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O Sistema Solar

O sistema inclui oito planetas que orbitam em torno do Sol com os seus satélites: Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno. Plutão é considerado como pertencendo à categoria "planeta anão" pela UAI (União Astronómica Internacional). Além destes, fazem parte do sistema os cometas e os asteróides (o termo, inventado por W. Herschel para minimizar as novas descobertas, é equívoco e inadequado; "planetóides", proposto por G. Piazzi para Ceres e Pallas, entretanto descobertos, seria obviamente mais adequado). O Sol está no centro. A chamada nuvem de Oort envolve todo o Sistema Solar como uma bolha gigante, remanescente da formação dos sistema. Acredita-se que se situa a cerca de 50000 UA ("unidade astronómica", distância média Sol-Terra). É povoada por planetesimais voláteis. Não se conseguindo uma observação directa da "nuvem", acredita-se que interferências orbitais precipitem alguns dos objectos para o interior do sistema, sendo a origem de muitos cometas, particularmente os de longo curso.

Origem

A chamada nebulosa solar foi a nuvem de gás e poeira a partir da qual o sistema se terá formado há cerca de 4,6 mil milhões de anos. Acredita-se que a "nuvem" assumiu a forma de um disco achatado, dispersando-se por acção do violento fluxo do vento expelido pelo proto-Sol (que seria uma estrela muito jovem e com pouca massa, do tipo a que os astrofísicos chamam T Tauri, eruptivas e variáveis muito instáveis). Estaria no centro do disco gasoso em rotação, com os planetas a condensarem-se gradualmente a partir de matéria dos "anéis" mais afastados. Os cometas, os asteróides e os meteoritos, pela sua origem concomitante, disponibilizam importantes pistas quanto à composição dessa nebulosa primitiva. Trata-se, no fundo, de um refinamento da Hipótese Nebular inicialmente proposta no séc. XVIII pelo filósofo Immanuel Kant (talvez a partir de algumas ideias do sueco Emanuel Swedenborg) e principalmente desenvolvida por Laplace (1749-1827), que em tempos foi posta em causa por razões físicas relacionadas com a relativa falta de 'momentum angular' (associado à rotação) do 'Sol primitivo', mas entretanto reabilitada.

Os planetas rochosos (Mércurio, Vénus, Terra e Marte) coalesceram em resultado das colisões numa época recuada da origem do Sistema Solar. Os materiais que os constituem foram separados num núcleo metálico, envolvido por um manto rochoso e com uma crusta exterior. Estiveram sujeitos ao bombardeio meteorítico e apresentam amiudadamente as crateras resultantes, sendo que na Terra estas foram sendo erodidas por processos geológicos e atmosféricos. Estes quatro planetas (Mercúrio, Vénus, Terra e Marte) são diferentes entre si, e.g., Vénus possui uma atmosfera densa, pricipalmente composta por diõxido de carbono, Marte dispõe de um ténue envoltório gasoso, Mercúrio praticamente não possui atmosfera enquanto a Terra está envolvida por uma atmosfera rica em nitrogénio e oxigénio. Para além da chamada "cintura" de asteróides, encontramos os "gigantes gasosos". Estes planetas (Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno) têm muitas características em comum: são grandes, exibem uma região central composta de gelo e rochas envolta por manto líquido ou semi-sólido contendo hidrogénio e hélio (no caso de Úrano e Neptuno trata-se de uma combinação de metano congelado, amoníaco e água), campo magnético significativo (sendo o de Júpiter absolutamente excepcional, 20000 vezes mais poderoso que o da Terra) e um número significativo de satélites e sistemas de anéis.. Até aos anos vinte do século passado acreditou-se que os planetas gigantes eram predominantemente gasosos porque eram quentes. São, na realidade, "mundos" constituídos principalmente pelos gases mais leves, compactados sob pressões gigantescas no estado sólido e até metálico. Todavia, são demasiado pequenos para que no seu interior as pressões e temperaturas iniciem reacções como acontece nas estrelas.

A nossa "casa" encontra-se a 150 milhões de quilómetros desta estrela. A velocidade da luz no vácuo é de aproximadamente 300 000 quilómetros por segundo, o que faz com que demore cerca de 8 minutos para percorrer a distância entre o Sol e a Terra. Dizemos assim que a nossa distância ao Sol é de 8 minutos-luz ou 0,000.016 anos-luz.

O Sistema Solar: ilustração do manual escolar Ciências da Natureza de Rómulo de Carvalho (9ª edição, Livraria Sá da Costa Editora, Lisboa, 1974). O autor (que enquanto poeta conhecemos como António Gedeão) foi professor, divulgador e investigador da história da ciência em Portugal.

O hipotético e decerto "tórrido" planeta Vulcano que se acreditava possuir uma órbita interior à de Mercúrio. A especulação nasceu dos cálculos de Urbain Le Verrier (1811-1877, o mesmo que, a par de J. Couch Adams, calculou matematicamente a posição do novo planeta a que se chamará Neptuno). Foi afanosamente procurado pelos astrónomos, em particular aproveitando os eclipses totais (do Sol), onde se poderia destacar do brilho solar onde estaria por regra mergulhado. Nunca foi encontrado. As perturbações na precessão da órbita mercurial foram entretanto solucionadas com recurso às teorias de Einstein. O também hipotético "Planet X" de Percival Lowell será mais tarde descoberto em versão "miniatura" e chamado "Plutão", entretanto reclassificado pela UAI na sequência das directivas da conferência da UAI realizada em Praga em 24 de Agosto de 2006 (detalhe de litografia representando o Sistema Solar com o planeta "Vulcan": A plan or map of the Solar System projected for schools & academies, Rochester, N.Y., 1846)

Mapa da Eclíptica

Mapa da Ecliptica, referência para o percurso dos luminares e dos planetas (Chartrand, Mark R., Night Sky: a Field Guide to the Heavens, St. Martin's Press, 1990; imagem editada). A Eclíptica representa o plano da órbita da Terra, representando rigorosamente o "caminho" aparente do Sol ao longo do ano. É também próximo deste plano que observamos os principais planetas do Sistema. A localização pode ser feita neste mapa através da longitude eclíptica do Sol, da Lua e dos planetas. O movimento aparente dos planetas em redor da Terra assume dimensões anuais angulares muito diversas, e.g., Sol: 360º; Lua 4680º (o astro mais próximo e veloz);
Júpiter 30º, Saturno 12º, Úrano 4º; Neptuno somente 2º.

- LONGITUDES ECLÍPTICAS - 2022-2060 (.PDF, 907KB) com valores diários para as 0H00 UT do Sol, Lua e dos 5 planetas observáveis a olho nu; também para as 12H00 UT no caso da Lua

O Sol, a estrela do sistema. Todos os átomos no Sol são iões (espécie química eletricamente carregada) - todos os electrões estão livres do seu núcleo. No interior da estrela, os núcleos de hidrogénio "chocam" entre si a alta velocidade. Num processo multi-faseado, seis núcleos de hidrogénio fundem-se para formarem um núcleo de hélio, sobrando dois de hidrogénio e um bocadinho de energia (i.e. luz e calor). É a chamada fusão nuclear, razão pela qual o Sol e as outras estrelas brilham. Acredita-se que a transferência de energia, por radiação, do núcleo até à fotosfera (na superfície), demore cerca de 10 milhões de anos. O seu período de rotação sideral é de cerca de 25 dias no Equador, aumentando com a latitude (valor médio adoptado é de 25,38 dias, correspondendo à lat. 17º). Na ilustração, manchas solares (áreas com temperatura substancialmente inferior às circundantes) e algumas protuberâncias (ilustração incluída no Atlas Hvězdného Nebe ("Atlas do Céu Estrelado" em Checo), Edmund Weisse & Jaroslav Jenisty, Nakladatel Jindrich Lorenz, knihkupec, 1904)

A translação do nosso planeta e as Estações do Ano (monografia O Céo, in "Enyclopedia pela Imagem" (s/d), Chardron/ Lello & Irmão). As Estações do Ano são causadas pela inclinação do eixo da Terra e não pela distância ao Sol. É em Janeiro que a Terra está mais próxima do Sol. De facto, intensidade e temperatura dependem decisivamente do ângulo de incidência da luz

Uma maneira 'geocêntrica' de compreender as Estações do Ano será imaginar o Sol a espiralar em torno do nosso planeta dia após dia (Davidson, N., Sky Phenomena: A Guide to Naked-eye Observation of the Stars, Lindisfarne Press, 1993)

O Ano:

- Trópico: tempo que o Sol aparentemente demora a voltar sucessivamente ao Ponto Vernal, é o ano das estações (365d  05h  48m  45s,2, um pouco menor do que o Sideral devido ao fenómeno da precessão dos equinócios - Wikipedia).

- Sideral: "retorno" à mesma estrela fixa; equivale ao tempo que a Terra demora na sua translação relativamente à Esfera Celeste. Neste período o Sol percorre 360º. Duração: 365d  06h  09m  09s,8.

- Anomalístico: intervalo entre dois periélios consecutivos do nosso planeta ("Periélio" é o ponto da órbita mais próximo do Sol). 365d  06h  13m  52s,5 (relativamente superior ao Sideral devido à perturbação gravitacional dos planetas).

- de Eclipse: tempo que o Sol demora a voltar ao mesmo nodo lunar, 346d  14h  52m  54s,7. É consideravelmente menor do que os anteriores porque os nodos regridem 19 graus por ano. É responsável pela recorrência dos eclipses (solares e lunares). 19 destes anos equivalem quase exactamente ao Saros (ciclo dos eclipses solares e lunares; período após o qual o Sol, a Lua e os nodos da órbita lunar retornam quase exactamente às mesmas posições relativas. Demora 6585.32 dias, pouco mais do que 18 anos, e inclui 223 lunações).

Sistema Solar: dados

* UA - Unidade Astronómica: medida da distância média da Terra ao Sol
** O período de rotação do Sol à superfície varia de aprox. 25 dias no equador até 36 dias nos pólos
*** c/ órbitas confirmadas (SET/2020)
(fonte: Solar Views / JPL)

Esta tabela do Compêndio Astrologico e iudiciario (1539) de Simão Falónio (Simon Fallon), da Companhia de Jesus e que leccionou no Colégio de Santo Antão (fonte: Torre do Tombo, Manuscritos da Livraria, nº 2642), inclui (segundo a ordem das colunas): nome dos planetas, seus "caracteres", as grandezas - "conforme os antigos" - relativamente à Terra, as distâncias em semi-diâmetros (i.e. raios) terrestres, diâmetros aparentes (em minutos e segundos de arco), as grandezas segundo "Ticho" [Brahe], os seus períodos, "motus" médio (diário no Zodíaco) e os seus orbes (astrológicos) convencionais em graus, a que chama "orbes maiores ou sphera". Trata-se de informação datada, particularmente em relação às grandezas (tamanhos)  e às distâncias dos planetas.

Designações dos planetas em diferentes culturas

Kelley, D. e Milone, E., Exploring Ancient Skies - A Survey of Ancient and Cultural Astronomy (2nd ed.), Springer, 2011, p.36. A tabela é necessariamente simplificadora. Em algumas tradições, os nomes podem escrever-se de maneiras diferentes, o mesmo acontecendo em épocas distintas. Também a sua sequência é variável. (v. outra tabela, in: Walker, C. (ed.), Astronomy Before the Telescope, BCA, 1996, p.345)

    
O Sol irradiante dos hinos védicos, Surya, conduzido por Ushas, a aurora  (W. J. Wilkins, Hindu Mythology: Vedic and Puranic, 1900). Á direita: Tonatiuh, com os seus "raios" estilizados, era um dos "avatares" do Sol para os antigos Aztecas (T. A. Joyce, Mexican Archaeology, 1914)

Configurações Planetárias e Visibilidade

As diferentes configurações planetárias relativamente à posição da Terra. Inclui as configurações para os planetas inferiores (Mercúrio e Vénus) e para os superiores (a partir de Marte). Distinção em relação à órbita da Terra, representada pelo círculo intermédio (Alarsa, F., et al., Fundamentos de Astronomia, Papirus, 1982)

As chamadas "estações" dos planetas acontecem quando estes passam do movimento directo (na mesma direcção do Sol e da Lua) ao retrógrado ou vice-versa, São a causa das chamadas "laçadas" que se observam se seguirmos o seus percursos ao longo do tempo contra o "cenário" das estrelas de fundo.

As posições sucessivas relativas da Terra e do planeta (superior, nesta ilustração) geram o caminho aparente no céu que observamos (Jean-René Roy, L'Astronomie et son Histoire, Presses de l'Université du Québec/Masson, 1982, fig. 3-0)

A Eclíptica traduz o plano da órbita do nosso planeta e a sua intersecção com a Esfera Celeste. É na sua proximidade que o Sol, a Lua e os planetas fazem o seu percurso aparente. Coordenadas Eclípticas (intervalo de Ascensão Recta das 0h às 6h), Gainer, M., Real Astronomy with Small Telescopes, Springer-Verlag Limited, 2007)

O Sol

Solis cursus, o movimento do Sol, entre o orto e o ocaso (Hyginus gromaticus, Constitutio limitum, Roma, Vat. Pal. Lat., 1564, fol.92r)

O Sol é a estrela central do Sistema Solar. Todos os outros corpos como planetas, planetas anões, asteroides, cometas e poeiras, bem como todos os satélites associados a estes corpos, giram ao seu redor. Responsável por 99,86% da massa do Sistema Solar, o Sol possui uma massa 332 900 vezes maior do que a da Terra, e um volume 1 300 000 vezes maior do que o do nosso planeta. A distância da Terra ao Sol é de cerca de 150 milhões de quilómetros ou 1 unidade astronómica (UA).

Em 1929, uma jovem astrónoma de Harvard chamada Cecilia Payne (Payne-Gaposchkin será o apelido de casada), estudou aturadamente os espectros estelares e descobriu que a maior parte da atmosfera das estrelas era constituída por hidrogénio. Era uma novidade surpreendente e a cientista foi pressionada a não publicar. As suas conclusões serão ratificadas por Henry Norris Russell e Donald Menzel alguns anos depois e o devido crédito dessa pioneira será reconhecido.

O Sol é, portanto, composto primariamente de hidrogénio (74% de sua massa, ou 92% de seu volume) e hélio (24% da massa solar, 7% do volume solar), com traços dos outros elementos. A verdadeira atmosfera exterior do Sol é gigantesca e estende-se para além dos planetas (protegidos pelos respectivos campos magnéticos). A totalidade da região de influência é chamada Heliosfera. O Sol é também uma fonte de ondas rádio que causam estática.

As manchas solares foram equiparadas a vulcões pelos primeiros observadores. Athanasius Kircher publicou esta gravura (segundo as suas observações e as de outro jesuíta, Christoph Scheiner, em 1635) no exuberante tratado Mundus subterraneus, 1665 (Tomus I. 64)

Magnetismo

Samuel Heinrich Schwabe (1789-1875), químico em Dessávia (Dessau, na Saxónia), dedicou-se denodadamente à observação e registo das manchas solares enquanto procurava o hipotético planeta interior (seguindo o preconizado por Le Verrier, v. supra). Comparando todas as suas anotações em 1843, verificou que existia uma variação periódica de cerca de 10 anos: "Vergleicht man nun die Zahl der Gruppen und der flecken-freien Tage mit einander, so findet man, dass die Sonnenflecken eine Periode von ungefähr 10 Jahren hatten..." (Astronomische Nachrichten, 21 (15), 1834, p.235). De facto, a periodicidade resulta num ciclo de cerca de 11 anos (valor médio), todavia com amplitudes entre 7 e 17 anos. Hoje sabemos que os próprios pólos magnéticos do Sol se invertem nesse processo e que a verdadeira duração do ciclo de actividade solar é de 22 anos. Na época, procuraram-se causas para este comportamento cíclico, por exemplo na interacção com os planetas, nomeadamente Júpiter. Entretanto, em 1851, Johann von Lamont descreveu perturbações magnéticas (alternativamente mais fortes e mais ténues) em instrumentos e no campo magnético terrestre, também apontando para a mesma cadência de uma década (todavia não relacionou). O fenómeno das auroras manifestava a mesma periodicidade e outros cientistas (e.g., Edward Sabine, Rudolf Wolf) verificaram a coincidência entre perturbações magnéticas e manchas solares. Mesmo o aparecimento de uma única grande mancha produzia tempestades magnéticas no nosso planeta. Assim se compreendeu um fenómeno magnético poderoso, notável, também potencialmente ameaçador.
 
Como A. Pannekoek resumiu, toda a manifestação orgânica, biológica, consiste, em primeiro lugar, em transformação de energia. E essa energia é proveniente do Sol:
"To modern science, life of living beings consists in the first place in transformations of energy. The life-processes of every organism form a part of the great cycle of transformations of matter and energy in nature; every activity or life-phenomenon is an interchange of energy with the surrounding world. The source of all—or nearly all—energy circulating on earth is the solar radiation. All the life-processes in the organisms are a weakened effect of the strong radiation which the earth receives from the sun." (A History of Astronomy, Interscience Publishers & George Allen and Unwin, 1961, p.491)

Habitabilidade?

A questão da habitabilidade do Sol foi surpreendentemente persistente. Nesta breve resenha começamos somente no século XVIII mas a chamada "pluralidade dos mundos" (nome que se dava à vida extraterrestre) vem de trás (e.g., Nicolau de Cusa, Giordano Bruno).

Um notável cientista que defendeu a ideia foi o jesuíta Roger Boscovich (1711–1787), que publicou em 1758 a sua Philosophiae naturalis theoria. Johann Elert Bode (1747–1826), o editor do célebre Astronomisches Jahrbuch também não tinha dúvidas quanto à existência de "Solários", publicando em 1776 um modelo do Sol adaptado à vida inteligente, com um suposto corpo planetário escuro e temperado protegido por uma camada protectora. Edward King argumentou que os raios somente produzem calor quando interagem com os corpos materiais e escreveu em 1800 que tanto o Sol como as estrelas eram "...merely as so many mansions, and habitations of residence; merely as so many Islands (as it were) of Bliss, placed in the vast ocean of space.". No grande William Herschel (considerado o mais notável astrónomo da sua época) encontramos também a inclinação para a afirmação da habitabilidade do Sol, possível à existência de camadas opacas e reflectoras que defenderiam o ameno interior do astro:
 
"The sun ... appears to be nothing else than a very eminent, large, and lucid planet, evidently the first, or in strictness of speaking, the only primary one of our system ... Its similarities to the other globes of the solar system ... leads us to suppose that it is most probably ... inhabited ... by beings whose organs are adapted to the peculiar circumstances of that vast globe." (On the nature and construction of the Sun and fixed stars. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 85, 46-72; 1795, p.63)
 
Para Hershel, as estrelas seriam mesmo "planetas prmários":  "...very capital, lucid, primary planets..." so structured as to allow habitation" (1795: 69). não eram apenas "inúteis" pontos brilhantes. O seu filho John não desacreditará a ideia de vida solar. A lista de sãbios que concedem essa possibilidade é longa e abarca, por exemplo, o químico Thomas Thomson (1773–1852), David Brewster, o militar Jean-Baptiste Liagre, o filósofo A. Comte, François Arago, Camille Flammarion, etc. O próprio Norman Lockyer, nos Elements of Astronomy, apresentou a vida no Sol como uma possibilidade (1870: 69). Opiniões e argumentos que chegaram à segunda metade do séc. XIX e demoraram a dissipar-se, mesmo com o desenvolvimento concomitante da física e da espectroscopia. (vide Crowe, Michael J., The Surprising History of Claims for Life in the Sun (Journal of Astronomical History and Heritage, 14(3), 169-179 (2011))

Simbolismo no Cristianismo

Revelam-se na liturgia e no culto vestígios da mitologia solar do paganismo, nomeadamente no simbolismo cardeal do culto e na orientação das igrejas, cuja ábside será, numa segunda fase (a partir do séc. IV), voltada tradicionalmente para o Oriente. "Au moment de la prière, les premiers chrétiens se tournaient vers l’est, et les premières églises avaient, comme les temples grecs et romains, leurs façades face au levant ; puis l’on s’aperçut que cette disposition rendait difficile les positions respectives des fidèles venant à l’église et de l’officiant. Dès le début du IV siècle, ce furent, non plus les façades, mais les absides qui regardèrent l’orient. Et, selon les premiers rites du baptême, le catéchumène commençait par renoncer au démon, face à l’ouest, côté de l'approche de la nuit, puis, s'étant tourné vers l’est, d’où le jour surgit, il s’attachait au Christ. (Verdet, Jean-Pierre, Le Ciel: Ordre et Désordre, Gallimard, 1988, p.189)

Os planetas

Descrições básicas respaldam-se, no essencial mas não exclusivamente, em textos da Enciclopédia Ilustrada do Universo (2ª ed., revista e actualizada), vol.2: O Sistema Solar, Duetto Editorial, 2012 (trad. Mónica G. F. Friaça); orig. publicado pela editora Dorling Kindersley [Martin Rees (general ed.); Peter Frances (senior ed.)]

Mercúrio

É o menor planeta do Sistema Solar, o mais próximo do Sol (percorrendo a órbita mais excêntrica de todos os planetas). Possui elevada densidade, sendo o mais rico em ferro. Não há praticamente amosfera protectora pelo que o ambiente superficial é caracterizado pela elevadíssima amplitude térmica, entre 430ºC e, pelo menos, -180ºC, (diurna e nocturna, respectivamente). A superfície foi copiosamente afectada pela queda de meteoros, como as suas inúmeras crateras testemunham. Em termos observacionais, a sua proximidade do Sol dificulta. Copérnico afirmou nunca ter pessoalmente observado este planeta (lib. V, cap. 30 da edição latina original do De Revolutionibus Orbium Coelesticum).

      
Ilustrações dos planetas Mercúrio (hemisférios diurno e nocturno) e Vénus, com as suas nebulosidades (Binder, O., Planets: Other Worlds of our Solar System, Golden Press, 1959)

Vénus

Uma cobertura de densas nuvens envolve o planeta permanentemente e, sob elas, revela-se um mundo tórrido, o mais quente em qualquer planeta, e uma paisagem dominada pelo vulcanismo. Vénus não tem estações devido à trajectória orbital quase circular e pequena inclinação do seu eixo. A lenta rotação do planeta (sendo aí o dia é mais longo do que o ano) decorre no sentido oposto ao dos outros planetas. A atmosfera é inóspita, três camadas ricas em dióxido de carbono e ácido sulfúrico, acentuadamente na camada inferior. A superfície é quase toda ocupada por planícies vulcânicas baixas, formadas por derramamento de lava.

O planeta Vénus emerge da conjunção superior como "Estrela da Tarde", precisando de 220 dias para alcançar a máxima elongação Leste. Então, em apenas 72 dias alcança a conjunção inferior para se tornar "Estrela da Manhã". Terá a sua maior elongação Oeste em 72 dias, a partir dos quais retorna gradualmente à conjunção superior. Na ilustração, Vénus como "Estrela da Tarde", mostrando as diversas fases e o aspecto que terá quando observado telescopicamente (Baker, R. H., Introduction to Astronomy (3rd ed.), D. Van Bostrand, p.178)

V+enus não tem qualquer satélite. Mas há relatos históricos de supostas observações por F. Fontana (1645), pelo conhecido G. D. Cassini (1686), por A. Mayer (1759) e por Montaigne de Limoges (1761), entre outros. Enquanto estes descreveram o satélite como tendo um quarto do diâmetro do planeta, outros, como P. Roedkiaer (1761 e 1764) e C. Horrebow (1768), viram somente um ponto luminoso. Em 1884, Jean-Charles Houzeau (que foi director do Observatório de Bruxelas) acreditava que o corpo não seria um satélite: teria uma órbita independente em torno do Sol, que calculou em 283 dias. Chamou-lhe "Neith" (nome de uma deusa Egípcia). O cepticismo e as dúvidas (pertinentes) de outros astrónomos basearam-se no facto de o brilho intenso do planeta Vénus provocar facilmente "imagens-fantasma" e da confusão com estrelas observadas em segundo plano. (vide Kragh, H., The Moon that Wasn't: The Saga of Venus' Spurious Satellite, (SNHS, vol. 37), Springer, 2008)

A Terra

A estrutura da Terra é semelhante à dos restantes planetas rochosos mas é única no Sistema Solar atendendo á água líquida abundante e atmosfera rica em oxigénio. A sua superfície está em constante mudança devido aos processos que ocorrem no seu interior, nos oceanos e na atmosfera. A rotação do planeta produz um ligeiro bojo na região equatorial (21km em relação aos pólos). O núcleo (com uma região central sólida e outra líquida) é de ferro com uma pequena fracção de níquel. Segue-se o manto contendo rochas ricas em magnésio e ferro. A crusta, com tectónica de placa, é diversificada mas predominam os silicatos. Diferencia-se numa crusta continental e numa oceânica, menos espessa. O planetaformou-se há 4.56 mil milhões de anos.

A estrutura interna da Terra (Enciclopédia Ilustrada do Universo (2ª ed., revista e actualizada), vol.2: O Sistema Solar, Duetto Editorial, 2012, p.144)

A Terra formou-se, como referido, há mais de 4 mil milhões de anos. Para determinar a sua idade, os cientistas utilizam principalmente técnicas de datação radiométrica que envolvem a medição da abundância de certos isótopos (variante de um elemento químico que tem o mesmo número de protões mas um número diferente de neutrões no seu núcleo) em rochas e minerais. Alguns dos isótopos mais comuns são: urânio-chumbo (U-Pb), Rubídio-Estrôncio (Rb-Sr), Potássio-Árgon (K-Ar), Árgon-Árgon (Ar-Ar) e Samário-Neodímio (Sm-Nd). O primeiro elemento vai "decaíndo" para o segundo num processo previsível, permitindo a aferição. (v. Elementos químicos e isótopos usados na datação da idade da Terra)
 
A medição da idade dos materiais recorre à gradual e uniforme degradação ou "decaímento" de determinados elementos químicos. Todos os métodos para inferir a idade de um artefato são baseados no estudo das alterações químicas e físicas que acontecem lentamente ao longo do tempo. O urânio é um cronómetro ideal para durações muito longas. Mas não é o único elemento radioactivo. Outros (e.g., Tório, Potássio, Rubídio, Carbono) também se desintegram com regularidade dando origem a corpos característicos. Permitem, numa menor ou maior escala temporal, aferir (datar) determinados materiais a partir da análise dessa alteração. O célebre Carbono-14 ("irmão" do nosso vulgar elemento), por exemplo, desintegra-se em média em cerca de 5570 anos e adequa-se à aferição de períodos relativamente curtos (até 50000 anos, e.g., materiais da História  e Pré-História humanas). A datação baseia-se no facto de que o Carbono-14, um isótopo radioativo do Carbono, estar presente em todos os organismos vivos. Quando um organismo morre, pára de absorver Carbono-14 e o Carbono-14 do seu corpo começa a decair numa taxa previsível Permitiu, por exemplo, a datação da gruta de Lascaux (aproximadamente 17000 anos). Já os elementos com "prazos" mais amplos, como o Potássio, permitiram avaliar a idade do nosso planeta.

Marte

Marte é um planeta rochoso com uma atmosfera ténue, com características de superfície que lembram tanto as crateras de impacto da Lua quanto vulcões, vales, desertos e calotas polares da Terra. O período de rotação e os ciclos sazonais de Marte são semelhantes aos da Terra, assim como é a inclinação que produz as suas estações do ano. A observação telescópica rigorosa de Marte começou em 1659 quando Christian Huyghens fez um esboço do planeta que claramente mostrava uma mancha em "V" assinalando a região a que se chamará Syrtis Major. É um planeta dessecado mas evidências geológicas indiciam que água líquida já terá escoado pela sua superfície. As complexas formações de marte incluem profundos sulcos, "canhões" e os vulcões mais elevados do Sistema Solar. O planeta possui uma órbita acentuadamente elíptica e a inclinação do seu eixo está sujeita a alterações.A densidade é relativamente baixa, sugerindo um núcleo contendo um elemento mais leve, e.g., enxofre. A atmosfera é fina, pressão média de somente 6 mbar (milibares), composta principalmente por dióxido de carbono. A cor ocre deve-se à suspensão de pequenas partículas de óxido de ferro. O sistema climático é dinâmico, com ventos, nuvens de poeira e tempestades. A temperatura média é de -63ºC.

Esboço de Marte feito por Christiaan Huygens em Novembro de 1659. Huygens foi o primeiro a fazer um estudo telescópico sistemático do planeta. Observa-se claramente uma mancha que representa a conspícua região que mais tarde se designará Syrtis Major. (fonte: Flammarion, C., La Planète Mars, 1892)

Mapa geral das principais formações no albedo de Marte (o único planeta do qual podemos observar a superfície); Norte está no topo (Rukl, A., Dunlop, S. (Ed.), The Astronomer's Manual, Crescent Books, 1989). A nomenclatura das formações geológicas do planeta foi liderada por Richard A. Proctor, que publicou um mapa em 1867, utilizando nomes de astrónomos célebres dedicados à observação de Marte. Todavia, o sistema que prevaleceu foi o dos nomes clássicos avançado em 1877 por Giovanni V. Schiaparelli (do Observatório de Brera, em Milão)

Os Canais de Marte

Os famosos "canais" de Marte constituiram literalmente uma das grandes ilusões da astronomia observacional. Marcações lineares aparentes, longas e rectilíneas, foram observadas por observadas em 1877 por Giovanni Schiaparelli. Este utilizou o termo Italiano "canali", que na sua neutralidade não pretendia definir se eram estruturas naturais ou artificiais. As suas descrições tiveram repercussão no início do século XX e a tradução em inglês consolidou uma leitura que favoreceu a artificialidade dessas formações. A ousada e fascinante ideia de Marte como uma "Segunda Terra" surge justamente na sequência dessa excelente oposição de 1877, quando toda a atenção se volta para o "planeta vermelho". O americano Percival Lowell, fascinado pelas interpretações do que era supostamente observado, defendeu que seriam faixas de vegetação, margeando canais de irrigação escavados por seres inteligentes! Construiu um observatório, doravante famoso, em Flagstaff (Arizona), observou e publicou as suas teorias acerca do planeta Marte e dos seus habitantes (que terão influência persistente na investigação e principalmente no imaginário com imensas e duradouras repercussões na cultura popular, e.g., filmes, séries, pulp magazines). Em breve, "extraterrestre" e "marciano" passariam a ser praticamente sinónimos. Lowell e outros observadores descreveram e mapearam supostas complexas redes de canais repletas de interseções escura ("oásis") cobrindo grande parte da superfície do planeta. A estruturada narrativa de Lowell manifesta-se nas suas descrições e esclarecimentos. Os canais seriam um esforço dos industriosos marcianos para contrariar a acentuada dessecação do seu planeta. (para uma excelente descrição vide Pierre Rousseau, L'Astronomie (Tout ce qu'il faut savoir sur...), col. "Le Livre de Poche", Librairie Générale Francaise, (Hachette, 1961 (1959), pp.237 et seq.). Rousseau descreve a vontade de comunicar com os inteligentes marcianos por parte de alguns eminentes sábios dessa época: "Que n’avions-nous pas à apprendre d’une civilisation aussi poussée? Quantité d’inventeurs se firent connaitre pour proposer de communiquer avec elle. Tsiolkovsky suggéra de correspondre avec les Martiens au moyen d’éclairs plus ou moins longs; Vinot, de se servir de la partie non éclairée de la Lune comme d’un miroir; Pickering, de construire des réflecteurs géants; Tesla, de lancer des messages par radio; Kuepper publia un code télégraphique terromartien et Mercier ouvrit une grande souscription." (ibid., p.240). Entretanto, um grupo representativo de astrónomos, por exemplo o escrupuloso E. Antoniadi que observou no observatório de Meudon, contestaram a existência dos supostos "canais". E provou-se estarem correctos. Todavia, a "guerra dos canais" só terminou nos anos 60 do século passado com as fotografias captadas de perto pelas das sondas do programa Mariner.

Mapa de Marte e dos seus célebres (e ilusórios) "canais", segundo Percival Lowell, 1901 (reproduzido em Moore, P., The Planets, Eyre & Spottiswoode, 1962)

Júpiter

Júpiter supera em 2,5 vezes a massa combinada de todos os restantes planetas. O seu eixo está muito pouco (3.1º) inclinado, deste modo o planeta não exibe variações sazonais relevantes. É o mais rápido em termos de rotação sobre o seu eixo, resultando na sua aparência achatada. Como é típico dos gigantes gasosos, apesar da enorme massa revela baixa densidade. A sua composição é, de entre os planetas, a mais parecida com a do Sol. O hidrogénio e o hélio estão em estado gasoso nas regiões mais periféricas, no interior a pressão altera o estado desses gases. O hidrogénio passa a comportar-se como um líquido e, mais para o centro, é comprimido na forma metálica. O planeta possui um núcleo rochoso proporcionalmente pequeno. Possui ainda um poderosíssimo campo magnético e uma vasto "cortejo" de satélites. A sua atmosfera possui vários tipos de fenómenos activos, incluindo instabilidades das bandas, vórtices (ciclones e anticiclones), fortes tempestades e raios.

Mosaico de fotografias de Júpiter, captadas em 1979 pela Voyager1 (Moore, P., & Hunt, G., The Atlas of the Solar System, Crescent Books, 1990)

Saturno

Saturno illustrado por Ron Jobson (Ridpath, I., Stars and Planets, Willowisp Press, 1985)

A gradual percepção da morfologia de Saturno. Representações da primeira metade do século XVII, evidentemente condicionadas pelas limitações ópticas dos equipamentos (Davidson, M. (ed.), Astronomy for Everyman (Revised edition), J. M. Dent & Sons, Ltd, 1954)

Úrano

O terceiro maior planeta do Sistema Solar exibe um esparso sistema de anéis e vários satélites. O eixo do planeta quase coincide com o seu plano orbital. Foi o primeiro a ser descoberto com a ajuda do telescópio. O planeta deve ser menos denso que a Terra mas demasiado para que o seu componente principal seja o hidrogénio. É formado principalmente por gelo de água, de metano e de amoníaco. A sua cor azul é resultado da absorção dos comprimentos de onda vermelhos pelas nuvens de gelo de metano da atmosfera.

Antes da sua descoberta como planeta, Úrano (que está no limite da observabilidade desarmada) foi observado em várias ocasiões, geralmente confundido com uma estrela e até catalogado enquanto tal. foi observado anteriormente mas identificado como uma estrela. John Flamsteed (o primeiro Astronomer Royal Inglês e autor do célebre Atlas Coelestis, publlicado postumamente em 1729), cerca de 90 anos antes da sua descoberta, catalogou-o como a estrela "34 Tauri". O astrónomo francês Pierre Charles Le Monnier também o observou diversas vezes entre 1750 e 1769. Finalmente, em 1781, Herschel observou-o e percebeu o seu lento deslocamento, julgando tratar-se de um cometa. Anotou: "In the quartile near ζ Tauri ... either [a] Nebulous star or perhaps a comet." (Royal Astronomical Society, MSS W.2/1.2, 23). O objecto encontrava-se na direcção da constelação dos Gémeos (Gemini). Acompanhou-o por algum tempo, verificando que se movia lentamente contra o fundo de estrelas, denunciando estar mais próximo do que estas. Continuou a acreditar tratar-se de um cometa e assim o divulgou. Todavia, alguns na comunidade astronómica já desconfiavam que poderia tratar-se de um planeta. Ora, em termos mecânicos, uma órbita pode ser determinada a partir de várias posições precisas observadas. O astrónomo Finlandês Anders Lexell estudou o "cometa" de Hershel e foi o primeiro a calcular preliminarmente a sua órbita (baseado em observações do próprio Herschel e de Nevil Maskelyne, o Astronomer Royal nessa altura), posteriormente com novas observações e comparando retrospectivamente com a posição de uma "estrela" (na realidade era o planeta) observada anteriormente (1759) em Pisces por Christian Mayer, que não constava do atlas de Flamsteed (nesse local) nem tinha aí sido observada por J. Bode. Lexell concluiu que obviamente não se tratava de um cometa (a órbita não era parabólica) mas sim de um planeta que orbitava o Sol segundo uma elipse a uma distância superior à de Saturno. Em breve os seus resultados foram confirmados e a notícia de um novo planeta (que mais tarde será chamado Úrano), o primeiro a ser descoberto para além dos tradicionais (conhecidos desde a Antiguidade), concitou surpresa geral e catapultou Herschel para uma notável carreira astronómica.

   
Ilustrações artísticas representando a Voyager2 nas imediações de Úrano e o ainda mais distante Neptuno observado a partir de Tritão, um dos seus satélites (Couper, H., The Planets, Franklin Watts, 1985)

Neptuno

O menor dos "gigantes gasosos", o mais frio e distante do Sol. É o planeta com os ventos mais intensos do Sistema Solar. Isto acontece decerto devido ao calor interno que desencadeia mudanças atmosféricas em grande escala. As estações em Neptuno são longas. Demora 164,8 anos terrestres na sua translacção. A sua estrutura é similar à de Úrano. e nenhum deles possui superfície sólida discernível. Possui apenas uma "lua" principal: Tritão. Os restantes satélites são pequenos.

Mais longe: o Cinturão de Kuiper e a Nuvem de Oort

O "Cinturão de Kuiper" (cuja existência, confirmada nos anos de 1990, foi prevista pelos astrónomos Edgeworth e Kuiper) circunda a região planetária do Sistema Solar, para além da órbita de Neptuno, sendo uma vasta região de asteróides e origem de cometas. Consiste, maioritariamente, de corpos menores ou remanescentes de quando o Sistema Solar se formou. Estes são principalmente compostos de voláteis congelados ("ices"), como metano, amoníaco e água. Conhecemos hoje muitos "Kuiper Belt Objects" (KBOs) aos quais pertencem, entre os maiores, Xena (subsequentemente nomeada Éris, é orbitada por uma lua), Plutão (c/ Caronte), Sedna, Quaoar, etc.
 
A "Nuvem de Oort" é um imenso "reservatório" quase esférico de cometas de longo período. Acredita-se que após a formação dos planetas externos, muitos corpos cometários se espalharam por acção dos planetas gigantes. Uns escaparam para o disco da Via Láctea, outros mergulharam para o Sistema Solar interno. Foi proposta pelos astrónomos Ernst Opik e Jan Oort (1900-1992), sendo este que lhe deu o nome. Vastíssima, acredita-se que se estende até quase 1 ano-luz (i.e. 1/4 da distância até à estrela Proxima Centauri). Embora não se tenha feito nenhuma observação directa da nuvem, aí deverá residir a origem de todos os cometas de longo período.

Ilustração representando a Cintura de Kuiper e a Nuvem de Oort (NASA/JPL)

A Lua, o nosso satélite natural

A sua proeminência no céu e a regularidade das suas fases tornaram-na, desde tempos imemoriais, uma incontornável referência cultural e simbólica, na língua, no cômputo dos calendários, na arte e na mitologia. É o maior satélite natural de um planeta no sistema solar em relação ao tamanho do seu corpo primário, pelo que podemos com propriedade falar de um "sistema Terra-Lua" com o seu baricentro (que se situa sob a superfície do nosso planeta). Como resultado, neste sistema, o centro de gravidade da Terra coincide com a órbita do planeta somente duas vezes por mês, quando a Lua cruza a órbita terrestre.

A sua rotação, sincronizada com a Terra, faz com que a Lua nos mostre sempre mesma face. A influência da sua gravidade está na origem das marés oceânicas (também age sobre a própria superfície sólida) e assim determina o aumento gradual do dia sideral da Terra. Reflecte a luz solar (Anaxágoras, c. 450 a.C., foi provavelmente o primeiro a reconhecer este facto) e o seu albedo (coeficiente de reflexão) é modesto (em média apenas 12%), contudo variável em função dos acidentes geológicos individuais, podendo ultrapassar 25-30% em determinadas regiões mais elevadas. Também é iluminada por luz reflectida pelo nosso planeta, visível nas suas regiões não iluminadas particularmente durante a falcada, quando apresenta um fino crescente. Lumen incinerosum em Latim, "earthshine" na literatura em Inglês.

Quanto à sua origem geológica, a hipótese prevalecente é, como explica G. Jeffrey Taylor, a de que o sistema Terra-Lua se formou como resultado de um gigantesco impacto, durante qual um corpo de tamanho semelhante ao de Marte colidiu com a recém-formada proto-Terra, projectando material que se aglutinou até formar a Lua (Origin of the Earth and Moon, 1998, LPI Contribution No. 957, Lunar and Planetary Institute, Houston), A crusta lunar, bastante fracturada pela acção dos meteoritos, é formada por rochas semelhantes ao granito e ricas em cálcio. O manto é rico em silicatos. Há muitos milhões de anos, a Lua deve ter estado bem mais próxima da Terra do que está agora e a duração do dia era muito menor. Podemos sabê-lo através do estudo dos depósitos sedimentares tidais, resultantes das marés.

A Lua é, na prática, desprovida de atmosfera. Por ser tão fina e rarefeita é que, quando observamos uma ocultação, a estrela se "apaga" subitamente. Mas, como Patrick Moore nos recordou na primeira crónica do seu The Wandering Astronomer (IOP Publishing Ltd, 1999)), já se acreditou em algo mais "substancial". Foi relativamente comum considerar que a Lua podia ter uma atmosfera suficientemente densa para suportar vida. Esta era a convicção de Johann Schroter (o primeiro astrónomo seriamente dedicado ao estudo do nosso satélite) e do grande William Herschel (o descobridor de Úrano e incansável catalogador), que curiosamente também acreditava num Sol temperado e habitado, dotado de uma camada de nuvens que servia de "escudo" e protegia os supostos habitantes da incandescente camada superior. Em 1822, Franz von Paula Gruithuisen chegou a "identificar" uma "cidade lunar" (a que chamou Wallwerk) com enormes muralhas escuras (também acreditava na existência de densas selvas venusianas, que rapidamente se desenvolviam graças ao calor do Sol nesse planeta). Na década seguinte, um jornal sensacionalista americano publicou uma notícia sobre a descoberta de formas de vida. Em todo o caso, a possibilidade de existência de um qualquer tipo de vegetação selenita foi generalizadamente considerada até ao limiar do século XX. O último astrónomo a acreditar em algo mais evoluído foi W. H. Pickering. Entre 1919 e 1924, estudou diversas regiões lunares, focando-se particularmente na cratera Erathostenes. Aqui observou algumas "manchas" que se deslocavam nas regiões iluminadas e concluiu tratar-se, provavelmente, de "enxames de insectos". Em 1924 publicou algumas conclusões que aventavam a possibilidade de existência de pequenos animais gregários e migratórios ainda mais complexos. Pickering faleceu em 1938 e jamais alguém voltou a avançar a possibilidade de semelhantes prodígios.

         
Mapa da Lua de Johannes Hevelius (Selenographia, sive Lunae descriptio, 1647). A nomenclatura dos acidentes lunares que veio a ser adoptada foi inicialmente proposta por Giovanni Battista Riccioli em 1651, que os designou com nomes de cientistas famosos e outras figuras proeminentes. Mas devemos a Hevelius as designações geográficas que persistem (Alpes, Apeninos, etc.). O primeiro verdadeiro mapa lunar, com nomenclatura diversa, foi o de Langrenus (Michael van Langren, astrónomo e cartógrafo Holandês que serviu os monarcas Habsburgo), publicado em 1645 (ver, .JPG, 4.3MB). À direita, mapa com as mais evidentes características da superfície lunar, invertido para observação telescópica (clicar na imagem para ampliar); Máximo Ferreira e Guilherme de Almeida, Introdução à Astronomia e às Observações Astronómicas (2ª Ed), Plátano - Edições Técnicas, 1995, p.78)

Segundo o autor Ilya Virgatchik, os nomes dos maria ("mares") escolhidos (por Riccioli) reflectiam a crença de que a Lua teria influência meteorológica e a dicotomia entre as etapas de "crescimento" e de "detrimento":
"En ce qui concerne les noms des mers choisis par Riccioli), il faut savoir qu’ils proviennent de la croyance que la Lune influence le temps. (...)  Partant de cette idée, Riccioli, donna aux «mers» apparaissant en phase croissante (Premier quartier) des noms qui évoquent le beau temps, la tranquillité, le bonheur de vivre : Mer de la Tranquillité (où se posa Apollo XI), Mer de la Sérénite, Mer de la Fécondité, Mer du Nectar, etc... Les «mers» qui apparaissent au dernier quartier reçurent des noms qui évoquent le mauvais temps, le désespoir, l’ennui: Mer des Pluies, Océan des Tempêtes, Mer des Nuées, Mer des Humeurs, etc..." (Le Guide Marabout de La Lune..., 1983, pp.17-8)

Um foguetão a caminho da Lua. Ilustração antecipadora de James Gordon Irving no célebre guia "Stars: a Guide to the Constellations, Sun,Moon, Planets, and other features of the Heavens", de Herbert S. Zim e Robert H. Baker (Western Publishing Company, 1956 (1951). Em baixo, o foguetão inventado pelo professor Tournesol (Les Aventures de Tintin, por Hergé) no álbum Objectif Lune (Casterman, 1953), cuja sequela foi On a marché sur la Lune). 

Direcções cardeais nos mapas da Lua

As Fases da Lua

2022 - 2050 (em Inglês) - Fred Espenak

(Lopes Gonçalves, José Alonso e Mário Ramiro, Compêndio de Ciências da Natureza - Ciclo Preparatório - 1º Ano, Porto Editora Ldª, s/d (~1965); corrigida)

Os nossos antigos tratadistas, e.g., André do Avelar, conheciam as fases como "quadras" e cada qual como "quarteiram". No Lunario e prognostico perpetuo... de Cortez, chama-se "girante da Lua" à conjunção ou novilúnio. A Lua Cheia é a oposição ao Sol e consequentemente acontece (praticamente) no ponto diametralmente oposto do círculo zodiacal: é o sítio onde o Sol estará decorridos seis meses (a que o Venerável Beda, no séc. VIII, chamava "o diâmetro do ano").

Órbitas do sistema Terra-Lua (Baker, R. H., Introduction to Astronomy (3rd ed.), D. Van Nostrand Company, 1947, p.106)

Orientação do crescente lunar, posição em função da fase. O observador está voltado para Sul (de Callatay, Vincent. Atlas of The Moon, Macmillan & Co., 1964)

A órbita da Lua determina o Mês, mas há diversos "meses":

- Sinódico: a chamada "lunação", intervalo entre duas Luas Novas sucessivas, 29d  12h  44m  02,9s.

- Sideral: período que a Lua demora a completar o circuito da Esfera Celeste, "retorno" à mesma estrela fixa, 27d  07h  43m  11,6s.

- Trópico: de equinócio a equinócio; tempo de uma órbita relativamente ao Ponto Vernal, 27d  07h  43m  04,7s.

- Anomalístico: Intervalo entre dois perigeus sucessivos (Perigeu: ponto da órbita lunar mais próximo da Terra), 27d  13h  18m  33,1s.

- Dracónico ou Draconiano: intervalo entre duas passagens sucessivas da Lua pelo nodo ascendente (os nodos lunares são os dois pontos de intersecção da sua órbita com o plano da Eclíptica, conhecidos historicamente como caput draconis e cauda draconis); a órbita lunar é inclinada cerca de 5º). Está relacionado com os eclipses e é de 27d  05h  05m  35,9s.

fontes:  Norton's 2000: Star Atlas and Reference Handbook (Longman Scientific & Technical, 1989) e OAL - Observatório Astronómico de Lisboa

No séc. XVII, Manoel de Figueiredo (Chronographia: Reportorio dos tempos, no qual se contem VI partes, scilicet dos tempos..., "Empresso em Lisboa por Jorge Rodriguez a custa de Pero Ramires. Anno de 1603), refereia os vários tipos de mês, segundo os "antigos". O mês "peregratório" era o que se verificava no percurso da Lua desde o ponto zodiacal em que houve conjunção com o Sol (novilúnio) até voltar a esse mesmo ponto em que fez a passada conjunção. O mês "da pariçam" era desde quando a Lua aparecia (i.e. o primeiro crescente observável ou "prima luna") até à conjunção seguinte, contando a idade da Lua em dias até ao vigésimo oitavo. Outro era o mês "medicinal" de 27 dias e duas horas, segundo Galeno, para aferição dos dias críticos (utilizados na medicina para diagnósticos e tratamentos, i.e. administração de medicamentos, dietas, purgas e sangrias). Outro era o mês "consecutorio" ou "mênstruo", entre duas conjunções, "o qual consta de vintanove dias & doze horas & quarenta & quatro minutos" e este era o próprio lunar, segundo o tratadista.

Diferença entre mês sideral e mês sinódico. O período de rotação sobre si mesma é determinado em relação às estrelas, é o retorno ao alinhamento com a mesma estrela (27,3 dias). O mês sinódico, entre duas fases lunares (Lua novamente alinhada com o Sol), é maior, em média dura 29,5 dias e pode apresentar variação até 13 horas (Roy, Jean-René, L'Astronomie et son Histoire, Presses de l'Université du Québec/Masson, 1982)

A órbita aparente da Lua. O maior eixo é a linha de ápsides, que faz uma revolução ao longo da Eclíptica em 18.6 anos (Engelbrektson, Sune, e Martins, E. de Barros (trad.), Estrelas, Planetas e Galáxias, Edições Melhoramentos, Editora da Universidade de São Paulo, 1980)

No Equinócio de Setembro, o pequeno ângulo da Eclíptica relativamente ao Horizonte determina que a Lua a esteja mais "baixa" e nasça, de noite para noite, mais para Norte. Isto faz com que apareça mais cedo do que seria de esperar, aumentando a duração do luar. É a chamada "Lua das Colheitas", Harvest Moon. (Ilustração: Guilherme de Almeida, Astronomia de Amadores (revista da APAA), Nº51, julho/dezembro. 2016)

Os asteróides

Os Asteróides são objectos rochosos e metálicos que orbitam o Sol mas pequenos demais para serem considerados planetas. São conhecidos informalmente como "planetas menores". São, provavelmente, o material disperso de um planeta que não conseguiu forma-se devido às forças gravitacionais de Júpiter e Marte. Por isso são encontrados em grande número na chamada "Cintura de Asteróides", no intervalo entre as órbitas desses dois planetas. Mas foram descobertos desde o interior da órbita da Terra até para além da órbita de Saturno. Alguns têm órbitas que atravessam a órbita da Terra e muitos terão atingido o nosso planeta no passado.

O termo asteróide, da palavra grega para "semelhante a uma estrela", nunca teve uma definição formal. Um asteroide é um planeta menor do Sistema Solar interno. Historicamente, o termo foi aplicado a qualquer objecto orbitando o Sol que não se transformou num disco e não manifestou características de um cometa activo. Asteróides maiores são frequentemente designados planetóides. Entretanto, já foram descobertos planetas menores no Sistema Solar exterior. Os asteróides da "Cintura" podem ser remanescentes do disco protoplanetário e, nesta região, a agregação de planetesimais em planetas durante o período de formação do Sistema Solar foi evitada pelas poderosas perturbações gravitacionais em presença na vizinhança. São objectos demasiado pequenos para reter atmosfera. A grande maioria dos asteroides conhecidos orbita dentro do referido cinturão principal ou são co-orbitais com Júpiter (e.g., os "Troianos"). No entanto, outras famílias orbitais existem com populações significativas, incluindo os "objectos próximos da Terra" (Near-Earth Objects, abrev. NEOs).

Um asteróide. Ilustração de Paul Doherty no seu Atlas of the Planets (McGraw-Hill, 1980)

Os cometas

Os cometas são corpos planetários híbridos, acreditando-se que possuem um núcleo interno rochoso, coberto por uma camada de gelo ou por um aglomerado de gelo e fragmentos de rocha. O diâmetro do núcleo situa-se entre algumas centenas de metros a dezenas de quilómetros. Os cometas são "sobras" da formação do Sol e dos planetas do Sistema Solar. Descritos como "bolas de gelo sujas", adquirem as suas características distintivas quando estimulados pela acção do vento e do calor solares. Neste processo evaporam material, tornando-se plenamente kometes, "estrelas com cabeleira". Essa "desgaseificação" produz uma atmosfera visível ou coma e, às vezes, a característica "cauda". Embora esta resulte, em parte, do movimento do cometa através do Sistema Solar, forma-se através da libertação de poeiras (pela pressão da radiação do Sol) e de gás (pelo efeito do magnetismo do vento solar). Esta diferenciação explica porque determinados cometas podem apresentar duas caudas, uma de poeiras e outra gasosa. A distante "Nuvem de Oort", nos confins do nosso Sistema, aloja cometas gravitacionalmente pouco ligados ao Sol. Quando uma qualquer perturbação altera as suas órbitas, podem ser lançados na direcção do Sistema Solar interior. Muitas pessoas associam os cometas a objectos velozes que cruzam o céu rapidamente. Na verdade alcançam grandes velocidades mas devido às enormes distâncias a sua velocidade aparente é reduzida. Podem, quase sempre, ser observados ao longo de várias semanas enquanto evoluem sobre o fundo de estrelas.

O movimento de um cometa através do céu não é perceptível na observação visual, somente em observações espaçadas. Estes corpos não "atravessam" o céu fugazmente como os meteoros.

Aristóteles considerava que eram fenómenos sublunares, resultado de "emanações" ou "exalações" da atmosfera. No passado, significavam presságios terríveis, que colocavam em causa a ordem estabelecida. Enquanto a Astrologia tendia a considerá-los "causas" de nefastos acontecimentos, a interpretação Cristã via-os como "sinais" de castigo divino ou mesmo da aproximação do Apocalipse. Trariam escassez, guerras e pestilência! Este legado continuou com a exaltação temerosa ou ansiosa sempre que se verificou uma aparição notável. Um exemplo serôdio da chamada "febre do cometa" verificou-se aquando da passagem do cometa Halley em 1910.

No livro The Story of Comets... (2nd edition), Oxford, Clarendon Press, 1910, George F. Chambers, competente divulgador, traduziu o estado do conhecimento sobre os cometas no início do século XX. Algumas concepções e dúvidas que aí encontramos estam tão distantes das actuais que quase nos parecem inacreditáveis. Verificamos que ainda não se sabia como enquadrar estes corpos numa tipologia ou categoria com características peculiares. As dimensões dos cometas eram francamente  hiperbolizadas. Veja-se a seguinte ilustração.

Tamanho de alguns cometas em comparação com o diâmetro da órbita da Lua (The Story of Comets ... (2nd edition), Oxford, Clarendon Press, 1910, Fig.5)
 
Na pág. 8, Chambers questiona como é que, seguindo a analogia terrestre, a cabeça do cometa diminui de tamanho com a aproximação ao sol, quando deveria dilatar-se com o calor absorvido. Refere, sem convicção, a hipótese de John Herschel de que parte do material se evaporaria com o calor do Sol. No cap. II, discute-se a antiga questão quanto à luz dos cometas. Serão corpos luminosos ou somente reflectem luz solar? A análise do espectro parecia contraditória com a exclusividade da iluminação solar. Reconhecendo que os astrónomos expendiam diferentes opiniões, escreve:
 
"Whilst it cannot be doubted that they do exhibit light of their own, yet it is now generally believed that to a certain extent some of the light which they yeld is received by them from the sun.". William Herschel, após a observação dos cometas de 1807 e 1811, acreditava que eram corpos com luz própria. Mais tarde, Airy e outros astrónomos, após a observação do cometa de Donati (1858) manifestaram uma opinião a contrária. Mas repare-se como era uma questão em aberto e como a citação acima se inclina para a convicção de que se tratariam de corpos celestes com luz própria. Entretanto, discutiu-se se os cometas teriam fases. O autor fornece opiniões (divergentes) de alguns observadores da época.
 
Os cometas pareciam algo "insubstanciais" pois permitiam observar as estrelas de fundo. Mas nem sempre. Com grandes reservas, Chambers termina o capítulo com uma razoável explicação acerca da matéria dos cometas: as suas cabeças são provavelmente um mistura de matéria sólida e gasosa; as caudas são gasosas e resultam da volatização da matéria das cabeças ou de parte dela. [repare-se com se utilizava "cabeça" e "cauda" como se de especímenes zoológicos se tratasse; e mesmo "barba" quando a suposta cauda apontava para o Sol, numa "personificação" com muitos séculos] No cap. XIII aborda-se a uma relação com os meteoros, que havia sido recentemente desvelada por Schiaparelli, referindo-se também uma teoria anterior de Kirkwood (1861) segundo a qual os meteoros seria destroços resultantes de cometas desintegrados (p.217).

O cometa de 1066 (muito mais tarde designado Halley), na célebre tapeçaria de Bayeux (século XI)

Ilustração representando o brilhante cometa Donati (1858 VI), com a sua peculiar cauda longa e arqueada, a "cabeça" muito próxima de Arcturus, o que aconteceu em 5 de Outubro desse ano (Atlas Hvězdného Nebe, 1904; Já se encontra, por exemplo, no Atlante Astronomico de Giovanni Celoria (Milano, 1890) e no Bilder-Atlas der Sternenwelt, de Edmund Weiß (1888), O vistoso cometa foi incorporado em ilustrações de diversas cidades, neste caso Florença. No Les Comètes de Amédée Guillemin (1875) surge numa belíssima representação sobre Paria.

"Monsieur Babinet [o astrónomo] prévenu par sa portière de la visite de la comête". Desenho satírico de Honoré Daumier (22 de Setembro de 1858; tratava-se do cometa Donati)

Na realidade, os cometas são corpos pequenos, frágeis e de formato irregular compostos por uma mistura de grãos não voláteis e gases congelados. No início dos anos 50 do século passado, Fred Lawrence Whipple (1906-2004) publicou no Astrophysical Journal uma série de artigos (sob o título "A Comet Model"), acerca da composição dos cometas, propondo a hipótese "icy conglomerate", depois conhecida como "dirty snowball" (bola de gelo suja). No essencial, a sua hipótese confirmar-se com as ulteriores investigações.

O percurso de um cometa (Ilustração de John Polgreen, in: Mayall, R. N., Mayall, M. & Wickoff, J., The Sky Observer's Guide, Golden Press, 1985 (1959))

A estrutura dos cometas é diversa e muito dinâmica, mas todos desenvolvem uma nuvem de matéria difusa que geralmente cresce em diâmetro e brilho enquanto o cometa se aproxima do Sol. Geralmente observa-se, no meio de uma espécie de "coroa", um núcleo pequeno (menos de 10 km de diâmetro) e brilhante. Estes corpos possuem órbitas muito excêntricas que os trazem muito próximo do Sol e os levam longe no espaço, por vezes para além da órbita de Neptuno. Quando os cometas se aproximam do Sol desenvolvem enormes caudas de matéria luminosa que se estendem por milhões de quilómetros, na direcção oposta ao Sol. Quando estão longe do Sol, o núcleo está muito frio e a sua matéria está congelada dentro do núcleo.

Ao passar perto do Sol, por acção da temperatura, começam a libertar gases (desgaseificação). Isso produz uma atmosfera visível ou coma e, às vezes, também uma cauda. Fenómenos devidos aos efeitos da radiação solar e da acção do vento solar sobre o núcleo do cometa. Os núcleos dos cometas variam de algumas centenas de metros a dezenas de quilômetros de diâmetro e são compostos de colecções soltas de gelo, poeira e pequenas partículas rochosas. A coma pode ter até 15 vezes o diâmetro da Terra, enquanto a cauda pode estender-se para além de uma unidade astronómica.


Diagrama mostrando as características físicas de um cometa. a) Núcleo, b) Coma, c) Cauda de gás/ioniz. d) Cauda de poeiras, e) Envoltório de hidrogênio, f) Movimento do Cometa g) Direcção ao Sol; Sanu N., lic. Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International)

Os cometas são baptizados a partir dos nomes dos seus descobridores (até três nomes ou, em alguns casos históricos, por quem calculou a respectiva órbita, e.g., Halley, Encke, Crommelin). Poderão sê-lo em função do observatório, telescópio, missão ou satélite artificial a partir dos quais são descobertos (e.g., NEOWISE, Pan-STARRS), o que é obviamente cada vez mais comum. A designação dos cometas integra (desde 1995) o ano e mês da sua descoberta. Cada mês divide-se em duas metades, designadas por uma letra maiúscula de A a Y (omitindo o "I"), sequenciadas ao longo dos meses (e.g., em Março letras serão "E" e "F"). Acresce um numeral que se refere à ordem de descoberta na respectiva quinzena. O prefixo "P/" ou "C/" refere se o cometa é Periódico (P/) ou não.

Meteoróides

Assistimos a ondas de choque, calor e ionização quando ocorre a passagem ou entrada de um objecto sólido proveniente do espaço na atmosfera terrestre. A explicação adoptada para os fenómenos testemunhados nos quais os meteoros resistem e caem no solo (i.e. meteoritos) foi, até muito tarde, aristotélica. Jean Baptiste Biot foi, no início do séc. XIX, o primeiro cientista a concluir que há pedras que, de facto, caem do céu. Os meteoróides são significativamente menores que os asteróides e variam em tamanho de pequenos grãos (como os que provocam o fenómeno a que chamamos popularmente "estrelas cadentes") a objectos maiores (habitualmente até cerca de 1 metro). Objectos menores são classificados como micrometeoróides ou poeira espacial. A maioria são fragmentos de cometas ou de asteróides, enquanto outros são detritos de impacto de colisão ejectados de corpos como a Lua ou Marte. 

Exoplanetas - a procura  de planetas fora do Sistema Solar

Acredita-se hoje que o processo de formação de quase todas as estrelas resulte também na formação de sistemas planetários. Não é fácil encontrá-los porque as estrelas são tão grandes e brilhantes que os planetas, comparativamente exíguos, se tornam "invisíveis". Alguns dos métodos de busca:

- Trânsito: procuram-se estrelas cujo brilho decresce quando um hipotético planeta transita (passa à sua frente);
- Imagem: estudam-se as estrelas sob diferentes cores, processando digitalmente as imagens de modo a bloquear a sua luz;
- Doppler: procuram-se alterações na velocidade radial da estrela devido a perturbações com origem num planeta que a orbite;
- Microlente: procuram-se estrelas distantes que incrementam de brilho quando uma estrela (com potencial planeta) mais próxima passa à sua frente. O fenómeno acontece porque a gravidade da referida estrela com planeta funciona como uma "lente" que maginifica a luz da estrela mais distante.

São principalmente detectados pela variação dos comprimentos de onda das suas estrelas. O primeiro destes planetas, orbitando uma estrela semelhante ao Sol (51 Pegasi), foi descoberto em 1995 pelo suiço Michel Mayor e pelo seu tutorando Didier Queloz no Observatório de Genebra. Trata-se do planeta 51 Pegasi b, oficialmente chamado "Dimidium" e fica a cerca de 50 anos-luz. Entretanto já foram descobertos alguns milhares na nossa galáxia.

Esquema do último método acima descrito (fonte: planetquest.jpl.nasa.gov/)

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