03 eclipses ufrn

Auta Stella de Medeiros Germano

Joel Câmara de Carvalho Filho

AstronomiaD I S C I P L I N A

Eclipses

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06

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Carvalho Filho, Joel Câmara de. Astronomia: Interdisciplinar / Joel Câmara de Carvalho Filho, Auta Stella de Medeiros Germano. – Natal, RN: EDUFRN, 2007.

300 p. : il.

1. Astronomia. 2. Sistema Solar. 3. Fenômenos astronômicos. 4. Astrofísica. 5. Cosmologia. I. Germano, Auta Stella de Medeiros.

ISBN 978-85-7273-376-2

CDD 520RN/UF/BCZM 2007/54 CDU 52

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Apresentação

Nesta aula, você vai estudar os eclipses. Inicialmente, irá construir uma escala para comparar as dimensões dos três astros envolvidos nesses eventos – o Sol, a Terra e a Lua –, bem como as distâncias entre eles. Em seguida, conhecerá a explicação

científica para a ocorrência dos eclipses, tomando como referência alguns desses dados e aspectos simples do comportamento da luz. Você utilizará essa explicação para compreender as condições favoráveis à ocorrência dos eclipses, bem como a aparência que o Sol e a Lua apresentam para diferentes regiões da Terra durante esses eventos. Ao final da aula, você conhecerá alguns cuidados e métodos seguros de observação do Sol e dos eclipses solares. A leitura cuidadosa e a elaboração de figuras são práticas essenciais na representação e explicação desses fenômenos.

ObjetivosRepresentar, em escala, as distâncias e tamanhos envolvidos no sistema Sol – Terra – Lua.

Utilizar modelos e conceitos físicos para explicar os diferentes tipos de eclipses solares e lunares.

Conhecer métodos seguros de observação do Sol e de eclipses solares.

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Os eclipses na história

Não é difícil imaginar o pavor e o espanto que nossos antigos ancestrais sentiram ao vivenciar um anoitecer em pleno dia, ou um obscurecimento inesperado da Lua, justo em suas noites mais radiantes. Assistir a uma seqüência dessas “fases” com

o Sol ou a Lua bem acima do horizonte era um desafio à imaginação e solicitava um tipo de participação nesses acontecimentos: preces, comoções, gritos, explicações.

Os chineses viam nos eclipses solares a tentativa de um enorme dragão devorar o Sol, e tentaram intervir por meio de gritos e gestos para o céu, com o intuito de afastar o animal. Já os esquimós interpretaram o fenômeno como sendo uma simbologia de gestos de amor entre os dois astros.

Figura � - Mito chinês sobre o eclipse solar

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Acima de tudo, os eclipses representaram uma quebra na regularidade dos ciclos celestes. Mesmo quando se reconheceu sua periodicidade, eles continuaram simbolizando sinais sobrenaturais e em várias culturas era essencial que os astrônomos previssem, com extrema precisão, essas ocasiões.

Em 1504, na sua quarta viagem às Américas, Cristóvão Colombo fez uso da previsão de um eclipse para conseguir que nativos da Jamaica colaborassem com a sua tripulação. Através de um almanaque – espécie de calendário com eventos astronômicos –, o almirante sabia que, por sorte, estava próxima a ocorrência de um eclipse lunar. Anunciou o eclipse atribuindo-o à fúria de Deus para com os nativos, que se negavam a alimentar sua frota. Finalmente, na ocasião do eclipse, invocou o final do evento no momento certo e conseguiu “vender” a idéia de que conseguia falar diretamente com Deus. Dessa forma, conseguiu alimentos e bebidas para suprir a tripulação e continuar sua viagem.

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O ciclo desses eventos era conhecido desde os caldeus, mas atribui-se aos gregos do século V a.C. o modelo explicativo que utilizamos até hoje. Como veremos, ele integra uma representação geométrica do fenômeno a conhecimentos simples sobre a luz.

O sistema Sol-Terra-Lua em escalaPara estudarmos a diversidade de situações envolvidas nos eclipses, vamos sistematizar

informações sobre as dimensões do Sol, da Terra e da Lua, e sobre a distância média que esses astros mantêm entre si.

Vistos da Terra, Sol e Lua parecem ter o mesmo tamanho, cerca de 0,5º de diâmetro angular. Mas, já os gregos antigos utilizavam os eclipses solares como indício de que o Sol devia ser, na verdade, maior do que a Lua, uma vez que nesses eclipses a Lua se interpõe entre a Terra e o Sol, mostrando-se mais próxima do que ele.

Atualmente, nossas medidas para os diâmetros e distâncias envolvidos nesse sistema se aproximam dos valores mostrados na Tabela 1.

Tabela � - Dados numéricos sobre tamanhos e distâncias do sistema Sol-Terra-Lua

Astro Distância média ao centro da Terra (Km) Diâmetro equatorial (Km)

Sol 149.600.000 1.392.000

Terra 0 12.756

Lua 384.400 3.476

Fonte: Millone (2003).

Difícil imaginar a disposição desses astros no espaço através desses números, não é mesmo? Quando precisamos visualizar um conjunto de coisas muito maiores (ou muito menores) do que nós, o melhor a fazer é representá-las num desenho em escala.

Como exemplo, vamos trabalhar os dados da Tabela 1.

Exemplo 1Obtenha os dados da Tabela 1, numa escala em que o diâmetro da Terra, DT, seja

representado por 1cm.

Solução

Nesse caso, a fração E a ser encontrada é tal que, quando multiplicada pelo tamanho da Terra, nos dá 1, ou seja: E x DT = 1.

⇒ E = 1cm/DT = 1cm/(12.756Km).

Desenho em escala

Num desenho em escala, o comprimento de cada objeto é representado segundo uma mesma proporção E em relação ao seu comprimento original. A razão E entre um comprimento representado no desenho e seu comprimento real é a escala do desenho. Num desenho com escala 1:1.000 (“um para mil”), por exemplo, cada comprimento está representado mil vezes menor do que o real.

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Atividade 1

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Podemos, em seguida, obter a representação de todos os outros comprimentos, multiplicando cada um deles por E, o que nos dá como resultado a Tabela 2.

Tabela 2 - Dimensões envolvidas no sistema Terra-Sol-Lua, numa escala que represente o diâmetro da Terra como 1cm.

Astro Distância média ao centro da Terra (cm) Diâmetro equatorial (cm)

Sol 11.727,8 109,12

Terra 0 1

Lua 30,14 0,27

Vemos então que se a Terra tivesse 1cm de diâmetro, o Sol mediria 109,12 cm de diâmetro, ou seja, aproximadamente 1m!

Com a atividade 1, continue interpretando esses números, visualizando-os, agora, por meio de figuras em escala.

Utilizando os dados da Tabela 2, desenhe e recorte três discos de papel ou cartolina, representando o Sol, a Terra e a Lua. Distribua-os no chão da sua sala ou da varanda, observando também as distâncias obtidas nessa tabela. Sugerimos que disponha a Terra no centro da sala.

Ainda com os dados da Tabela 2, faça um disco de papel ou cartolina com o diâmetro igual ao da órbita da Lua ao redor da Terra e aproxime esse disco do disco que representa o Sol. O que você acha desse resultado?

As distâncias envolvidas são impressionantes, não é mesmo? Você, com certeza, “não conseguiu fazer” o Sol ficar em sua sala, já que nessa escala ele estará a cerca de 117m do centro da sua Terra! E isso é só a periferia de uma galáxia que contém bilhões de estrelas...

Aqui na periferia da galáxia, uma das coisas mais impressionantes que a atividade mostra é o tamanho do Sol. Quem já pôde admirar a beleza de um eclipse solar concordará que é uma feliz coincidência o fato de Sol e Lua apresentarem o mesmo diâmetro aparente, vistos da Terra. Se o Sol fosse visto com um diâmetro muito maior do que a Lua, não teríamos mudanças significativas na luminosidade e aparência dele, e conforme ocorre com o trânsito de um planeta, não teríamos propriamente um eclipse, mas a mera passagem da Lua pela frente do disco solar. A relação entre os diâmetros lunar e solar é um dos fatores que possibilitam o eclipse solar.

O trânsito

Chamamos de trânsito a passagem de um planeta na frente do disco solar,

quando visto da Terra.

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Anteparo

Sombra Projetada

CorpoOpaco

Região de sombra

Fonte Pontual

Elementos explicativos dos eclipses

Além de uma idéia sobre as dimensões e órbitas dos três astros, a compreensão dos fatos observados nos eclipses requer o estudo da formação de sombras e penumbras, associado ao fato de que “a luz da Lua” é originada fundamentalmente do Sol, já

estudado na aula 5 (Ciclos lunares e calendários).

Vamos começar, então, a analisar a formação de sombras e penumbras por fontes de luz.

Objeto iluminado por uma fonte pontualQuando incidimos luz sobre um objeto opaco, com uma fonte cujos raios se espalham

a partir de um mesmo ponto ou região muito limitada, atrás do objeto, forma-se uma região que se constitui num cone de sombra. Nessa região, como ilustra a Figura 2, não há luz.

Figura 2 - Anteparo explicitando região de sombra formada pela inserção de um objeto à frente de uma fonte pontual.

Uma conseqüência importante é que, se essa fonte pontual for a única fonte de luz no ambiente, um segundo objeto que atravesse o cone de sombra não poderá ser visto. Isso porque só vemos as coisas que emitem luz ou a refletem de alguma fonte. Eis porque, quando apagamos as luzes, deixamos de ver o que está ao redor.

Se colocarmos um anteparo por trás do objeto, veremos um disco escurecido, onde não incide luz, rodeado de regiões iluminadas.


Atividade 2

Anteparo

Penumbra Projetada

SombraProjetada

Região de Penumbra

Região de Penumbra

Corpo Opaco

Região de sombra

Fonte

Desenhe uma fonte pontual a uma distância qualquer de um objeto extenso, e uma tela plana de anteparo mais atrás do objeto. Em seguida, delineie o cone de sombra que se forma por trás desse objeto, identificando, em particular, a região de sombra que coincidirá com o anteparo. Repita esse exercício alterando a posição da fonte pontual.

Objeto iluminado por uma fonte extensaE se a fonte de luz não for pontual, ou seja, se os raios de luz partirem de uma região com

extensão significativa? A Figura 3 “ilumina” nossa resposta. Ora, em princípio, nossa fonte não pontual pode ser pensada como um conjunto de fontes pontuais, cada uma destas com seu próprio cone de sombra atrás do objeto. Como esses cones de sombra não coincidem, na verdade, o resultado é um cone de sombra menor, onde não incide luz de nenhum ponto da fonte extensa, e uma região ao redor (uma “casca” cônica), de penumbra, onde chega a luz somente de alguns pontos. Acompanhe a formação da sombra e da penumbra na Figura 3. Os limites externos da penumbra são encontrados a partir da luz que sai das extremidades da fonte extensa, porque os cones de sombra que se formam devido à obstrução da luz de cada uma dessas extremidades são os que mais se afastam da linha central.

Figura 3 - Anteparo explicitando regiões de sombra e penumbra formadas pela inserção de um objeto à frente de uma fonte extensa.

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Note que, como no caso anterior, qualquer ponto da região de sombra não recebe luz de nenhum ponto da fonte extensa (não pode ser unido por nenhum segmento de reta a qualquer ponto da fonte). Num anteparo, teremos um círculo central escuro rodeado de uma região anelar semi-escurecida.


Atividade 3

Sol Astro

Penumbra

Sombra

Desenhe: uma fonte extensa a uma distância qualquer de um objeto também extenso; e uma tela plana de anteparo mais atrás do objeto. Em seguida, para essa situação, delineie a formação da sombra e da penumbra no anteparo. Repita esse exercício para diferentes situações, alterando as proporções entre as distâncias da fonte ao objeto e do objeto ao anteparo, bem como entre os tamanhos da fonte e do objeto.

Se você conseguiu compreender bem a formação de sombra e penumbra por uma fonte extensa, será fácil compreender a ocorrência dos eclipses.

Causas dos eclipsesA Figura 4 explicita que a situação do Sol iluminando um astro não luminoso no espaço

corresponde exatamente à de uma fonte extensa iluminando um “objeto” opaco. Com isso, podemos afirmar que atrás da Terra, bem como atrás da Lua, existe permanentemente, no espaço, um cone de sombra/penumbra.

Figura � - Cone de sombra e região de penumbra que se formam “atrás” de um astro iluminado pelo Sol.

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Esse fato pode contribuir para duas situações gerais de eclipses.

�) Eclipse lunar – A Lua, que num momento anterior encontrava-se visível acima do horizonte, passa a ser obscurecida, parcial ou totalmente, pela sombra da Terra.

Isso ocorre quando o astro que intercepta a luz do Sol (Figura 4) for a Terra e, nesse mesmo momento, a Lua, em sua translação, estiver na sombra/penumbra do planeta.

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Atividade 4

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Para isso, há três situações possíveis: o satélite não receber luz alguma do Sol (se ficar imerso na sombra da Terra); somente parte dele ficar obscurecido (caso toque somente parte da sombra); ou receber luz do Sol, mas em menor quantidade (estando na região de penumbra da Terra). Cada uma dessas situações resultará, respectivamente, num eclipse lunar total, parcial ou penumbral (note, adiante, a diferença em relação às possibilidades de eclipses solares).

2) Eclipse solar - O Sol deixa de ser visto, total ou parcialmente, em algumas regiões da Terra, mesmo estando acima do horizonte dos observadores; ou seja, em pleno dia, deixa-se de ver o Sol!

Isso ocorre quando o astro que intercepta a luz solar é a Lua e quando coincide dela estar passando à frente da Terra naquele momento. A Terra funciona então como um anteparo. Normalmente, se regiões do planeta estiverem no cone de sombra atrás da Lua, elas não receberão luz alguma do Sol, ocorrendo um eclipse solar total. Veremos ainda que, em certas circunstâncias, a passagem da Terra pela sombra da Lua pode resultar num eclipse solar anelar, ao invés de um eclipse total. Por outro lado, se regiões da Terra forem tocadas apenas pela penumbra da Lua, elas receberão somente parte da luz solar que normalmente receberiam. Nesse caso, teremos um eclipse solar parcial. Mais adiante estudaremos melhor tais possibilidades.

Redesenhe a Figura 4, de modo a reproduzir uma situação de eclipse solar e, depois, um eclipse lunar.

Com base nesses desenhos (item 1), identifique e explique em que fases da Lua ocorrem os eclipses solares e os eclipses lunares.

Que diferença você pode perceber entre uma lua nova e um eclipse lunar, já que na lua nova a Lua também não recebe luz solar?


Condições para ocorrência de eclipses solares e lunares

As únicas formas de ocorrerem eclipses são: a Lua posicionar-se no cone de sombra/penumbra da Terra e, inversamente, a Terra posicionar-se no cone de sombra/penumbra da Lua. Para isso, Sol e Lua precisam estar alinhados com a Terra, o que só ocorre em fases de lua cheia ou nova.

Alguém pode se perguntar após essa conclusão: “por que, então, não ocorrem eclipses todos os meses?”. A questão, como já mencionamos na aula 5 (Ciclos lunares e calendários), é que o plano de órbita da Lua ao redor da Terra é inclinado em relação ao plano de órbita da Terra ao redor do Sol. Tal inclinação (Figura 5) evita que os alinhamentos Sol-Terra-Lua ocorram com freqüência alta.

Figura � - Ilustração dos cones de sombra da Terra e da Lua nas fases de lua nova e lua cheia, em

quatro meses do ano.

A Figura 5 mostra a disposição do Sol, da Terra e da Lua, em vários momentos do ano (aproximadamente 365 dias), com a formação constante de sombra/penumbra atrás da Lua e da Terra. Cada plano menor representa a Lua em dois momentos da sua órbita ao redor da Terra, em aproximadamente 27,3 dias. Observando os quatro planos ilustrados, verifica-se que não é todo mês que há coincidência de, na lua cheia, a Lua passar pela sombra/penumbra da Terra ou, na lua nova, a Terra se posicionar por trás da sombra/penumbra da Lua.

Falando de forma abrangente, só teremos eclipses solares ou lunares em dias de lua cheia ou nova em que o Sol se encontre na linha dos nodos, ou seja, na linha de intersecção dos planos da órbita da Lua ao redor da Terra com o plano da órbita da Terra ao redor do Sol. Identifique, na Figura 5, os meses que ilustram eclipses solares ou lunares e verifique essa afirmação. Em seguida, responda à atividade 5.

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órbita ao redor da Terra

O plano de órbita da Lua ao redor da Terra mantém aproximadamente uma mesma direção, devido à conservação do momento angular.

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Atividade 5

Que fatos, entre os seguintes, podem ser listados como condição necessária e suficiente para haver eclipse lunar ou solar? Justifique sua resposta.

a) A passagem do Sol pela linha dos nodos.

b) A ocorrência de lua cheia ou lua nova.

c) O alinhamento entre o cone de sombra da Lua e o cone de sombra da Terra.

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Vamos retomar agora cada tipo de eclipse.

Eclipses lunares

Você viu que os eclipses lunares ocorrem em fases de lua cheia, quando a Lua passa por trás da sombra ou penumbra da Terra, conforme visualizamos na Figura 6. Num eclipse lunar, ao contrário do que ocorre no solar, todas as pessoas que puderem olhar

na direção da Lua assistirão, simultaneamente, ao mesmo eclipse. Isso acontece porque toda a luz que a Lua emite é refletida da luz solar; se esta não alcançar a Lua ou partes dela, não há como algumas pessoas na Terra verem a Lua normalmente iluminada, o que torna os eclipses lunares muito mais freqüentes do que os solares, para um mesmo lugar da Terra.

Figura 6 - Eclipse Lunar, com a lua no cone de sombra da Terra.

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Dependendo de como a Lua, em sua órbita, atravessar a sombra/penumbra da Terra, poderemos assistir a um dos três tipos de eclipses lunares (Figura 7). Ocorrerá um eclipse penumbral, se a Lua atravessar somente a região de penumbra da Terra. Nesse caso, visto da Terra, o astro apenas empalidece, o que é pouco perceptível para a maioria das pessoas que não costumam olhar para ele. Teremos um eclipse lunar parcial quando somente fração da Lua passar pela sombra da Terra. Já um eclipse lunar total, o mais interessante dos três, ocorrerá quando a Lua chegar a ficar totalmente imersa na sombra da Terra, em algum momento do evento.

Figura 7 - Possibilidades de passagem da Lua pela região sombra/penumbra da Terra, gerando diferentes eclipses lunares.

À distância em que a Lua se encontra de nós, a sombra da Terra cobre cerca de 4 luas cheias. O eclipse total dura desde o momento em que a Lua toca um extremo da penumbra da Terra (Figura 7) até o momento em que a última parte da Lua deixa o outro extremo da penumbra. O eclipse completo dura no máximo 3,8 horas, sendo a duração da fase total sempre menor que 1,7 horas (OLIVEIRA FILHO; SARAIVA, 2000).

Vários fatores definem essa duração: o tamanho da sombra da Terra na distância em que a Lua se encontra; o fato da órbita da Lua não ser circular, o que possibilita à Lua se apresentar a diferentes distâncias da Terra; a velocidade de rotação da Terra; e a velocidade de translação da Lua, que pode variar em função da posição desta ao redor da Terra (aula 10 – Leis de Kepler e a gravitação universal).

Um fato observado nos eclipses é que a Lua não chega a ficar totalmente escura (não visível) na fase total, apresentando, ao mesmo tempo, uma coloração avermelhada. Isso deve-se ao fenômeno de refração da luz: a luz solar, que passaria tangente à superfície da Terra, é encurvada pela atmosfera e acaba atingindo a superfície da Lua (Figura 8). Por outro lado, a mistura de tons de luz, como vermelho, azul e verde, é o que produz a sensação visual de luz branca. A luz que chega à Lua após atravessar a atmosfera terrestre é mais rica em tons vermelhos porque a componente azul é espalhada em diversas direções pela atmosfera. Daí a mudança de cor do astro.

Refração da luz

A refração da luz é uma mudança que a luz sofre, na sua direção de propagação, ao passar para um meio de densidade diferente daquela em que se encontrava antes.


Terra

Atmosfera da Terra

Luz espalhada

Luz desviada naatmosfera da Terra

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Terra

Sol

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Visão do eclipse solar parcial em P (região de parcialidade).

Visão do eclipse solar total em T (região de totalidade).

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Figura � - Causa da visibilidade da Lua durante um eclipse lunar total e da sua coloração avermelhada.

Figura 9 - Esquema de um eclipse solar total

Eclipses solaresConforme estudamos, os eclipses solares ocorrem em dias de lua nova, se a Lua

interceptar a passagem da luz solar, ou parte dela, para a Terra. São três as possibilidades: eclipse solar total, parcial e anelar.

Eclipse solar total e eclipse solar parcialNo eclipse solar total, o disco da Lua, alinhado com o Sol, intercepta-o integralmente.

A classificação de um eclipse leva em consideração sua ocorrência para a Terra: se ele é caracterizado como eclipse total, é porque para algum lugar do planeta, em algum momento do evento, o Sol se apresenta integralmente ocultado. Nesse caso, o eclipse é classificado como total, mesmo que observadores em outras regiões da Terra tenham visualizado o Sol parcialmente encoberto, ou ainda, com aparência normal.

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Atividade 6

Na atividade a seguir, você deverá identificar a visualização do Sol para diferentes observadores na Terra, durante a fase de totalidade de um eclipse solar total. Vamos exemplificar com o observador P, da Figura 9, lembrando duas informações importantes ligadas à luz. A primeira é que, para se ver um corpo qualquer, raios de luz devem sair da superfície desse corpo (por emissão ou reflexão) e alcançar nossos olhos. A segunda é: num mesmo meio material, a luz propaga-se em linha reta. Partindo disso, deduzimos que serão visíveis para P aqueles pontos do Sol que pudermos ligar diretamente a P por um segmento de reta: nesse caso, a luz pode sair de um desses pontos e alcançar nosso observador. Tais pontos estão entre M e N (sendo M uma curva de pontos) encontrados com segmentos que saem de P e tangenciam a Lua, até alcançar o Sol. Exercite essa análise.

Fase de totalidade

O eclipse solar total inicia- se quando a Lua alcança a borda do disco solar, formando uma imagem usualmente comparada à de uma mordida. Por volta de uma hora depois, o eclipse atinge a fase de totalidade, quando o Sol fica completamente atrás da Lua.

Na Figura 9, identifique as partes do Sol que serão visíveis para os observadores T, Q e R. Faça um desenho da aparência do Sol para cada observador.

Até então falamos de aspectos mais relacionados à geometria do eclipse. Tal compreensão de modo algum esgota os elementos vivenciados num eclipse. Um eclipse solar total é um dos eventos mais belos e apreciados em todo o mundo (Figura 10), envolvendo uma multiplicidade de elementos cujas mudanças podem ser contempladas ou acompanhadas: o comportamento dos animais, a temperatura, o vento, a cor do céu, camadas da atmosfera solar. Durante a totalidade, por exemplo, aparecem: eventos da cromosfera, do tipo protuberâncias de várias cores, ao redor do disco lunar; e a coroa solar, na forma de um facho azulado de luz ao redor do disco escuro da Lua. Em condições normais, essas duas camadas não são visíveis devido à fotosfera que, apesar de ser uma camada atmosférica mais interna, ofusca as demais.

Camadas da atmosfera solar

Conforme estudaremos na aula 12 (O Sol), a atmosfera solar é composta de três camadas distintas. Essas camadas, que vão desde a superfície solar até milhões de quilômetros no espaço, são: a fotosfera, a cromosfera e a coroa solar.

Figura 10 - Observações de um eclipse solar total, nos últimos segundos até a totalidade, quando então aparece a coroa solar. Di

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Eclipse solar parcialO eclipse solar parcial ocorre quando a Terra se encontra apenas com a penumbra

da Lua, sem ser tocada pela sombra do satélite. A aparência do Sol, para as regiões na penumbra, é semelhante à analisada no eclipse total, para as regiões da Terra, igualmente na penumbra da Lua (Figura 11).

Figura �� - Aparência do Sol num eclipse solar parcial

Eclipse solar anelarAté o momento, você já identificou as condições de ocorrência dos eclipses total e

parcial, conforme partes da Terra sejam atingidas, respectivamente, pelo cone de sombra ou pela região de penumbra atrás da Lua.

Figura 12 - Aparência do Sol num eclipse anelar

Na verdade, a passagem do cone de sombra da Lua na Terra pode gerar um eclipse anelar do Sol (Figura 12), ao invés de um eclipse total. A questão é que tanto a órbita da Terra ao redor do Sol quanto, especialmente, a da Lua ao redor da Terra são eclípticas. Desse modo, as distâncias da Terra à Lua e da Terra ao Sol variam, fazendo variar também a relação entre os tamanhos aparentes dos discos solar e lunar. No eclipse anelar, partes da Terra são tocadas pela sombra da Lua, mas o tamanho angular da Lua é menor do que o do Sol. A Figura 13 ilustra uma situação dessa natureza. Note a Terra situada a uma distância além do final do cone de sombra da Lua.


Atividade 7

Visão do eclipse solar anelar em A (região de totalidade).

Visão do eclipse solar parcial em P (região de parcialidade).

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Figura 13 - Esquema de um eclipse solar anelar

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Observe no lado direito, no canto inferior da mesma figura, a aparência do Sol para um observador situado em P. Seguindo os passos sugeridos na análise da Figura 9, obtenha, na atividade a seguir, a aparência do Sol para outros pontos sobre a Terra.

Na Figura 13, analise qual a região visível do Sol para os pontos Q e A. Em seguida, desenhe a forma em que o Sol será visto em cada um desses pontos.


Sol Lua

Região de eclipse parcial

Faixa de totalidade

Penumbra

Área de sombra

Terra

Para acompanhar os eclipses solares

Apesar dos eclipses solares ocorrerem em maior número em relação aos lunares, são observados com freqüência bem menor numa mesma localidade da Terra. A largura da sombra da Lua à distância da Terra nunca é maior que 270 km (OLIVEIRA SILVA;

SARAIVA, 2000). Devido à órbita da Lua em torno da Terra e à rotação do nosso planeta, essa sombra move-se a pelo menos 34 km/min para Leste, de modo que, num local específico, um eclipse solar dura no máximo 7,5 minutos.

O eclipse solar total só é visível numa estreita faixa da Terra chamada caminho do eclipse (Figuras 14 e 15), uma região de aproximadamente 270 km de largura e extensão entre 4800 a 6400 km. Numa faixa bem mais larga, cerca de 3000 km de cada lado do caminho do eclipse total, o Sol é visto parcialmente. Sendo o Sol um astro luminoso, observadores do lado claro da Terra que não estiverem nas regiões de sombra ou penumbra da Lua, irão vê-lo normalmente.

Figura �� - Projeção da sombra e penumbra da Lua na Terra

Figura �� - O caminho do eclipse, estimado para o eclipse solar total de 29/03/2006. Disp

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Sol projetado no fundo da caixa

Orifício para mirar o Sol Espelho

Quando temos eclipses, sítios de Astronomia divulgam quais as regiões por onde passarão a sombra e a penumbra da Lua (Figura 15), o horário dessa passagem e o alerta de que “nunca se deve olhar diretamente para o sol, ou sem proteção apropriada”. Devemos chamar incessantemente a atenção das pessoas para isso: olhar diretamente para o Sol, por mais de 15 segundos, pode danificar permanentemente o olho (Figura 16), sem que a pessoa sinta qualquer dor.

Figura 16 - Olho humano danificado por observações diretas ao Sol. http://astro.if.ufrgs.br/eclipses/olho.htm.

Aliás, pode levar meses para que a pessoa perceba os danos provocados. Diante do espetáculo do eclipse, a tentação de olhar para o Sol é grande, por isso devemos nos preparar com antecedência, construindo artefatos de baixo custo para acompanhar de forma segura tal evento (Figuras 17 e 18). Não se deve usar óculos escuros, vidros esfumaçados ou filmes de raios X: estes só melhoram o conforto ao se olhar para o Sol, o que aumenta o risco.

Figura 17 - Projeção do Sol no fundo de uma caixa, para onde se pode olhar por uma abertura lateral.

Figura 18 - Uso de um espelho para direcionar a imagem do Sol para o fundo de uma caixa.

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Eclipses marcantes na história da Ciência

Os eclipses estão associados a momentos significativos no desenvolvimento da Ciência. Na Antigüidade, o grego Aristarco de Samos (320 a.C. - 250 a.C.) desenvolveu estudos geométricos sobre estes e, com simplicidade e engenhosidade impressionantes,

utilizou dados observacionais para deduzir a relação entre os tamanhos reais da Lua e do Sol, como também entre as distâncias Terra-Lua e Terra-Sol.

Em 1919, um eclipse era peça fundamental num teste proposto por Einstein para a sua Teoria da Relatividade Geral, segundo a qual, na presença de campos gravitacionais, a luz muda a natureza do seu movimento, um efeito que se acentua conforme a intensidade do campo. Como implicação, Einstein previu que uma estrela ocultada pelo Sol poderia ser vista da Terra, devido ao encurvamento de sua luz pelo Sol. Esse fato, contudo, só poderia ser observado sem que o Sol ofuscasse a estrela, condição própria de um eclipse solar. Foi então que uma feliz coincidência, para nós brasileiros, fez da cidade de Sobral, no Ceará, o local onde cientistas de várias partes do mundo, inclusive Einstein, pudessem fazer esse teste. O famoso eclipse de Sobral, que confirmou a teoria da gravitação de Einstein, deu origem ao Museu de Sobral, um dos espaços significativos para visitas e divulgação científica no Nordeste brasileiro.

Mais recentemente, registros de eclipses solares feitos desde 2.700 anos atrás foram analisados num estudo (STENPHENSON; MORRINSON, 1995 apud PIMENTA; FERREIRA; AFONSO, 2003), apresentando indícios de que nosso dia solar está aumentando.

Tempo e eclipses

Desde os caldeus, descobrimos que os espantosos eclipses possuem na verdade uma regularidade bem definida. A cada 18 anos 11 dias e 8 horas, os eclipses se repetem numa mesma seqüência, o chamado período de Saros. Mas, somente após

3 Saros será possível a um observador contemplar, no mesmo lugar, o mesmo eclipse em circunstâncias praticamente idênticas. Daí porque, uma vez ou outra, vemos verdadeiros caçadores de eclipses solares atravessarem continentes – chegando mesmo a fretarem navios – em busca da oportunidade de presenciar mais uma vez a beleza desses eventos.

Todo ano, acontecem no mínimo dois eclipses solares e no máximo cinco (parciais ou totais), em algum lugar da Terra.


Resumo

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Para essas pessoas, o conhecimento científico apenas permitiu ampliar as dimensões com que esse fenômeno pode ser apreciado, não impedindo, entretanto, que o mesmo continuasse representando uma quebra no ritmo do tempo. Nessa perspectiva, os eclipses e o céu, como um todo, continuam sendo uma excelente oportunidade de, mesmo inconscientemente, celebrarmos de forma mais profunda nossa existência comum no planeta e no cosmos.

Nesta aula, você viu que os eclipses são fenômenos relacionados à formação de sombra e penumbra atrás da Terra e da Lua devido à interceptação da luz do Sol por esses dois astros no espaço. Se a lua passar por trás da sombra da Terra, teremos eclipses lunares e se a sombra da Lua tocar a Terra, teremos eclipses solares. Você aprendeu a modelar os eclipses por meio de desenhos geométricos e, com isso, pôde compreender por que os eclipses solares ocorrem em dias de lua nova, enquanto os lunares, em noites de lua cheia. Em seguida, analisou a aparência do Sol e da Lua nos vários tipos de eclipses, para diferentes observadores da Terra. Por fim, você foi alertado sobre os riscos de se olhar diretamente para o Sol, particularmente durante um eclipse solar, e entrou em contato com alguns aparatos de baixo custo, que devem ser construídos para um acompanhamento apropriado dos eclipses solares.

Auto-avaliaçãoA ocorrência de lua cheia ou lua nova é uma condição necessária e suficiente para haver eclipses? Justifique.

Seria possível um observador na Lua observar um eclipse terrestre? Qual seria a aparência da Terra? Adaptado de: <http://sunearthday.nasa.gov/2006/images/eclipsing_the_sun2.pdf>


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Interprete a figura a seguir. Desenvolva uma legenda para ela e, para cada seta, identifique o que ela está indicando.

Figura �� - ______________________________________________________________________

Você já teve oportunidade de acompanhar um eclipse? Que fatos você observou durante ele? Procure conversar com outra pessoa que também tenha observado um e sistematize esse conjunto de informações da forma

que preferir: num texto poético, numa tabela, num desenho...

Desafios

Calcule os tamanhos do Sol e da Terra numa escala em que a Lua seja representada com diâmetro igual a 1cm.

Separe uma lanterna, fita adesiva, tesoura e cartolina preta. Escolha ainda um objeto esférico (pode ser uma bola de isopor sustentada por um palito de churrasco ou um espeto qualquer) e uma parede como anteparo. Em seguida, reproduza as situações ilustradas nas Figuras 2 e 3 desta aula, utilizando a cartolina para, quando necessário, aproximar a lanterna de uma fonte pontual.

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ReferênciasCANALLE, J. Oficina de astronomia. Rodrigo Moura (Colab.). Rio de Janeiro: Observatórios Virtuais, [2000?]. Disponível em: <http://www.telescopiosnaescola.pro.br/oficina.pdf>. Acesso em: 28 ago. 2007.

MAGALHÃES, A. et al. Eclipse. Disponível em: <http://www.gradiva.pt/capitulo.asp?L=100137>. Acesso: 29 set. 007.

MILLONE, A. C. A Astronomia no dia-a-dia. São José dos Campos: INPE, 2003. Disponível em: <http://www.das.inpe.br/ciaa/ciaa.php#materialdocurso>. Acesso em: 30 set. 2007.

OLIVEIRA FILHO, Kepler de Souza; SARAIVA, Maria de Fátima Oliveira. Astronomia e astrofísica. Porto Alegre: Ed. Universidade/UFRGS, 2000. Disponível em: <http://astro.if.ufrgs.br/index.htm>. Acesso em: 28 ago. 2007.

PIMENTA, A. F.; FERREIRA, L. D. D.; AFONSO. G. B. A Variação da velocidade de rotação da Terra. In: COLÓQUIO BRASILEIRO DE CIÊNCIAS GEODÉSICAS, 3., 2003, Curitiba. Anais... Curitiba, 1996. Disponível em: <http://www.geocities.com/unibem_palmas/8_Variacao_Velocidade_Rotacao_Terra.pdf> Acesso em 25 out. 07.


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