Sistema Solar: Terra, Lua e Sol. Emerson Penedo

Transcrição

1 Sistema Solar: Terra, Lua e Sol Emerson Penedo emersonpenedo42@gmail.com

2 A Terra é o terceiro planeta mais próximo do Sol, o mais denso e o quinto maior dos oito planetas do Sistema Solar.

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12 Forma e dimensões da Terra Diâmetro equatorial: Km Diâmetro polar: Km Volume: Km³ Massa: Kg

13 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.

14 Rotação da Terra 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.

15 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.

16 A consequência mais importante da translação da Terra em torno do Sol aliada a inclinação do eixo da Terra (por 23,5 ) em relação ao eixo da eclíptica 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 cada vez mais nítidas quanto mais nos aproximamos dos pólos.

17 A eclíptica é inclinada (por 23,5 ) em relação ao equador celeste. Por causa disso, o Sol fica no hemisfério sul de ~23/9 a ~20/3, e no norte na outra metade do ano. Por isto, de março a setembro ele passa mais alto no céu no hemisfério sul, causando estações mais quentes (primavera e verão) e dias mais longos, e o oposto no hemisfério norte (Sol baixo, estações frias, dias curtos). De setembro a março, é o oposto (Sol baixo no sul, etc.).

18 O momento de posição mais austral do Sol, em torno de 21/12, é chamado solstício de verão no hemisfério sul, e solstício de inverno no norte. O oposto vale para ~21/06, dia da posição mais pro norte. O Sol cruza o equator celeste nos equinócios, ~20/03 e ~23/09, quando dia e noite têm a mesma duração na Terra inteira (tirando os polos).

19 Estações do ano e duração dos dias 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. A região do Equador recebe ao longo de todo o ano uma quantidade de radiação solar quase constante, por isso todas as estações são muito parecidas e em 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. À medida que nos afastamos do Equador, as estações ficam mais acentuadas. A dife-renciação entre elas torna-se máxima nos polos.

20 A duração dos dias e noites varia com a época do ano e com a latitude: Do lado voltado pro Sol, os dias são mais compridos; quanto mais perto dos polos, tanto mais. Nos polos ocorre o dia polar, respectivamente a noite polar (o Sol não se pôe, respectivamente não nasce). Anoitecer e amanhecer duram mais tempo perto dos polos.

21 A Lua é o único satélite natural da Terra e o quinto maior do Sistema Solar Características: Diâmetro equatorial: 3474,8 Km Volume: Km³ Massa: Kg

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23 Assim como os outros planetas e satélites, a Lua apresenta uma órbita elíptica. Afélio: Km Periélio: km

24 Curiosidade O nosso satélite é o único corpo celeste visitado por humanos até hoje. Primeira visita em 20/07/1969: Neil Armstrong, Edwin Aldrin e Michael Collins na espaçonave Apollo 11 6 visitas até dezembro Desde então nunca mais voltamos

25 As 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 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 ( 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.

26 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. Tradicionalmente apenas as quatro fases mais características do ciclo Lua Nova, Quarto-Crescente, Lua Cheia e Quarto-Minguante recebem nomes. A fase da Lua é definida em termos do número de dias decorridos desde a Lua Nova (de 0 a 29,5) e em termos da fração iluminada da face visível (0 a 100%).

27 Lua Nova A Lua Nova acontece quando a face visível da Lua não recebe luz do Sol, pois os dois astros estão na mesma direção. Nessa fase, a Lua está no céu durante o dia, nascendo aproximadamente às 06h00 e se pondo aproximadamente junto com o Sol às 18h00. Somente nessa fase ocorrem eclipses solares. 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.

28 Lua Quarto-Crescente A Lua tem a forma de um semi-círculo com a parte arredondada voltada para o oeste. Lua e Sol, vistos da Terra, estão separados de aproximadamente 90. A Lua nasce aproximadamente ao meio-dia e se põe aproximadamente à meia-noite. Após esse dia, a fração iluminada da face visível continua a crescer pelo lado voltado para o oeste, até que atinge a fase Cheia.

29 Lua Cheia Na fase cheia 100% da face visível está iluminada. A Lua está no céu durante toda a noite, nasce aproximadamente às 18h00 quando o Sol se põe e se põe no nascer do Sol aproximadamente às 06h00. Lua e Sol, vistos da Terra, estão em direções opostas, separados de aproximadamente 180, ou 12h. Somente nessa fase ocorrem 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.

30 Lua Quarto-Minguante A Lua está aproximadamente 90 a oeste do Sol, e tem a forma de um semi-círculo com a parte arredondad apontando para o leste. A Lua nasce aproximadamente à meia-noite e se põe aproximadamente ao meio-dia. Nos dias subsequentes a Lua continua a minguar, até atingir o dia 0 do novo ciclo.

31 O 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. A imagem ao lado foi tirada pela sonda de reconhecimento lunar da NASA em 2011, mas a primeira observação por satélite ocorreu em 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.

32 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.

33 Efeito das Marés 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. As marés também acontecem com a crosta da Terra, elevando o chão por 10 cm durante maré alta.

34 Efeito das Marés O efeito das marés é recíproco entre a Terra e a Lua. Como a Terra possui uma massa maior que a massa da Lua, ela causa uma força de maré muito maior na mesma. É muito provável que a sincronização dos períodos de rotação e translação da Lua tenham ocorrido devido esse efeito. Por outro lado, isso implica que a interação entre esses dois corpos faz com que a velocidade de rotação da Terra diminua, aumentado a duração de um dia por 0,0016s a cada século, e consequentemente a distância entre a Terra e a Lua aumentam a uma taxa de 4 cm/ano por causa da conservação do momento angular.

35 Efeito das Marés 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.

36 Precessão do Eixo da Terra Outro efeito causado pelo Sol e pela Lua além das forças de maré, é o movimento de precessão do eixo da Terra, que se assemelha ao movimento de precessão de um pião. A Terra não é perfeitamente esférica, mas sim achatada nos pólos, além disso, o plano do equador terrestre está inclinado 23,5 com o plano da eclíptica, por causa disso, as forças gravitacionais da Lua e do Sol produzem um torque que tende a alinhar o eixo de rotação da Terra com o eixo da eclíptica, mas como esse torque é perpendicular ao momento angular de rotação da Terra, seu efeito é mudar a direção do eixo de rotação, sem alterar sua inclinação.

37 Por causa disso, os pólos celestes¹ não ocupam uma posição fixa no céu: cada pólo celeste se move lentamente em torno do respectivo pólo da eclíptica, descrevendo uma circunferência em torno dele com raio de 23,5º. O tempo necessário para descrever uma volta completa é anos. Atualmente o Pólo Celeste Norte está nas proximidades da estrela Polar, na constelação da Ursa Menor, mas isso não será sempre assim. Daqui a cerca de anos ele estará nas proximidades da estrela Vega, na constelação de Lira. Caminho aparente do Polo Norte celeste no céu ¹ Pólos celestes são pontos imaginários onde o eixo de rotação da Terra intercepta a esfera celeste (veja o Slide 23).

38 Tamanho aparente da Lua e do Sol no céu O diâmetro do Sol é de cerca de km. O diâmetro da Lua é aprox km. Portanto, o diâmetro solar vale cerca de 400 vezes o diâmetro lunar. Mas o Sol também está cerca de 400 vezes mais longe de nós do que a Lua. Desta coincidência espantosa resulta o fato de ambos os astros, vistos da Terra apresentarem o mesmo tamanho aparente.

39 Como o diâmetro aparente do Sol e da Lua variam ligeiramente no decorrer do ano em resultado da forma elíptica da órbita da Terra em relação ao Sol e da órbita elíptica da Lua em relação a Terra. Estas pequenas variações nas distâncias Terra-Lua e Terra-Sol vão traduzir-se por diferenças nos diâmetros aparentes com que, da Terra, vemos a Lua (variação de 14% do seu diâmetro aparente) e o Sol (variação de 3,3%). Se um eclipse do Sol ocorrer com a Lua no apogeu (ou quase no apogeu), ela vai aparecer mais pequena e não conseguirá ocultar totalmente o Sol, mesmo que (para o observador terrestre) ela passe centrada com o Sol.

40 Vimos também que devido o efeito de maré causado pela Lua sobre a Terra implica num aumento da distância entre os dois astros com o passar do tempo. Uma das consequências disso é que, algum dia no futuro, não haverá mais eclipses solares totais. Not Forever!

41 Eclipses Um eclipse é um evento astronômico que acontece quando um objeto celeste se move para a sombra de outro.

42 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).

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44 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.

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46 Os eclipses lunares são menos frequentes do que os solares, mas quando ocorrem são visíveis em grandes extensões do planeta Terra.

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48 Nas próximas aulas falaremos mais sobre o Sistema Solar, abordando desde o seu surgimento, até a sua evolução futura.

49 Obrigado! Próxima aula 18/04 Sistema Solar: Planetas Internos Baseei essa aula nas aulas dos antigos professores do projeto Thays e Paulo, cujo agradecimento deixo aqui registrado. Agradeço também ao coordenador do projeto, o professor Pieter, pelos valiosos conselhos durante a preparação dessa aula. Por fim, indico o site de Astronomia e Astrofísica da UFRGS que possui materiais de excelente qualidade e que inclusive utilizei nos slides dessa aula: Imagem ao fundo: Eclipse Lunar Total em 04 de abril de Uma semana atrás! Acompanhem a nossa página do Facebook para mais atualizações!