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Sistema Solar: Terra, Lua e Sol

Ensino de Astronomia na UFABCRenato Dias da Cunha

Nosso pálido ponto azul

Diâmetro equatorial: 12 756 km

Diâmetro polar: 12 713 km

Volume: 1,083x10^12 km^3

Massa: 5,972x10^24 kg

Distância do Sol: 150 milhões de km (1 AU)

Condições ideais para a vida

Temperatura média: 15°C

- efeito estufa;

- água nos 3 estados;

- diversos habitats;

- zona habitável do Sistema Solar;

- Terceiro planeta mais próximo do Sol;

- Mais denso;

- Quinto maior planeta;

Composição atômica da TerraFerro (32,1%)

Oxigênio (30,1%)

Silício (15,1%)

Magnésio (13,9%)

Enxofre (2,9%)

Níquel (1,8%)

Cálcio (1,5%)

Alumínio (1,4%)

PLANETAÁGUA?

- Oceanos cobrem cerca de 70% da superfície da Terra- É pouca água em comparação ao raio do planeta;

1 – Toda água (esfera sobre o Estados Unidos Ocidental aprox. 1384 km de diâmetro)

2 – Toda água líquida fresca em lençóis freáticos, lagos, pântanos e rios ( esfera sobre o Kentucky, ap.272 km de diâmetro)

3 – Toda água de lagos e rios de água doce ( esfera sobre a Georgia, aprox. 56 km de diâmetro)

Informações retiradas da aula de 2018 do curso, da profa. Michelle

A quantidade de água doce no

planeta corresponde a apenas 2,5% do

total de água na Terra.

Atmosfera

Composição química da atmosfera terrestre

A gravidade influencia na disposição dos materiais, organizando-os por suas densidades. Como consequência temos camadas no interior da Terra.

Alguns fenômenos naturais se devem por consequência das camadas internas da Terra:

- Terremotos

- Vulcões

- Formação de montanhas

- Movimentação dos continentes

Campo magnético da Terra

Consequências do campoBússola aponta para o norte geográfico pois se alinha com o campo (Imã gigante);

O campo deflete partículas de alta velocidade vindas do Sol;

Caso não houvesse essa proteção, seria impossível a comunicação por ondas de rádio, TV, internet etc;

O que é a Aurora Boreal?O Sol emite partículas que ‘batem’ no campo magnético de proteção terrestre e são puxadas para os pólos. Quando elas entram na atmosfera, elas colidem com elementos que fazem acontecer as Auroras Boreais no Pólo Norte.

Movimentos terrestres

Me chamou?

Isaac Newton

Movimentos terrestres

Eu também!

Johannes Kepler

Relembrando: Leis de KeplerA 1ª Lei descreve as órbitas dos planetas. Kepler propôs que os planetas giram em torno do Sol, em uma órbita elíptica, com o Sol em um dos focos.

A 2ª lei de Kepler assegura que o segmento (raio vetor) que une o sol a um planeta varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais.

A 3ª lei de Kepler indica que o quadrado do período de revolução de cada planeta é proporcional ao cubo do raio médio de sua órbita.

Ex: Calcular o período de rotação de Urano ao redor do Sol sabendo que o planeta está a 19,14 AU de distância do Sol, e que a constante de Kepler é 1.

Relembrando: Lei da Gravitação UniversalAs leis de Kepler só consideram o movimento;

Newton percebeu que a velocidade desses planetas varia em valor e direção;

Para isso, forças deveriam estar atuando nesses planetas.

Ex: calcular a força exercida entre a Terra e o Sol. Dados: r = 1,496x 10^8 km

massa da Terra = 5,972 × 10^24 kg; Massa do Sol = 1,98892 × 10^30 quilogramas;

Chega de conta!

Rotação

DIA SOLAR Intervalo de tempo entre duas passagens consecutivas do Sol pelo Meridiano Celeste do lugar.O dia Solar varia ao longo do ano, e é maior que o dia Sideral.

É o tempo desde que uma estrela que está numa posição, dá a volta toda à esfera celeste, e volta a estar na posição anterior. Isto demora 23:56h. Decorre do movimento de rotação.

DIA SIDERAL

TRANSLAÇÃO

Ou Revolução é o movimento realizado pela Terra ao redor do Sol.Dura 365 dias 5h 48’ 50’’.

TRANSLAÇÃOAo mesmo tempo que a Terra faz o movimento de rotação, ela realiza o movimento de translação que dura 365 dias 5h 48’ 50’’.

Devido essas “6h a mais”, a cada 4 anos temos um ano bissexto, ou seja, um ano com 1 dia a mais. Fazemos isso para “ajustar” nosso calendário com a translação da Terra.

ÓRBITAExcentricidade da órbita da Terra: ϵ=0,0167

Exemplo: Calcular a órbita do cometa Halley, dado a excentricidade 0,967

Inclinação do eixo da Terra em relação ao eixo da eclíptica (por 23,5°);

Os raios solares incidem com intensidades diferentes sobre um determinado local, o que origina as grandes zonas climáticas (quentes, temperadas e frias) e a sucessão das estações (primavera, verão, outono e inverno).

A eclíptica é inclinada (por 23,5°) em relação ao equador celeste.

Por causa disso, o Sol fica no hemisfério sul de ~23/9 a ~20/3, e no norte na outra metade do ano.

Por isto, de março a setembro ele passa mais alto no céu no hemisfério sul, causando estações mais quentes e dias mais longos, e o oposto no hemisfério norte De setembro a março, é o oposto (Sol baixo no sul, etc.).

SOLSTÍCIOSOcorre em junho e dezembro é o ponto mais distante entre o equador celeste e a eclíptica.

Enquanto em um hemisfério ocorre o de inverno, no outro ocorre o de verão.

Marca o início do verão ou inverno.

EQUINÓCIOSOcorre em Março e Setembro, quando há o cruzamento entre os planos do equador celeste e da eclíptica.

Ambos os hemisférios da Terra encontram-se igualmente iluminados pelo Sol, e o dia e a noite têm a mesma duração.Marca o início da primavera ou do outono.

A região do Equador recebe ao longo de todo o ano uma quantidade de radiação solar quase constante.

Por isso todas as estações são muito parecidas.

Em todos os dias do ano o Sol fica 12 horas acima do horizonte e 12 horas abaixo do horizonte; a única diferença é a máxima altura que ele atinge.

A duração dos dias varia com a época do ano e com a latitude.

Devido à inclinação do eixo da Terra em relação à eclíptica, nos polos temos alguns fenômenos interessantes:

Sol da meia noite: o Sol é visível por 24h ( datas próximas ao solstício de verão.)

Noite polar: O sol não nasce ( datas próximas ao solstício de inverno).

SOLDistância média da Terra: 149.600.000 KMDiâmetro equatorial: 1.391.400 kmMassa: 1,98892 × 1030 Kg - 332 900 x TerraVolume: 1,412 × 1018 km3 -

1 300 000 x Terra

O Sol possui 99,8% de toda a massa do nosso Sistema Solar.

O Sol é uma estrela, ele é como uma bola de gás (92,1% H e 7,8% He), mantida íntegra pela sua própria gravidade.

O Sol é a fonte de Energia da Terra.

LUADiâmetro equatorial: 3474,8 KmVolume: 2,19X1010 Km³Massa: 7,34X10 22 Kg

A Lua é o único satélite natural da Terra e o quinto maior do Sistema Solar.

A lua realiza o movimento de rotação e translação ao redor da Terra.

Assim como os outros planetas e satélites, a Lua apresenta uma órbita elíptica.

Apogeu: 405.700 Km Perigeu: 363.100 km

As forças gravitacionais da Lua e do Sol produzem um torque que tende a alinhar o eixo de rotação da Terra com o eixo da eclíptica, mas, como esse torque é perpendicular ao momento angular de rotação da Terra, seu efeito é mudar a direção do eixo de rotação, sem alterar sua inclinação.

Por conta disso, os polos celestes não ocupam uma posição fixa no céu: cada um se move lentamente em torno do respectivo polo da eclíptica, descrevendo uma circunferência em torno dele com raio de 23,5°º. O tempo necessário para descrever uma volta completa é 25 770 anos. Caminho aparente do Polo Norte

celeste no céu

a mesma coisa acontece com o ponto da primavera, causando o fato, de que os signos não coincidem mais com as épocas, naquelas o Sol está na constelação correspondente.

https://www.youtube.com/watch?v=qlVgEoZDjok

FASES DA LUAAo longo do mês observamos que o formato da Lua no céu muda. Chamamos esse fenômeno de “Fases da Lua”.

As fases da Lua são o resultado de como observamos, da Terra, a iluminação do Sol sobre a Lua ao longo do tempo. O ciclo completo dura 29 dias 12h 44’ 2,9’

Acredita-se que o grego Anaxágoras (˜ 430 a.C.), já

conhecia sua causa, e Aristóteles (384 - 322 a.C.)

registrou a explicação correta do fenômeno: as

fases da Lua resultam do fato de que ela não é um

corpo luminoso, e sim um corpo iluminado pela luz

do Sol.

A face iluminada da Lua é aquela que está voltada para o Sol.

A fase da Lua representa o quanto dessa face iluminada pelo Sol está voltada também para a Terra.

A fase da Lua é definida em termos do número de dias decorridos desde a Lua Nova (de 0 a 29,5) e em termos da fração iluminada da face visível (0 a 100%).

Nessa fase, a face visível da Lua não recebe luz do Sol, pois, vistos da Terra, os dois astros estão na mesma direção.

Durante o dia a Lua está no céu, próximo ao Sol. Durante os dias seguintes , a Lua vai ficando cada vez mais a leste do Sol e, portanto, a face visível vai ficando mais iluminada a partir da borda que aponta para o oeste.Os eclipses solares ocorrem nessa fase.

LUA NOVA

QUARTO CRESCENTENessa fase, a Lua está no céu à tarde e no começo da noite e podemos vê-la como um semi-círculo com a parte iluminada voltada para o Oeste*.

Sol e Lua, vistos da Terra, estão separados por aprox. 90°.

Após esse dia a porção iluminada continua a crescer.

Nessa fase 100% da face visível está iluminada, e a Lua fica no céu durante a noite.

Lua e Sol, vistos da Terra, estão em direções opostas.

Somente nesta fase ocorrem os eclipses lunares.

LUA CHEIA

Nessa fase, a Lua está aproximadamente 90° a oeste do Sol, e aparece no céu no fim da noite e fica visível durante a manhã.

Vista da Terra a Lua se parece com um semi-círculo. No hemisfério Sul a Lua tem a parte iluminada voltada para o Leste.

QUARTO MINGUANTE

O tempo entre duas fases consecutivas da lua é de aproximadamente 29,5 dias.Chamamos esse período de Mês Sinódico.

MÊS SINÓDICO

MÊS SIDERAL

Tempo necessário para a lua completar uma volta em torno da Terra, em relação às estrelas e dura aproximadamente 27,32 dias.

O LADO OCULTO DA LUA

A duração do período de rotação da Lua é igual ao do período de translação (27,3 dias) e, consequentemente, a Lua tem uma face sempre voltada para a Terra e outra que não é visível do nosso planeta (***nem sempre é escuro)

Rotação e translação demoram o mesmo tempo para serem

completadas, porque, ao longo de bilhões de

anos, a interação gravitacional entre a Terra e a Lua forçou

essa sincronização. É o chamado acoplamento

de maré.

Seis vistas ortográficas da Lua criadas a partir do novo mosaico global WAC. Do canto superior esquerdo para o inferior direito, a longitude central é 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, 300 °.Crédito: NASA / Goddard / Arizona State University.

FORÇAS DE MARÉMarés são as alterações do nível das águas do mar causadas pela interferência gravitacional da Lua e do Sol (esta última com menor intensidade, devido à distância) sobre o campo gravitacional da Terra.

Por causa da rotação da Terra e da revolução da Lua, estas elevações se propagam pela superfície da Terra, causando marés altas a cada 12 horas e 25 minutos, e marés baixas entre as marés altas.

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

Quando Terra, Lua e Sol estão alinhados, o Sol amplifica as forças da Lua sobre a Terra, causando marés extra altas e baixas, chamadas de sizígia (alinhamento) ou vivas.

Durante os quartos crescente e minguante, as forças são menores, e causam as marés de quadratura, ou mortas.

As marés se propagando pela Terra causam forças de fricção, que freiam a rotação da Terra, tal que a duração de um dia aumenta por 0.0016 s cada século.

O momento angular perdido pela Terra é transferido pra

Lua, aumentando a órbita desta, tal que ela se afasta

da Terra por 3 a 4 cm a cada ano, e a duração do mês

aumenta (mas a uma taxa menor que a rotação da

Terra).

O efeito das marés é recíproco entre a Terra e a Lua. Como a Terra possui uma massa maior que a massa da Lua, ela causa uma força de maré muito maior na mesma. É muito provável que a sincronização dos períodos de rotação e translação da Lua tenham ocorrido devido esse efeito.

Por outro lado, isso implica que a interação entre esses dois corpos

faz com que a velocidade de rotação da Terra diminua,

aumentado a duração de um dia por 0,0016s a cada século, e

consequentemente a distância entre a Terra e a Lua aumentam a

uma taxa de 4 cm/ano por causa da conservação do momento

angular.

Teoricamente, isto continua até que a rotação da Terra e a revolução da Lua estejam sincronizadas. A chamada ressonância dos períodos.

Neste momento, a Terra ficará sempre com o mesmo lado voltado pra Lua. Visto da Terra, a Lua ficará sempre na mesma posição no céu.

O dia e o mês durarão o mesmo tempo de 47 dias atuais.

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

O diâmetro do Sol é de cerca de 1 400 000 km. O diâmetro da Lua é aprox. 3500 km. Portanto, o diâmetro solar vale cerca de 400 vezes o diâmetro lunar.

Mas o Sol também está cerca de 400 vezes mais longe de nós do que a Lua.

Dessa coincidência resulta o fato de que ambos os astros, vistos da Terra apresentam o mesmo tamanho aparente

PRECESSÃO DO EIXO DA TERRA

A Terra não é perfeitamente esférica: ela é achatada nos polos e bojuda no equador.

O plano do equador terrestreestá inclinado em 23,5° emrelação à eclíptica e 5° emrelação ao plano da órbita lunar.

Os eclipses solares ocorrem quando a Lua, em seu movimento de translação em torno da Terra, passa à frente do Sol e cobre a luz, projetando um cone de sombra sobre a superfície terrestre.

ECLIPSES SOLARES

Nos locais que ficam dentro dessa sombra observa-se o eclipse total. A seu redor, onde existe uma zona de penumbra, o disco solar é parcialmente visível. Nessa região, observa-se um eclipse parcial. Um eclipse do Sol só é visto no mesmo local da Terra a cada 360 anos (em média).

Os eclipses lunares ocorrem quando a Terra se posiciona entre a Lua e o Sol. Nessas condições a sombra da Terra cobre totalmente a Lua que, por não ter luz própria, perde seu brilho e deixa de ser vista. Os eclipses são totais ou parciais dependendo do quanto a Lua penetra no cone de sombra produzido pela Terra.

ECLIPSES LUNARES

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

Os eclipses ocorrem nos períodos em que há a intersecção dos planos da eclíptica e do plano orbital da lua, e essa intersecção, chamada linha dos nodos, coincide com a linha Sol-Terra.Esses períodos duram de 1 a 2 meses, dando tempo para que ocorram 2 ou 3 eclipses (Lunar ou Solar, muitos parciais).

O tempo entre dois desses períodos é de aproximadamente 173 dias, devido à precessão do eixo da revolução da Lua ser de 18 anos e 11 dias.

Este período recebe o nome de saros, e depois dele a sequência de eclipses ( geralmente 41 solares e 29 lunares), se repete.

Quaisquer dois eclipses separados por um ciclo de Saros compartilham

geometrias muito similares. Eles ocorrem no mesmo nó com a Lua

quase na mesma distância da Terra e na mesma época do ano. Como o

período de Saros não é igual a um número inteiro de dias os eclipses

subsequentes são visíveis de diferentes partes do globo.

O deslocamento extra de 1/3 de dia significa que a Terra deve girar mais ~ 8 horas ou ~ 120° a cada ciclo. Para os eclipses solares, isso resulta no deslocamento de cada caminho sucessivo do eclipse em aproximadamente 120º para oeste. Assim, uma série Saros retorna para aproximadamente a mesma região geográfica a cada 3 saroses (54 anos e 34 dias).