A Terra e seus Movimentos
Quantos movimentos a Terra faz? Por incrível que pareça, o planeta Terra só faz um movimento, o seu próprio. Este movimento pode ser subdividido em suas diversas componentes. No entanto, não é possível falar do movimento da Terra como um movimento absoluto, é necessário antes fixar um referencial, isto é, um ponto fixo com relação a qual o movimento em questão será descrito. Os movimentos normalmente citados na maioria dos livros são na verdade as componentes do movimento terrestre tomando o Sol como referencial, entre eles:
1) A translação: componente devida ao fato de a Terra permanecer no sistema planetário que orbita a estrela Sol. O período desta componente é de aproximadamente 365 dias (ano sideral: 365d 06h 09min 10s), durante os quais a Terra descreve uma elipse (quase uma circunferência) em torno do Sol.
2) A rotação: componente do movimento da Terra que se refere a rotação em torno do seu próprio eixo. Tem período de aproximadamente 24 horas (dia sideral: 23h 56m 04s).
3) A precessão: a Terra não é um corpo rigorosamente esférico e regular; e também não é absolutamente sólido. O resultado disso é que o eixo da Terra efetua no espaço um movimento bastante complexo. O eixo de rotação da Terra descreve, vagarosamente, um cone em torno do eixo perpendicular ao seu plano órbital. Este movimento do eixo é chamado precessão. A variação da direção do eixo da Terra é de aproximadamente 50 segundos de arco por ano ou 360 graus em cerca de 26000 anos. O fenômeno não se realiza uniformemente, mas sofre oscilações periódicas (nutação). 4) A Nutação: o eixo da Terra sofre diversas oscilações pequenas em torno da sua posição média. Essa oscilação ou ondulação periódica é chamada de nutação do eixo terrestre. As oscilações devem-se ao fato das forças responsáveis pela precessão, aplicadas pelo Sol e pela Lua, mudarem continuamente de valor e direção. A nutação tem um período de, no máximo, 18,6 anos.
Se fixarmos, por outro lado, o centro de nossa Galáxia como referencial, será possível identificarmos mais uma componente do movimento terrestre:
5) A componente devido ao sistema solar orbitar o núcleo galáctico: o Sol arrasta seus planetas, cometas e asteroides em seu movimento ao redor do núcleo galáctico num movimento de duração estimada em 250 milhões de anos.
A Via Láctea, porém, não constitui todo o Universo conhecido. Ela pertence a um grupo de galáxias denominado como "Grupo Local". A nossa Galáxia se move com relação ao centro de gravidade deste grupo. Mas este grupo, como um todo, também se move na direção de uma grande concentração de massa, chamada genericamente de "Grande Atrator".
As estações do ano e a Lua
Prof. Thiago Paulin Caraviello
R = rotação P = precessão N = nutação
pág.2 Resumindo, o planeta Terra possui um único movimento que pode ser aberto em diversas componentes que irão depender do referencial escolhido.
As estações do ano
O início das estações do ano é marcado por fenômenos astronômicos chamados de solstício e equinócio que estão relacionados à incidência dos raios solares e à inclinação da Terra. Como a Terra efetua o movimento de translação com o seu eixo de rotação inclinado em relação ao Sol (cerca de 23,5o em relação a perpendicular do seu plano orbital entorno do Sol), a incidência de luz sobre os hemisférios é diferente. Em algumas épocas, o hemisfério Norte recebe mais luz que o hemisfério Sul, em outras o processo se
inverte.
O solstício representa a situação em que um dos hemisférios recebe a máxima radiação Solar, isto é, o Sol estará em seu auge ao Norte ou ao Sul (pontos a e c da figura ao lado). Esse fenômeno ocorre em dois momentos do ano, em junho e em dezembro.
Quando a incidência solar é máxima em um dos hemisférios, ocorre o solstício de verão. Já quando a incidência solar é mínima em um dos hemisférios, ocorre o solstício de inverno. O solstício de verão é caracterizado por ter a noite mais curta do ano. No solstício de inverno temos a noite mais longa do ano.
Hemisfério Norte Hemisfério Sul
Solstício de verão (a): tem início no mês de junho. O Sol incide perpendicularmente
sobre o Trópico de Câncer. - Datas: 20 e 21 de junho.
Solstício de verão (c): tem início no mês de dezembro. O Sol incide perpendicularmente
sobre o Trópico de Capricórnio. - Datas: 20 e 21 de dezembro. Solstício de inverno (c): tem início no mês de
dezembro. O Sol incide perpendicularmente sobre o Trópico de Capricórnio.
- Datas: 20 e 21 de dezembro.
Solstício de inverno (a): tem início no mês de junho. O Sol incide perpendicularmente sobre
o Trópico de Câncer. - Datas: 20 e 21 de junho..
O equinócio representa o posicionamento médio do Sol em relação à Terra, isto é, nenhum dos hemisférios está inclinado em relação ao Sol, estando incidindo seus raios diretamente sobre a linha do equador, iluminando, então, igualmente os dois hemisférios (pontos b e d da figura). Esse fenômeno ocorre em dois momentos do ano, em março e em setembro.
A ocorrência do equinócio dá início à primavera e ao outono. Em razão da mesma intensidade dos raios solares em ambos os hemisférios, os dias e as noites possuem a mesma duração.
Hemisfério Norte Hemisfério Sul
Equinócio de primavera (d): tem início no mês de março.
- Datas: 20 e 21 de março.
Equinócio de primavera (b): tem início no mês de setembro.
- Datas: 22 e 23 de setembro. Equinócio de outono (b): tem início no mês
de setembro.
- Datas: 22 e 23 de setembro.
Equinócio de outono (d): tem início no mês de março.
pág.3 As estações do ano são resultado do eixo de inclinação da Terra e ao movimento de translação da Terra entorno do Sol. Por causa da inclinação em relação ao plano orbital, a incidência solar não é igual para os dois hemisférios.
Essa maior ou menor insolação em cada hemisfério é responsável pela existência das estações do ano, que não ocorrem simultaneamente em cada um deles. Enquanto no hemisfério Norte é inverno; no hemisfério Sul, é verão. Da mesma forma que, enquanto no hemisfério Norte é primavera; no hemisfério Sul, é outono, e vice-versa.
Os fenômenos astronômicos solstício e equinócio marcam o início de cada estação em cada hemisfério. Quando o Sol atinge seu limite máximo ao Norte ou ao Sul, ocorrem os solstícios de verão e inverno. Quando o Sol incide sobre a linha do equador, estando em seu posicionamento médio, ocorrem os equinócios de primavera e outono.
A Lua e seus movimentos
A Lua é o único satélite natural da Terra e, de fato, um satélite bem interessante, já que é o mais massivo (comparativamente ao seu planeta) satélite do Sistema Solar. Também é o corpo celeste mais próximo da Terra. O valor atual de sua distância varia de 356 800 km a 406 400 km, com um valor médio de 384 00 km.
O plano da órbita da Lua em torno da Terra tem uma inclinação de 5,2o em relação ao plano de translação da Terra ao redor do Sol.
O diâmetro aparente médio da Lua é de aproximadamente 0,5o (0,518°), de onde se deduz o seu diâmetro: 3 476 km (D = 384 000 km × sen 0,518o). Sua massa é de 7,36.1022 kg que corresponde a 1/81 da massa da Terra.
Dentre os vários movimentos da Lua, temos: rotação em torno de seu próprio eixo, revolução em torno da Terra e translação em torno do Sol junto com a Terra.
Uma característica importante é que seu período de rotação da Lua é praticamente igual ao seu período de revolução. Ou seja, ela completa uma volta em torno de si no mesmo tempo que completa uma volta em torno da Terra. O efeito desta sincronia é que vemos sempre a mesma face da Lua. A metade que permanece invisível ficou conhecida como o lado escuro da Lua.
Existe ainda um pequeno movimento chamado libração. O fenômeno de libração se deve a não perfeita sincronia do movimento de rotação e revolução que permite observarmos em torno de 9% da face lunar oposta à Terra. Consequentemente este ''cambalear'' da Lua nos permite ver até 59% de sua superfície.
Fases da Lua
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 intervalo de tempo entre duas fases sucessivas é conhecido como período sinódico e dura aproximadamente 29,5 dias. Esse fenômeno é bem compreendido desde a Antiguidade. Acredita-se que o Grego Anaxágoras, já conhecia sua causa, e Aristóteles 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. A fase da Lua representa o quanto da superfície da Lua iluminada pelo Sol está voltada para a Terra. A rigor existem 29 fases! Geralmente um astrônomo define a fase da Lua em termos dos dias decorridos a partir da Lua Nova (de 0 a 29,5 dias) ou em termos de fração iluminada da face visível (0% a 100%).
Não é verdade que a Lua nasce quando o Sol se põe. Olhado para o céu, é possível perceber que a Lua nasce e se
pág.4 põe em horários diferentes de acordo com a fase. A tabela amostra os horários aproximados do nascer (nascente) e por (poente) da Lua em quatro diferentes fases.
Eclipses
Eclipses são fenômenos envolvendo as posições relativas do Sol, da Lua e da Terra.
Um eclipse solar ocorre quando a Lua se interpõe entre o Sol e a Terra, impedindo que todos, ou parte dos raios solares atinjam a Terra. O eclipse será solar total se o observador não puder receber nenhum raio do Sol; caso parte do Sol continue visível, o eclipse é dito solar parcial. Se, em particular, a Lua encobrir apenas a região central do Sol, restando um anel brilhante em torno de um centro obscurecido, então o eclipse é chamado solar anular.
Se a Terra fica entre o Sol e a Lua, ela pode impedir que os raios de Sol atinjam a Lua. Se a Lua ficar completamente na região de sombra da Terra, diz-se que houve um eclipse lunar umbral total. Caso apenas parte da Lua fique obscurecida pela sombra, teremos um eclipse lunar umbral parcial. Umbra é a região que não recebe luz de nenhum ponto da fonte luminosa. Penumbra é a região que não recebe luz de todos os pontos da fonte luminosa. Quando a Lua entra completamente na região de penumbra temos o eclipse penumbral total da Lua; caso apenas parte da Lua penetre na penumbra temos o eclipse penumbral parcial da Lua. Devido à pequena diminuição de brilho da Lua durante um eclipse penumbral, é muito difícil, se não impossível, perceber tal eclipse a olho nu.
Fase da Lua Nascente Poente
Nova Seis da manhã Seis da tarde Quarto Crescente Meio-dia Meia-noite Cheia Seis da tarde Seis da manhã Quarto Minguante Meia-noite Meio-dia
pág.5 É importante notar que o plano da órbita da Lua em torno da Terra não coincide com o plano da órbita da Terra em torno do Sol. Na realidade, ele está cerca de 5,2o inclinado com relação a esse plano. Isso significa que, apesar de nos esquemas apresentados os três astros aparecerem alinhados nas épocas de Lua Nova (eclipse solar) e Lua Cheia (eclipse lunar), nem sempre quando a fase é de Lua Nova ocorrerá um eclipse solar, nem em todas as Luas Cheias haverá eclipse lunar, já que na realidade a Lua poderá estar ligeiramente acima ou abaixo do plano da órbita da Terra em torno do Sol (denominado plano da eclíptica). Apenas quando a Lua estiver neste plano, ou muito próximo dele, é que poderá haver eclipse nas fases de Lua Cheia ou Nova.
A cada 18 anos e 11,3 dias, os eclipses ocorrem novamente na mesma ordem. Esse período é chamado período de Saros. Em cada um desses períodos ocorrem 70 eclipses, sendo 41 solares e 29 lunares.
Durante um eclipse lunar, todos os habitantes da Terra que puderem ver a Lua poderão presenciar o eclipse. Isso ocorre, aproximadamente, a 1/3 da área da superfície da Terra. Já a visibilidade de um eclipse solar é bem mais restrita. A faixa de totalidade, ou seja, a faixa da superfície da Terra da qual se pode ver o eclipse total, tem cerca de 200 km de largura e uma extensão que pode chegar a vários milhares de quilômetros. A faixa da superfície terrestre de onde se pode ver o eclipse parcial é bem maior, chegando a ter uma largura norte-sul de cerca de 5 000 km. A faixa de visibilidade do eclipse anular é igual à do eclipse total.
No caso de um eclipse solar, a máxima duração da fase de totalidade é de cerca de 7min30s, mas nem todos os eclipses solares têm essa duração. A duração total de um eclipse, desde quando aterá começa a entrar na região de penumbra até que ela saia completamente da região de penumbra, é cerca de 6h15min.
No caso de um eclipse lunar, a duração da fase de totalidade pode chegar a 1h45min e a duração total do eclipse pode chegar a 6h19min.
