de água ! - os maiores vulcões : 24 Km de altura ! - 2 satélites: Fobos (25 Km) e Deimos (15 Km) ! - calotas polares ! - tempestades de areia QUANTO DEMORA PARA IR ATE’ MARTE ? • Demora 240 dias (8 meses). • Se um grupo de astronautas chegam ate’ Marte, depois de um mês eles devem estar de volta para Terra . • Porque ? 26 • A atmosfera, bem rarefeita, é composta basicamente por dióxido de carbono, mas também possui vapor de água. A cor do céu marciano depende da quantidade de poeira em suspensão na atmosfera, mas sua coloração constantemente avermelhada vem da presença de óxido de ferro (ferrugem) em sua superfície. • Como no planeta existe muita rocha e areia, e também ventos violentos, são comuns tempestades de areia gigantescas: a poeira chega a cobrir o planeta praticamente inteiro em determinadas épocas do ano. • Existem formações interessantes no planeta: um gigantesco vulcão com 3 vezes a altura do monte Everest, e um vale com cerca de 8 km de extensão. • Marte tem duas luas: Phobos, com 22 Km de diâmetro, e Deimos com 14 Km. • Depois da órbita de Marte temos um anel de asteróides. Esses corpos são pedaços de rochas espalhados de formatos e tamanhos variados, girando em torno do Sol. • Existem dois tipos principais de asteróides: o tipo S, formado por silicatos, e o tipo C, formado por carbonáceos, sendo por isso bem negros. Os asteróides do tipo S localizam-se em órbitas mais próximas do planeta Marte, e os do tipo C em órbitas mais próximas do planeta Júpiter. • Cerca de 100.000 asteróides são catalogados no cinturão. No entanto, eles estão bem espalhados na órbita, e assim a densidade de asteróides no cinturão é baixa, e não representa perigo para as sondas espaciais que eventualmente precisem cruzar o cinturão para atingir os planetas exteriores (planetas além de Marte). ! Asteróide Ida e seu satélite Dactyl Ceres - planeta anão A maioria dos asteróides está localizada entre a órbita de Marte e Júpiter, no que chamamos de cinturão de asteróides. Duas são as teorias principais que tentam explicar a origem do cinturão. Uma delas diz que existia ali um planeta que por algum motivo se desintegrou em milhares de fragmentos: os asteróides do cinturão. No entanto, há os que afirmam que na veradde o cinturão é um planeta que não se formou. Apesar de milhares, se juntássemos a massa de todos os asteróides, teríamos cerca de metade da massa da Lua. Assim, esses objetos não teriam tido força suficiente para se unirem em um só corpo formando um planeta. Asteróide ou Planetóide Mer Vên Ter Lua Mar Sol Júp Net Plu Sat Ura Comparação Diâmetros (km) Lua : 3.500 Plutão: 2.300 Ceres: 1.000 • Júpiter, o quinto planeta, é o maior deles com cerca de 11 vezes o diâmetro da Terra, ou seja, mais de 1300 vezes o volume de nosso planeta. É um dos gigantes gasosos, por ser grande e constituído principalmente por gás. • Apesar do seu enorme volume, tem apenas 318 vezes a massa da Terra, ou seja, sua densidade é bem menor do que a do nosso planeta, cerca de 1/4 da nossa. Isso acontece porque Júpiter, assim como o Sol, também é constituído basicamente de hidrogênio e hélio, dois gases leves. • Júpiter na verdade é quase um sol, só que sem massa suficiente para que aconteça em seu interior as reações de fusão nuclear presente nas estrelas (a serem estudadas em aulas futuras). Se Júpiter fosse maior, ele “acenderia”, ou seja, começaria a brilhar como uma estrela, graças as já mencionadas reações de fusão nuclear. • Os anéis de Júpiter foram descobertos pela nave Voyager 1. Ele mede cerca de 30 Km de espessura e seu diâmetro externo é de 1.8 vezes o diâmetro de Júpiter. Júpiter - 1300 volumes terrestres ! - 71 % de toda massa planetária ! - atmosfera de H, He, amônia, metano ! - rotação de 9:50 horas ! - muitas luas: Io: vulcões ativos Ganimedes: diam. 5200 Km) - anéis: 100 vezes menos brilhante que o de saturno( esp. 30 Km) ! - Grande Mancha Vermelha É notável as diversas faixas equatoriais coloridas em diferentes partes da atmosfera do planeta, com diferentes profundidades. Em ordem decrescente de altitude temos as faixas vermelhas, brancas, marrões e azuladas. Há uma região na atmosfera onde se vê a Grande Mancha Vermelha, um enorme furacão com cerca de quatro diâmetros terrestres, e observada pela primeira vez há cerca de 300 anos por Galileu; não há previsão de quando irá acabar. Ela é um exemplo da complexa atmosfera de Júpiter, turbulenta e constituída por muitas nuvens diferentes. Júpiter possui muitas luas, sendo a última contagem estando em trinta. As principais, são Io, Europa, Ganimedes e Calixto. São grandes e foram observadas até mesmo por Galileu com sua luneta rudimentar. A lua Io é cheia de vulcões, cujas erupções podem ter dado origem ao tênue anel em volta de Júpiter (100 vezes menos brilhante que o anel de Saturno). Luas Galileanas Satélites de Júpiter ( Galileu, séc. XVII ) Júpiter Dia 1 Dia 2 Dia 3 Dia 4 Dia 5 Os satélites giram em torno de Júpiter, e não da Terra! A cerca de 1.400.000.000 Km do Sol (9.5 u.a.) encontra-se o sexto planeta, Saturno, famoso por seus anéis. Saturno é um gigante gasoso, como Júpiter, e também é composto basicamente por hidrogênio e hélio. Acredita-se que o planeta tenha um núcleo sólido, porém pequeno, envolto por uma camada líquida de hidrogênio. Uma das características mais interessantes de Saturno é a sua densidade média, menor que a da água e por isso se pudéssemos colocá-lo num oceano ele boiaria. As duas teorias mais aceitas sobre a formação dos anéis é que (1) eles teríam se formado junto com o planeta durante o nascimento do sistema solar. Outra, (2) é que uma lua teria se aproximado muito de Saturno e teria se fragmentado (força de maré) dando origem às partículas dos anéis. Luas pastoras ajudam a manter as partículas confinadas nos anéis. Saturno - 79 % H, 19 % He amônia, metano ! - densidade: 0.75 g/cm3 ! - Titan: lua com atmosfera ! - anéis e luas pastoras ! - rotação: 10 horas ! - raio: 9.4 terrestre O próximo planeta depois de Saturno é Urano. Esse sétimo planeta apresenta coloração azul-esverdeada, devido à presença principalmente de metano, além de grande quantidade de hidrogênio e hélio característica dos gigantes gasosos. Seu núcleo, diferentemente dos de Júpiter e Saturno, é bem mais denso, e mede cerca de 10.000 Km. O planeta possui seu eixo de rotação bem inclinado, com cerca de 82,5 graus: o planeta está praticamente “deitado” na eclítica. Esse fato faz com que apenas uma parte do planeta seja iluminada pela luz solar, enquanto outra permanece por até 42 anos na escuridão (seu período de translação é de 84 anos), provocando no planeta grandes mudanças de circulação atmosférica, alterando, assim, os fenômenos metereológicos. Seus anéis foram descobertos em 1977 daqui mesmo da Terra. Duas luas de Urano são particularmente importantes para estabilizar as órbitas dos anéis (luas pastoras). Urano - W. Herschel, 1781 (visto em 1690) ! - 1977 : anéis ! - dezenas de luas ! - rotação: 17 horas ! - massa: 14.5 terrestre ! - anéis O próximo gigante gasoso é Netuno. Apesar de ter cerca de 60 volumes terrestres, é o menor dos gigantes gasosos. É bem parecido com Urano, contendo hidrogênio, hélio e metano (que dá a cor azulada) na atmosfera. Seu núcleo é sólido com cerca de 14.000 Km de diâmetro. Os ventos em Netuno são os mais rápidos do Sistema Solar, cerca de 2400 km/h. Sua atmosfera também é turbulenta mostrando um grande redemoinho, conhecido por olho negro. Em 1843 o recém astronomo Adams previu a existência de Netuno devido às perturbações existentes na órbita de Urano. Seus cálculos no entanto não foram levados muito a sério, embora corretos. Na mesma época o já famoso astronomo Leverrier também fez a mesma predição e a enviou a Galle, do Observatório de Berlin, que em apenas trinta minutos de observação achou Netuno onde previsto. Galileu, em 1612 e 1613, desenhou Netuno como se fosse uma das estrelas de fundo das luas de Júpiter. Netuno - 1800: predição baseada em perturbações sobre Urano ! - 1846: Adans e Leverrier -> Galle ! - Galileu (1612-13) viu como estrela ! - Grande Mancha Escura ! - anéis: em segmentos ! - satélites: Triton está caindo Além dos planetas e suas luas, os Cometas são os objetos mais importantes do Sistema Solar. São nada mais que rochas, formadas principalmente por gelo, que orbitam o Sol normalmente a distâncias enormes, em órbitas localizadas além de Plutão. No entanto, pode acontecer alguma perturbação gravitacional numa dessas rochas e elas caem para órbitas interiores a dos planetas, sempre passando bem perto do Sol. Isso faz com que o calor vá derretendo parte dessa rocha, liberando gases e assim formando-se a cauda do cometa: gelo que está sendo sublimado do núcleo. Essa cauda sempre aponta para longe do Sol, pois as próprias partículas que o Sol lança ao espaço (vento solar) empurram a cauda para essa direção. O mais famoso dos cometas é o de Halley (…, 1910, 1986, …), nome em homenagem ao astrônomo Edmund Halley que baseado na recém teoria da gravitação de Newton identificou e previu quando e onde esse cometa retornaria Plutão – Planeta Anão - 1930 Tombaugh achou Plutão nas fotos de Lowell de 1905. ! - diâmetro de 2300 Km ! - distância: 39.4 u.a., 6 bi Km ! - translação: 248 anos ! - rotação: 6.3 dias ! - densidade: 2 g/cm3 ! - Caronte, 1978: 57 % de Plutão 1.3 g/cm3 Plutão é planeta anão e é muito frio nesse local do Sistema Solar. Está tão distante do Sol que seu período de translação é de 248 anos. É tão pequeno que chega a ser menor do que nossa Lua. Forma com Caronte (planeta anão), com cerca de metade do diâmetro de Plutão, um duplo planeta. Por isso, os astrônomos consideram que Plutão e Caronte formam um sistema planetário duplo. No entanto, a densidade de Plutão é cerca de 2 g/cm3, enquanto de Caronte é apenas 1.3 g/.cm3 Ou seja, um não é pedaço do outro. Pouco se sabe sobre Plutão, no entanto, quando ele está mais próximo do Sol, seus componentes químicos que estavam congelados na superfície evaporam, formando uma fina atmosfera. Mas quando o planeta está mais longe do Sol em sua órbita, sua atmosfera chega a congelar por completo. Nem sempre Plutão é o mais afastado planeta do sistema solar. De Janeiro de 1979 a Março de 1999 foi Netuno. Até 2226 o último planeta será Plutão. QUANTO DEMORA PARA IR ATE PLUTÃO ? • Os planetas viajam em órbitas elípticas em vez de círculos perfeitos, e por isso as distâncias entre eles estão mudando constantemente. No seu mais distante, quando os dois corpos estão nos lados opostos do Sol um do outro, Plutão encontra-se 7,5 mil milhões de quilómetros da Terra. No seu mais próximo, os dois são apenas 4,28 bilhões quilômetros de distância. • A Missão New Horizons da NASA é a única missão definida para visitar Plutão. Lançada em janeiro de 2006, chegou ao sistema de Plutão-Caronte em Julho, 2015, mais de 9 anos depois de deixar a Terra. 47 Éris – Planeta Anão -Descoberto em 2003 com o nome Provisório de 2003 UB313 ! - diâmetro de 2400 km ! - distância: 38 ua. a 98 ua. 10,2 bi Km ! - translação: 557 anos ! - rotação: ? dias ! - densidade: 2,1 g/cm3 ! - Satélite: Disnomia Temos nessa figura uma comparação entre os tamanhos do Sol, da Terra e da Lua. O Sol tem cerca de 109 raios terrestres: é muito maior que nosso planeta que tem cerca de 12000 Km de diâmetro. A Lua, um quarto do diâmetro da Terra, é menor, mas um tamanho consideravelmente grande para um satélite natural, e por isso o sistema TerraLua para alguns astrônomos é considerado um sistama planetário duplo. Cometa West Tamanhos comparados Sol Lua Terra O tamanho do Sol é 109 vezes maior que o da Terra Sistema Solar Unidades de distância Terra 384.000 km ~1 s.l. Lua 300.000 km/s Sol 150.000.000 km = 1 UA ~8,25 min.l. 9,5 trilhões de km 1 ano-luz = 1 a.l. = 63.240 UA No slide temos uma figura que ilustra as órbitas dos planetas em torno do Sol. Elas são, como já sabemos, elípticas, mas existe outro detalhe: elas não são coplanares. Isso significa que cada planeta orbita o Sol em planos diferentes. Existem planetas com planos bem próximos entre si, mas podemos perceber que Plutão gira em torno do Sol em uma órbita bastante inclinada, diferente dos outros planetas. As inclinações dos eixos de rotação de cada planeta em relação ao plano da eclítica, ou sua obliquidade, também diferem de um para outro. Observe no slide como Mercúrio e Júpiter tem eixos bem perpendiculares ao plano da eclítica. Já Urano e Plutão tem eixos praticamente sobre a eclítica. Vênus tem seu eixo praticamente perpendicular ao plano da eclítica mas veja que sua rotação é contrária àquela da Terra; seu movimento é retrógrado. Órbitas não coplanares Plutão Terra Sol Eclíptica Falamos em tamanhos e distâncias no Sistema Solar, mas você sabe quanto vale o raio da própria Terra? Ou, complicando um pouco, como você faria para medí-lo? Uma das medidas mais antigas do raio da Terra que conhecemos foi a utilizada por Eratóstenes, ainda no século IV antes de Cristo. Eratóstenes ficou sabendo que em determinado dia do ano era possível ver os raios solares incidindo no fundo de um poço na cidade de Siena. Para que isso acontecesse, os raios solares deveriam estar incidindo ali perpendicularmente ao solo. Na época de Eratóstenes já se sabia que a Terra era redonda. Uma das evidências era a que um navio vai sumindo aos poucos ao se afastar do continente. Outra prova é a sombra circular da Terra sobre a Lua durante um eclipse lunar. Obliquidade Esfericidade da Terra Se fosse plana o navio não desapareceria Mas o o navio desaparece! Esfericidade da Terra Lua Cheia Durante um eclipse lunar vemos a sombra da Terra projetada na Lua Lua Sombra da Terra • Dizem que Eratóstenes nesse dia mediu o ângulo de incidência • • do Sol em Alexandria, e obteve o valor de 7,2 graus. Medindo a distância entre Siena e Alexandria, L na figura, obtêm-se o raio da Terra através de um cálculo simples: se o ângulo de incidência dos raios solares em Alexandria era de 7,2 graus, o ângulo formado pelas cidades de Alexandria e Siena também deveria ser de 7,2 graus. A partir daí, ele usou uma regra de três para obter o raio da Terra: se para 7,2 graus a distância é L, para 360º (uma volta inteira) o valor seria o de uma volta em torno da Terra. E para descobrirmos o valor do perímetro de um círculo, podemos usar a fórmula 2πR,onde R é o raio da esfera - o raio terrestre, no nosso caso. O valor obtido por Eratóstenes apresenta um erro de aproximadamente 15 % do valor atual (é difícil precisar esse erro já que não sabemos ao certo o valor da unidade de distância usada na época, o stadio). Raio da Terra ( Eratóstenes, séc. IV a .C. ) 7,2 Alexandria 360 ____ 2π R 7,2 ____ L L R 7.2 Siena Terra Raios de Sol Distâncias no Sistema solar Sistema Terra - Lua Terra-Lua 380.000 km 1segundo- luz 384.000 km ~ 1 s.l. Terra-Sol 150.000.000 km 8m15s luz Plu Jup Mer Sat Vên Ter + Lua Mar Ura Net Sistema Solar Terra-Sol 150.000.000 km 8 min-luz Plu Jup Sat Estrela mais próxima, α-centauro, 4 anos-luz Mer Vên Ter + Lua Ura Mar S. Solar α-centauro Net Sol-Plutão 6.000.000.000 km 5 horas-luz Sol no centro Como já foi dito, antigamente o modelo mais aceito para explicar a distribuição dos planetas era o sistema geocêntrico: a Terra estava no centro do universo, com os planetas e o Sol girando em torno dela, e as estrelas estavam fixas em uma esfera além da órbita dos planetas. No entanto, nós já sabemos que esta não é a representação mais adequada. Os planetas do sistema solar encontram-se distribuídos segundo o modelo heliocêntrico: o Sol está no centro do sistema, e todos os planetas giram em torno dele em órbitas elíticas. No entanto, essas órbitas são praticamente circulares, com excessão de Plutão, cuja excentricidade é tão acentuada que sua órbita cruza a de Netuno e por vezes este passa a ser o último planeta do sistema solar. Atualmente (2001), o planeta mais distante do Sol é mesmo Plutão. Em 2215 Netuno voltará a ser o último. A estrela de nosso sistema planetário é o Sol, e por isso damos ao sistema o nome de Sistema Solar. O Sol brilha devido à reações de fusão nuclear em seu núcleo, transformando hidrogênio em hélio. Para que essas reações aconteçam a temperatura deve ser muito elevada, e por isso o núcleo do sol tem uma temperatura de cerca de 15000000ºC. Estudaremos mais o Sol futuramente. Já sabemos que o Sol é uma estrela, mas por que ele brilha mais que as outras? Essa é fácil! Ele brilha mais para nós, pois está muito mais perto que as outras estrelas que vemos no céu. O Sol está a cerca de 150 milhões de quilômetros da Terra, ao passo que a segunda estrela mais próxima de nós, a Próxima do Centauro, está a cerca de 40 trilhões de quilômetros. Estando a distâncias tão grandes, é natural que as outras estrelas brilhem menos. O Sol é bem maior que todos os planetas: tem cerca de 109 raios terrestres e representa 99,87% de toda a massa do Sistema Solar. Comparação de tamanho entre os planetas. A foto mostra os planetas e o Sol, em uma montagem em que foram colocados lado a lado para comparação de tamanho. Os tamanhos dos planetas estão em escala, mas não as distâncias. Os planetas aparecem na ordem em que se encontram no Sistema Solar: de Mercúrio, mais próximo do Sol, até Plutão, o mais distante. É curioso observar que Plutão aparece na foto acompanhado de sua lua, Caronte. Ao estudarmos o universo como um todo, as unidades de medida convencionais tornam-se inconvenientes para nós dada as grandes dimensões envolvidas no estudo do cosmo. Devemos, então, adotar unidades de medida mais práticas que possam representar com facilidade grandes distâncias. Os astrônomos costumam usar duas unidades para representar distâncias: a unidade astronômica (UA), e o ano-luz (AL). A unidade astrômica foi convencionada como sendo a distância entre o Sol e a Terra: 150 milhões de quilômetros. O ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano: 9,5 trilhões de quilômetros. Observe que, apesar do nome “ano-luz” dar a impressão de se tratar de uma unidade de tempo, ela é na verdade uma unidade de distância. Por razões práticas, costuma-se usar a unidade parsec, que equivale a 3.26 anos-luz (a unidade parsec está ligada à medida de paralaxe de estrelas). Com nossas novas unidades em mãos, vamos usá-las em algumas distâncias conhecidas: a distância da Terra à Lua é de 384.000 km ou 1,3 segundo-luz. A distância da Terra ao Sol, ou 1 UA, equivale a 8,25 minutos-luz (se o Sol se apagasse neste momento só saberíamos daqui a 8,25 minutos). Do Sol a Plutão temos cerca de 6 bilhões de Km, ou, 5.3 horas-luz. A estrela mais próxima da Terra, depois do Sol, está a 4.2 anos-luz, ou seja, cerca de 1010 Km. Ela faz parte do sistema triplo de alfa do centauro. Distâncias no Sistema Solar Para efeito de comparação vamos colocar juntas as distâncias importantes no Sistema Solar. A distância da Terra à Lua é de aproximadamente 380.000 km, ou 1.3 anos-luz. Já Terra e Sol distam 150.000.000 Km, ou 8 minutos luz. A borda do Sistema Solar, ou seja, o último planeta, está a cerca de 6 bilhões de Km, ou 5 horas-luz. A estrela mais próxima do Sol chama-se Próxima do Centauro, e é uma das estrelas do sistema triplo de Alfa do Centauro. Ela dista 4.3 anos-luz do Sol! Ou seja, se o sistema solar em si é um grande vazio, podemos dizer também que está praticamente isolado do restante do universo.
