Geografia - O Sistema Solar

Sistema Solar

O Sistema Solar é constituído pelo Sol e pelo conjunto dos corpos celestes localizados no mesmo campo gravitacional.

Fazem parte do Sistema Solar os planetas, planetas anões, asteroides, cometas e os meteoroides (meteoritos).

Existem inúmeras teorias que tentam explicar como o Sistema Solar foi formado. Entretanto, a mais aceita é a da Teoria Nebular ou Hipótese Nebular, que diz que a formação do sistema se deu através de uma grande nuvem formada por gases e poeira cósmica, que em algum momento começou a se contrair, acumulando matéria e energia, dando assim origem ao Sol.

Os planetas realizam sua órbita em torno do sol de forma elíptica, cada qual com suas próprias características, como por exemplo, massa, tamanho, gravidade e densidade. Os planetas que estão mais próximos do sol possuem composição sólida, enquanto os planetas menos próximos possuem composição gasosa.

Entre os outros corpos celestes, os asteroides são menores que os planetas e são compostos por minerais não voláteis.

Os cometas são compostos por gelos voláteis que se estendem pelo núcleo, cabeleira e cauda. Meteoroides são compostos por minúsculas partículas que, ao chegarem ao solo, caso isso ocorra, recebem o nome de meteoritos. O Sistema Solar está contido na Via Láctea, que ainda abriga cerca de 200 bilhões de estrelas.

Planetas do Sistema Solar

Oito planetas orbitam em torno do Sol: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Podemos classificar os planetas como sólidos ou gasosos, ou, mais especificamente, de acordo com suas características físico-químicas, como os planetas mais próximos do Sol sendo sólidos e densos, mas de insignificante massa; e os planetas mais distantes sendo gasosos massivos de baixa densidade.

Desde a sua descoberta em 1930 até 2006 Plutão foi considerado como o nono planeta do Sistema Solar. Porém em 2006, a União Astronômica Internacional redefiniu a classificação, criando a classificação de planeta anão. Atualmente, o Sistema Solar possui cinco planetas anões: Plutão, Eris, Haumea, Makemake, e Ceres. Todos são plutoides, com exceção de Ceres, localizado no cinturão de asteroides.

As massas de todos estes objetos constituem em conjunto apenas uma pequena porção da massa total do Sistema Solar (0,14%), com o Sol concentrando a maior parte da massa total do Sistema Solar (99,86%). O espaço entre corpos celestes dentro do Sistema Solar não é vazio, sendo preenchido por plasma proveniente do vento solar, bem como poeira, gás e partículas elementares, que constituem o meio interplanetário.

Sol

O Sol é a estrela central do Sistema Solar. Todos os outros corpos do Sistema Solar, como planetas, planetas anões, asteroides, cometas e poeira, bem todos os satélites associados a estes corpos, giram ao seu redor. O Sol é responsável por 99,86% da massa do Sistema Solar.

O Sol possui uma massa 332 900 vezes maior que a da Terra, e, em seu interior caberiam 1,3 milhões de Terras. A camada externa visível do Sol é chamada fotosfera, e tem uma temperatura de 6.000°C. Esta camada tem uma aparência turbulenta devido às erupções energéticas que lá ocorrem.

Imagem obtida da estação espacial Skylab da NASA em 19 de dezembro de 1973.

A distância da Terra ao Sol é de cerca de 150 milhões de km e a luz solar demora aproximadamente 8 minutos e 18 segundos para chegar à Terra.

A energia do Sol é responsável pelos fenômenos meteorológicos e pelo clima na Terra, bem como a manutenção da vida de todos os seres vivos que habitam nosso planeta.

O Sol é composto basicamente de hidrogênio (74% de sua massa, ou 92% de seu volume) e hélio (24% da massa solar, 7% do volume solar), conta também com traços de outros elementos, incluindo ferro, níquel, oxigênio, silício, enxofre, magnésio, cálcio e cromo.

Eclipses do Sol

O eclipse solar ocorre quando a Lua passa diante do Sol e da Terra, cobrindo parcialmente ou totalmente o Sol.

Estes eventos podem ocorrer apenas durante a Lua nova, onde o Sol e a Lua estão em conjunção, como visto da Terra. Entre dois a cinco eclipses solares ocorrem por ano na Terra, com o número de eclipses totais do Sol variando entre zero e dois. 

Eclipses totais do Sol são raros em uma localização qualquer na Terra em razão de que cada eclipse total existe apenas em um estreito corredor na área relativamente pequena da penumbra da Lua. Saiba mais sobre os eclipses neste link.

Mercúrio

Mercúrio é o planeta que está mais próximo do Sol e o que orbita com maior velocidade (o ano mercuriano tem apenas 88 dias). É o segundo planeta mais quente, depois de Vênus.

Devido a sua proximidade à Terra e que permite a sua observação a olho nu, é um dos 6 planetas conhecidos da antiguidade.

Apesar de não emitir luz própria aparente, reflete a luz do Sol e é um dos planetas mais brilhantes do céu. Entretanto, é um planeta complexo de observar.

Visto da Terra, nunca se afasta muito do Sol e está a maior parte do tempo ofuscado por este. Sem o auxílio de um telescópio, só o conseguimos ver durante o pôr ou o nascer do Sol. Por exemplo, pode ser visto pouco antes do nascer do Sol como uma estrela da manhã que o precede.

A superfície de Mercúrio é semelhante à superfície da Lua

Além disso, o fato de Mercúrio ter uma órbita mais próxima do Sol do que a da Terra permite-nos observar um fenômeno astronômico interessante, chamado Trânsito Solar, que  ocorre quando Mercúrio visto da Terra passa à frente do Sol.

Vênus

Vênus é o segundo planeta mais próximo do Sol e o planeta mais próximo da Terra. As perguntas intrigantes que este planeta "gêmeo" da Terra nos coloca começam com o seu movimento de rotação própria.

Uma rotação completa sobre si mesmo demora 243.01 dias, o que é um período relativamente longo.

Além disso, enquanto que a maior parte dos planetas rodam sobre si próprios no mesmo sentido, Vênus é uma das exceções. Tal como Urano e Plutão, a sua rotação é retrógrada, o que significa que em Vênus o Sol nasce a oeste e põe-se a leste.

Durante muito tempo não se tinha a certeza do porquê que existiam estas exceções, uma vez que a maior parte dos planetas no sistema solar, mesmo os satélites dos vários planetas, rodam no mesmo sentido, 'herdado' do movimento de rotação da nuvem primordial, no entanto, estudos dinâmicos recentes da obliquidade dos planetas podem explicar a rotação atípica de Vênus.

Vênus pode ser visto com clareza a olho nu quatro horas antes de o Sol nascer ou quatro horas depois do Sol se por, pois seu afastamento angular do Sol visto da Terra é de no máximo 48 graus.

E, quando o afastamento está próximo do valor máximo, Vênus pode ser visto a olho nu a qualquer hora de um dia de céu limpo, sendo necessário apenas conhecer sua localização na hora da observação e desde que não esteja visualmente muito próximo do Sol. Por esta razão, desde a antiguidade Vênus é também conhecido como a estrela matutina ou estrela vespertina.

No ponto do seu maior brilho, Vênus é 16 vezes mais brilhante do que a estrela mais brilhante no céu, Sirius. Vênus é um planeta muito parecido com a Terra, em tamanho, densidade e força gravitacional, tendo-se chegado a especular sobre a possibilidade de condições favoráveis à vida.

Hoje sabemos que, apesar de ter tido origens muito semelhantes à Terra, a sua maior proximidade ao Sol levou a que o planeta desenvolvesse um clima extremamente agressivo à vida. De fato, Vênus é o planeta mais quente do sistema solar, sendo mais quente do que Mercúrio, que está mais próximo do Sol. A sua temperatura média na superfície é de 460ºC em razão ao forte efeito estufa que acontece a grande escala em todo o planeta.

Terra

O planeta Terra é o 3º planeta a contar do Sol. Apesar de ser aquele em que vivemos e que conhecemos melhor, continua a ser o que nos intriga mais.

Único no nosso sistema solar, a complexidade física e química dos mecanismos que o fizeram um lugar tão propício à vida continua a surpreender-nos e a intrigar-nos.

Movimento de translação

A Terra leva 365,256 dias para completar uma volta ao Sol. É este movimento, combinado com a inclinação do seu eixo, que dá origem às estações do ano.

Movimento de rotação, o dia e a noite

A Terra demora 23,9345 horas para fazer uma rotação em torno do seu eixo que tem uma inclinação de 23.45º com o plano da eclíptica. É este o movimento responsável pela passagem dos dias e das noites.

A Terra possui uma só lua, que ficou presa ao campo gravitacional terrestre após uma colisão, nos primeiros tempos do sistema solar, entre um protoplaneta e a Terra.

A Lua é o único satélite da Terra e todos sabem que nos mostra sempre a mesma face. Isto ocorre porque o seu período de rotação é igual ao seu período de translação. Diz-se que tem uma rotação síncrona.

Excessivamente pequena para reter uma atmosfera, sem campo magnético global, a Lua está geologicamente morta como indicam as grandes quantidades de crateras que observamos.

Marte

Depois da Terra, Marte é o planeta mais fácil de observar. Visto da Terra Marte parece um planeta vermelho.

O seu eixo de rotação tem uma inclinação muito semelhante à do nosso planeta, 25.19º, o que significa que tem estações do ano.

Ao contrário de Mercúrio, que está exageradamente  perto do Sol para que seja facilmente observado, e de Vênus, cujas densa atmosfera e cobertura de nuvens bloqueiam a observação da sua superfície, Marte está relativamente próximo da Terra sem estar muito próximo do Sol.

Possui uma atmosfera bem rarefeita, o que nos permite observar a sua superfície com relativa facilidade. A melhor altura para observar Marte é quando este se encontra na sua oposição, isto é, quando a Terra está entre Marte e o Sol.

Paisagem de Marte

Além das características da sua órbita, com um período de 686.98 dias, os primeiros dados de Marte a serem obtidos através de observações feitas na Terra datam de 1659, quando Christiaan Huygens, observando através de telescópio o movimento de uma grande mancha negra no planeta chamada Syrtis Maior concluiu que o seu período de rotação era aproximadamente 24h, muito semelhante com o da Terra.

Até ao séc. XX, após inúmeras observações chegou-se  a criar grande especulação sobre a possibilidade da existência de vida inteligente em Marte, embora posteriormente se tenha reconhecido que as imagens obtidas com os telescópios tinham induzido em erro os astrônomos.

Posteriormente, na era da exploração espacial, entre os anos de 1964 e 1969, as Mariner 4, Mariner 6 e Mariner 7 fizeram os primeiros voos próximos ao planeta e conseguiram as primeiras imagens da sua superfície.

Estas indicaram um planeta com aspectos semelhantes à Lua, sem nenhuma evidência de vida, e com várias crateras, antigos vulcões e desfiladeiros, o que significa que pelo menos parte da sua superfície é bastante antiga, datando dos primeiros tempos do sistema solar, quando os planetas estavam sujeitos às colisões frequentes de meteoritos.

Júpiter

Júpiter é o maior planeta do sistema solar e o primeiro dos gigantes gasosos. Seu diâmetro é 11 vezes maior que o diâmetro da Terra e uma massa 318 vezes superior.

Tal como Marte, a melhor altura para observar Júpiter no céu é quando ele se encontra em oposição, quando a Terra fica entre Júpiter e o Sol.

Demora quase 12 anos a completar uma órbita, mas tem um período de rotação relativamente rápido: 9h 50m 28s sendo considerado o planeta com a rotação mais rápida do sistema solar.

O planeta possui uma atmosfera bastante complexa e dinâmica, com padrões climáticos estáveis e uma aparente estrutura em camadas que exibem diferentes cores. É um planeta com um interior quente, consequência da sua própria ação gravitacional.

Júpiter será sempre um planeta difícil para estudos em razão das suas condições agrestes. Pensa-se que a sua atmosfera é composta por nuvens de gelo de amônia na primeira camada, seguidas por nuvens de hidrosulfureto de amônio e finalmente por nuvens de água.

As diferentes cores nas nuvens observadas resultam da temperatura e, portanto da profundidade a que se encontram: nuvens castanhas são as mais quentes, e portanto mais fundas, seguidas de nuvens brancas, e as vermelhas as mais altas, e mais frias. No entanto estas nuvens ocupam apenas os primeiros 100 km do interior do planeta.

À medida que penetramos no seu interior a pressão aumenta assim como a temperatura. Júpiter, tal como os planetas terrestres, tem um núcleo sólido, denso, com oito vezes a massa da Terra embora devido à pressão de 70 milhões de atmosfera tenha um diâmetro de apenas 11000 km (menor que a Terra). A esta profundidade a temperatura é de 22000 K, ou  21726 ºC.

Saturno

Saturno é considerado um dos planetas mais bonitos e populares do sistema solar.

Apesar de todos os jovens planetas possuírem anéis, nenhum os possui como Saturno. Tem uma órbita quase duas vezes maior que Júpiter, embora pelo seu grande tamanho (é o segundo maior planeta do sistema solar) apareça no céu como uma estrela brilhante.

De fato, ele é bem visível no céu, sendo o planeta mais longínquo conhecido na antiguidade. Demora quase 30 anos a completar uma volta ao Sol e, tal como Júpiter, o seu período de rotação interno é ligeiramente superior ao seu período equatorial..

Imagem real dos anéis de Saturno obtida pela voyager 2, na qual  as diferenças de tonalidades da luz visível e ultravioleta captada foram acentuadas através de  um computador. As variações de cor indicam composição química ligeiramente diferente.

Urano

Urano foi o primeiro planeta a ser descoberto na era moderna. Pela distância a que está do Sol, Urano demora 84 anos terrestres a completar a sua órbita.

Um dos aspectos mais curiosos da sua dinâmica é o seu eixo de rotação ter uma inclinação de 97.86º com o plano da sua órbita, em outras palavras, ele roda deitado.

Especula-se que Urano tenha ganhado esta inclinação depois da colisão com um protoplaneta de grandes proporções.

Curiosamente, apesar de um dos lados de Urano não receber luz solar durante quase 22 anos, o registro de temperatura é o mesmo ao longo de toda a sua superfície visível, o que sugere mecanismos eficazes de condução do calor pela atmosfera, como as fortes tempestades originadas pelas diferenças de temperatura. 

Assim como Saturno, Urano também possui anéis. Porém, estes têm uma composição química diferente, razão pela qual não é fácil observá-los já que refletem muito pouco a luz do Sol.

Netuno

Netuno representa um marco na história do nosso conhecimento do Universo e em particular do sistema solar, pois antes de ter sido observado no céu, a sua existência foi prevista no papel usando as leis de Newton.

Tendo uma órbita, os astrônomos apontaram os telescópios para a zona do céu onde esse planeta deveria estar, e encontraram-no.

O 8º planeta do sistema solar, "deduzido" das leis de Newton e descoberto depois em 1846, foi batizado como Netuno.

A uma distância média de 30 U.A., Netuno demora 165 anos terrestres a completar uma órbita. O movimento de rotação própria tem um período de 16 horas, e o eixo de rotação tem uma inclinação de apenas 29.56º com o plano da órbita, ao contrário do que vimos em Urano.

Apesar de visivelmente semelhante a Urano, Netuno apresenta diferenças consideráveis. Ambos têm aproximadamente  o mesmo diâmetro e a mesma composição química (80% de hidrogênio, 19% de hélio e 2% de metano), porém,  Netuno tem 18% mais massa. E já sabemos como a massa de um planeta é determinante na sua evolução.

Netuno possui 13 luas conhecidas, das quais 6 foram descobertas pela Voyager 2. Pouco se conhece sobre estas luas, além de serem pequenas e provavelmente constituídas por gelo.

Curiosidades

Para determinar a sua idade, que significa dizer, “quantas vezes esse Planeta deu a volta ao Sol”, acesse:
http://www.exploratorium.edu/ronh/age/index.html  (site em inglês)

Para calcular o seu peso nos vários Planetas, Luas e Estrelas, acesse:
http://www.exploratorium.edu/ronh/weight/index.html  (site em inglês)

Se quiser construir um Sistema Solar, acesse: 
http://www.exploratorium.edu/ronh/solar_system/index.html (site em inglês)

Imagens do Sistema Solar, animações e eclipses, acesse:
http://astro.if.ufrgs.br/solar/sun.htm#movie