Orbita da Lua em volta da Terra: altura das marés e eclipses

Assumindo a complexidade do movimento da Lua em torno da Terra, numa trajetória que (não de forma constante mas evolutiva) estará (presentemente) inclinada cerca de 5º em relação ao plano da eclítica. Assim a Lua, aparece-nos no horizonte, quando se encontra mais alta com uma altura próxima do ângulo complementar da latitude do observador à superfície da Terra (pois a sua órbita desvia-se apenas os referidos 5º relativamente à órbita da Terra). Não é este o tipo de “problema” que se pretende aqui resolver… Destacam-se apenas alguns fenómenos significativos, consequências da existência do “nosso” satélite natural e da gravitação universal: marés e eclipses.

Fig. 4.10 - Créditos: Roy, 1989, Pág. 47 - Marés vivas e marés “amortecidas”

Fig. 4.11 - Créditos: Moche, 2002, Pág. 96 Coroa solar observável durante um eclipse

Imaginando a Terra coberta por água, faz sentido, do ponto de vista gravitacional, que este fluido forme um “bojo” em direção

à Lua e que é simétrico no lado oposto devido às denominadas "forças de marés”1_{. Ocorrem duas}

“marés altas” em cada 24 horas e 50 minutos (Roy e Clarke, 1989) que são

consequência da

composição dos

movimentos da rotação da Terra, conjugado com o da Lua em volta da Terra e, por último, deste sistema Terra – Lua em volta do Sol. Adicionando-se a influência gravitacional do Sol à da Lua (figura 4.10), quando os 2 astros

estiverem tanto em conjugação (Sol – Lua - Terra) como em oposição (Sol – Terra - Lua) relativamente à Terra, produzirão spring tides “marés vivas” (interferência gravitacional construtiva no lado esquerdo da figura 4.10). Pelo contrário quando as interações gravitacionais tiverem direções perpendiculares a interferência será destrutiva e as marés serão “amortecidas”, neap

tides (representadas no lado direito da figura 4.10).

Os eclipses solares proporcionam a visualização e o respetivo estudo da coroa que em circunstâncias “normais” está “oculta” à visão e mesmo a outros meios de deteção devido à emissão contínua de luz. O astrónomo Pierre Janssen (em 1868, segundo o site

http://www.chemistryexplained.com) terá examinado a luz da coroa solar

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Fig. 4.12 - Créditos: Roy e Clarke, 1989, Pág. 55 - Eclipses solares: total e anular

durante um eclipse total do Sol que propositadamente foi observar à India. As riscas espectrais encontradas na Cromosfera, camada de gás acima da Fotosfera (parte visível da superfície da estrela) não podiam na altura ser atribuídas a nenhum elemento conhecido na Terra, mas que teria de existir no Sol! O elemento cujo nome provem da palavra grega helios que significa "sol" foi descoberto apenas cerca de 30 anos mais tarde pelos Químicos, entretanto impelidos pela descoberta astronómica; o Hélio estava contido em pequenas quantidades em certos minérios na Terra.

A Lua é claramente o objeto de maiores dimensões que, particularmente de dia, se pode interpor entre um observador terrestre e o Sol (!que obviamente nunca deve ser observado diretamente sem filtros ou proteções oculares!). É o que acontece num eclipse solar. Devido à ligeira excentricidade da sua órbita (ainda assim maior que a da Terra em volta do Sol) a Lua não tem sempre a mesma amplitude angular. Aliás o tamanho com que (empiricamente) observamos a Lua

em noites diferentes dependerá deste fator, mas também da extinção e “poluição” atmosféricas de cada instante… Há ainda o problema de a visualizarmos em termos relativos mediante os objetos da paisagem, o que pode criar a ilusão da Lua ter tamanhos

substancialmente diferentes (denominada "Ilusão de Ponzo"), o que na realidade não acontece. Há apenas ligeiras diferenças mas, por causa desse “tamanho angular” diferente, consequência duma distância efetivamente diferente à superfície da Terra, o eclipse do Sol poderá ser de um de dois tipos: total ou então anular (sinónimo de anelar i.e. em forma de anel).

Para haver eclipse total a Lua terá que estar, em pontos na sua trajetória ligeiramente elítica (de excentricidade 0,055 contra 0,017 da Terra) (fonte: Karttunen, et al., 2007) mais próxima da Terra (o mínimo é 356 400 km, contra um máximo de 406 700 km – distâncias ao centro da Terra) e por isso com maior tamanho angular (o máximo é 33,5’ quando o mínimo é 29,4’) (fonte: Karttunen, et al., 2007). O diâmetro angular do Sol (também variável) ronda os 32’, por isso precisamente dentro do intervalo que permite a ocorrência dos 2 tipos de eclipse!

Existe ainda a possibilidade de, qualquer um destes 2 tipos de eclipse ser observável, de acordo com a posição do observador, de uma forma parcial – o que constitui, de certo modo, um terceiro tipo de eclipse. Para existir eclipse total, o cone de sombra (umbra) provocado pela interposição da Lua deve cobrir, no limite mínimo, o ponto onde se encontra o observador na superfície da Terra (figura que não está à escala - 4.12 - na parte superior). Mas, se pelo contrário a Lua tiver um diâmetro angular menor que o do Sol, então (apenas) ocorre um eclipse parcial (figura que não está à escala - 4.12 - parte inferior). Em qualquer dos casos, se o observador que ocupa naturalmente um lugar à superfície da Terra estiver fora do cone de sombra (umbra) e apenas na “penumbra” então, qualquer um dos eclipses será apenas parcial. Ainda em qualquer das situações, e em função da relatividade dos movimentos da Terra e da Lua (cuja órbita como referido se encontra inclinada ligeiramente – 5º como referido – em relação à eclítica), qualquer dos cones de sombra varre um caminho em cima da Terra, uma “trajetória” de possíveis lugares de observação do eclipse (até que escapa da superfície da Terra). É unicamente na “Lua Nova” (conjunção Sol - Lua - Terra) que podem acontecer os eclipses solares. E é quando a sombra da própria Terra se projetar sobre o ponto da trajetória onde se encontre a Lua que acontecem os eclipses lunares.

Em suma e de forma global, qualquer tipo de eclipse constitui um fenómeno relativamente raro, principalmente devido à referida inclinação orbital. Assim ocorrem apenas um número reduzido total de eclipses: em média cerca de 7 por ano (4 ou 5 solares e 2 ou 3 lunares) mas, em alguns anos ocorrem apenas 2 no total (Roy e Clarke, 1989). Se adicionarmos as condições atmosféricas e as limitações geográficas dos locais para a observação, um eclipse é de facto uma efeméride digna de destaque e da atenção de todos.