A invenção do tempo

Coluna Física sem mistério
Ciência Hoje on-line
Publicada em 20 de janeiro de 2012

Quem teve a ideia de cortar o tempo em fatias,

a que se deu o nome de ano, foi um indivíduo  genial,

Industrializou a esperança, fazendo-a funcionar no limite da exaustão 
Doze meses dão para qualquer ser humano se cansar e entregar os pontos
Aí entra o milagre da renovação e tudo começa outra vez,
com outro número e outra vontade de acreditar
que daqui para diante vai ser diferente

(Atribuído à Carlos Drummond de Andrade)

Novamente estamos começando um ano novo. O final e o início do ano são sempre comemorados com muitas festividades. Temos a sensação de que um tempo terminou e outro vai começar. Como é verão no Brasil, nessa época muitas pessoas saem de férias, viajam para outros lugares e buscam descansar para novamente começar um novo ciclo.

Como uma simples mudança na ‘folhinha’ pode influenciar tanto as nossas vidas? A utilização de calendários para marcar o tempo em dias, semanas, meses e anos foi, sem dúvida, uma invenção sensacional. Como diz o poeta Drummond, quando se inicia um novo ano, sempre esperamos um novo começo, com esperanças renovadas para as nossas vidas.

A necessidade da utilização de calendários começou na época em que a humanidade iniciou o desenvolvimento da agricultura. Como a maioria das culturas agrícolas segue os ciclos das estações do ano, saber quando dar início ao plantio e à colheita é de fundamental importância.

Para marcar a passagem do tempo, foram escolhidos como referência os movimentos das estrelas e planetas no céu. A periodicidade de eventos astronômicos era ideal para isso. Por exemplo, os sacerdotes egípcios sabiam que haveria uma cheia no rio Nilo, que ajudaria na irrigação das suas margens, quando a estrela Seped – conhecida hoje como Sírio, a mais brilhante do céu – surgia pouco antes do amanhecer ao leste.

Lunares e solares

O desenvolvimento dos calendários ocorreu, principalmente, a partir da observação dos movimentos da Lua e do Sol. Os calendários lunares são baseados nas fases da Lua, que tem um ciclo de aproximadamente 29,5 dias, ou seja, o tempo necessário para que uma das quatro fases se repita.

O calendário islâmico funciona dessa maneira até os dias de hoje. Ele tem 12 meses que alternam 29 e 30 dias, totalizando um ano de 354 dias. Nesse calendário, as estações do ano vão se alterando durante os meses, pois existe uma defasagem de 11 dias em relação ao período de translação da Terra.

Os calendários solares são mais ajustados para marcar as datas das estações do ano. O período de um ano solar é definido pelo tempo necessário para que o Sol retorne para a mesma posição no céu em relação às constelações, o que equivale a 365 dias, 5 horas, 48 minutos e 47 segundos (365,2422 dias). Como esse tempo não é um múltiplo inteiro de dias, é necessário, a cada quatro anos, acrescentar um dia ao calendário. Esse ano com um dia a mais chamamos de bissexto, como é o caso de 2012. 

O primeiro calendário solar amplamente aplicado foi o calendário juliano, implantado pelo imperador Júlio César em 46 a.C. Nesse calendário, foram introduzidos 12 meses que alterariam entre 30 e 31 dias, com exceção de fevereiro, que teria 29. Nessa proposta, a cada três anos deveria se introduzir um dia a mais no mês de fevereiro. 

   

Ajustes (e vaidades)

No ano 8 d.C., o imperador Augustus promoveu uma correção na qual o dia extra deveria ser introduzido a cada quatro anos e tirou um dos dias de fevereiro, transferindo-o para o mês de agosto – batizado em sua homenagem pelos senadores romanos –, pois julho – uma homenagem a Júlio César – tinha também 31 dias. Esse calendário funcionou muito bem, pois aproximava-se do período do ano solar, mas não com absoluta precisão. Nele, cada ano tem em média 365,25 dias, levando a uma pequena diferença de 0,008 dias por ano.

Contudo, com o passar dos séculos, essa diferença começou a ficar significativa. No ano de 1582, a diferença chegava a aproximadamente 10 dias. Em 24 de fevereiro daquele ano, o papa Gregório XIII promulgou um novo calendário, que fez algumas correções importantes no calendário juliano. Entre elas, a supressão de 10 dias entre os dias 5 e 14 de outubro daquele ano e a indicação para que o início do ano ocorresse no dia 1º de janeiro – antes disso, o ano começava em março. 

Mas a mudança mais importante foi que, a partir de então, os anos seculares que não fossem múltiplos inteiros de 400 não deveriam ser bissextos. Assim, o ano 2000 foi bissexto, mas 1900, não e nem 2100 será. Essa correção permite que não ocorra a defasagem que apresentava o calendário juliano.

O calendário gregoriano, como ficou conhecido, somente precisará realizar uma correção a cada 3.300 anos, ou seja, retirar um dia. Atualmente, esse calendário é utilizado em praticamente todo o mundo, mas demorou para ser aplicado na época, principalmente nos países protestantes e anglicanos, que não reconheciam a autoridade papal.

Os calendários nos permitem marcar as datas dos acontecimentos importantes, não apenas os eventos históricos, mas também os particulares. Cada um de nós tem pelo menos uma data especial para comemorar a cada ano.

Calendário cósmico

Assim como os calendários humanos, construídos com base em elementos culturais, seria possível imaginarmos um calendário que marcasse todos os eventos importantes do universo?

O astrônomo estadunidense Carl Sagan (1934-1996) apresentou no seu livro Dragões do Éden, um ‘calendário cósmico’ no qual o universo teria iniciado com o Big Bang no primeiro segundo do dia 1º de janeiro e os dias atuais representariam o último segundo do dia 31 de dezembro. 

Nesse calendário, 24 dias representariam um bilhão de anos e um segundo, 500 anos. Neste link pode-se observar algumas datas significativas do calendário cósmico.

De fato, ainda não se sabe ao certo se o tempo começou com o Big Bang. E se o universo que conhecemos hoje fizer parte de um multiverso maior, no qual o nosso é apenas uma ‘bolinha’? Assim, haveria um tempo antes do Big Bang. Contudo, ainda não temos uma resposta definitiva.

A marcação dos eventos nos ajuda a contar as nossas histórias. Dessa maneira, os calendários, sejam quais forem, continuarão a ser fundamentais para fatiarmos o tempo e nos encontrarmos em cada pedaço dele.

Adilson de Oliveira

Departamento de Física

Universidade Federal de São Carlos

Crônicas Marcianas

Coluna Física sem Mistério
Ciência Hoje On-line
Publicada em 16 de dezembro de 2011

Na década de 1950, o escritor estadunidense Ray BradBury (1920-) publicou várias histórias de ficção científica reunidas no livro Crônicas marcianas, no qual apresentava diversas histórias sobre a colonização de Marte e como os seres humanos enfrentariam esse desafio, inclusive contra os próprios marcianos que supostamente habitariam o planeta.

Na publicação original, as histórias passam na virada do século 20 para o 21, quando as primeiras expedições tripuladas da Terra teriam chegado ao planeta. Hoje, no início da segunda década do século 21 estamos distantes de visitar pessoalmente Marte. No momento, apenas emissários robóticos visitam o planeta e nos mandam notícias de lá.

Antigas histórias

Os planetas (exceto Urano e Netuno) são conhecidos desde Antiguidade. A palavra planeta tem origem grega e significa ‘corpo errante’, pois os planetas se movem em relação às estrelas do céu. A eles os povos antigos associavam características divinas, pois seriam ‘seres especiais’ que caminhavam entre as estrelas (Leia mais sobre o tema na coluna ‘Novos deuses do firmamento’).

Marte brilha com uma cor avermelhada lembrando sangue e guerra. Por isso recebeu o nome do deus da guerra na mitologia greco-romana.

Os movimentos de Marte no céu eram um grande desafio para os astrônomos antigos. Naquela época, acreditava-se que a Terra estava imóvel no centro do universo e todos os astros giravam em torno dela.

Marte apresentava um caprichoso movimento na forma de laçadas que não era explicado apenas pelo movimento circular. Foram propostos vários epiciclos, ou seja, uma circunferência em torno de um ponto imaginário, que descreve, a partir de seu novo ponto, uma outra circunferência (veja na figura ao lado).

No ano de 1543, o astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473-1543) propôs um modelo para simplificar a descrição dos movimentos planetários. Ele colocou o Sol, e não a Terra, no centro do universo, com os planetas realizando órbitas circulares ao seu redor. Mas esse novo modelo, além de polêmico para época, não conseguia descrever com precisão os movimentos de Marte, mesmo utilizando epiciclos.

O problema da órbita de Marte foi resolvido só no século 17, pelo astrônomo e matemático alemão Johannes Kepler (1571-1630), a partir dos dados observacionais do astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601). Em 1609, ele conseguiu estabelecer as três leis do movimento planetário – as leis de Kepler – e deduziu que a órbita de Marte era uma elipse, com o Sol ocupando um dos focos.

Só que a órbita de Marte é uma elipse com uma certa excentricidade. Isto faz com que o planeta apresente variações significativas de brilho. A diferença entre o afélio (o ponto mais distante do Sol) e o periélio (o mais próximo) é de aproximadamente 43 milhões de quilômetros, o que equivale a aproximadamente 17% do raio orbital.

Quando Marte está mais perto do Sol e a Terra mais distante, ele fica muito brilhante. Em 2003, Marte fez uma das maiores aproximações da Terra, atingindo o tamanho aparente no céu de 25,1 segundos de arco – um segundo de arco equivale 1/3600 de um grau. A Lua tem diâmetro aparente de 0,5 grau, ou seja, 72 vezes maior que Marte na sua melhor aproximação. O próximo evento desse tipo será em 3 de março de 2012, quando Marte aparentará 14 segundos de arco de diâmetro.

Novas lendas

Em 1877, em uma das aproximações de Marte com a Terra, o astrônomo estadunidense Asaph Hall (1829-1907) descobriu as luas Fobos e Deimos, pequenos corpos com formato irregular e centenas de quilômetros de extensão.

Nessa mesma época, o astrônomo italiano Giovanni Schiaparelli (1835-1910) divulgou a observação de uma intricada rede de linhas retas simples e duplas riscando áreas brilhantes do planeta. Ele as chamou de ‘canali’, que em italiano significa ‘canais’.

A descoberta sugeria que Marte era habitado por seres inteligentes, que tinham construído uma elaborada rede de canais para transportar água dos polos marcianos (já conhecidos naquela época) para a região equatorial, que deveria ser mais seca.

O feito estimulou o estadunidense Percival Lowell (1855-1916), que construiu um grande observatório no Arizona, a observar Marte por mais de duas décadas, registrando dezenas de canais. Mas as recentes expedições espaciais não conseguiram observar os ‘canais marcianos’ de Schiaparelli e Lowell. Parece que não passaram de uma ilusão.

As expedições marcianas

Desde 1960 foram enviadas 43 missões espaciais para Marte, a maioria promovida pelos Estados Unidos e pela antiga União Soviética. Muitas foram um completo fracasso, dentre as quais algumas não conseguiram atingir Marte e outras sequer saíram da órbita da Terra.

Outras tantas, no entanto, trouxeram informações importantes, como a Mariner 4, dos Estados Unidos, que em 1965 passou a 9.900 km de Marte e obteve imagens confirmando a atmosfera rarefeita e composta por gás carbônico do planeta. Já a sonda Mariner 9, lançada em 1971, entrou na órbita de Marte e mapeou cerca de 97% de sua superfície.

Em 1976, as sondas Viking 1 e 2 pousaram com sucesso em Marte, realizando inúmeros experimentos, inclusive alguns com o intuito de detectar vida no planeta. Os resultados obtidos foram inconclusivos e até hoje geram controvérsias.

Nas décadas de 1990 e 2000, várias sondas foram enviadas a Marte com objetivo de conhecer melhor o planeta, sobretudo para procurar água ou alguma forma de vida, atual ou que existiu no passado. Os resultados mostraram que Marte já teve rios e que, atualmente, a água pode estar abaixo da superfície.

Neste ano, duas novas missões foram enviadas a Marte. A sonda Phobos-Grunt, da agência especial Russa, tinha como principal objetivo viajar até Fobos e retornar com material de lá. Contudo, houve problemas no lançamento. A missão fracassou e a espaçonave ficou na órbita da Terra; em breve, cairá em nosso planeta.

A outra missão foi da Nasa – o Laboratório de Ciências de Marte (MSL, na sigla em inglês), apelidada de Curiosity (curiosidade, em português) –, lançada no dia 26 de novembro. Essa sonda leva uma série de equipamentos, dentre os quais um veículo movido a energia nuclear, com 750 kg e 2,8 metros de comprimento (aproximadamente o tamanho de um automóvel), para explorar continuamente a superfície marciana. Novamente, o principal objetivo é responder se há (ou existiu) vida em Marte.

Marte é, sem dúvida, um dos planetas mais presentes no imaginário popular. A suposta existência de marcianos e a possibilidade de encontrar outras formas de vida estimulam a nossa curiosidade. De fato, muitas histórias e crônicas ainda serão contadas sobre o planeta vermelho.

Adilson de OliveiraDepartamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

Luzes e cores

Coluna Física sem Mistério
Ciência Hoje On-line
publicada em 18/11/2011

Recentemente estive no Rio de Janeiro e foi possível admirar as belezas da cidade em um ensolarado dia de primavera. Em particular, o céu estava muito azul, com algumas nuvens brancas. A cidade maravilhosa fica mais bela ainda com essa diversidade de cores produzida pela luz do Sol.

A luz que vem do Sol surge a partir da energia liberada nas reações de fusão nuclear que ocorrem no seu interior. No núcleo do Sol, temos temperaturas da ordem de 15 milhões de ^oC, que criam condições ambientais para que quatro núcleos de átomos de hidrogênio (prótons) sejam transformados em um núcleo do átomo de hélio (que tem dois prótons e dois nêutrons), levando também à liberação de dois pósitrons (partículas com as mesmas características do elétron, mas com carga positiva).
O saldo de todo esse processo é que o núcleo de hélio produzido tem massa menor que a dos quatro prótons de hidrogênio. Essa diferença é transformada em energia, segundo a famosa equação de Albert Einstein E=mc², na qual ‘m’ é a massa e ‘c’ a velocidade da luz no vácuo.

Embora a diferença de massa seja muito pequena, o valor da velocidade da luz no vácuo é enorme (da ordem de 300 mil km/s), o que resulta em uma grande quantidade de energia, levada para fora do núcleo do Sol na forma de fótons (partículas de luz) com altas energias.

Esses fótons são absorvidos pelas diferentes camadas internas do Sol e fazem com que elas fiquem aquecidas e, assim, reemitam fótons. Grande parte da luz que chega até nós vem da superfície da estrela, onde a temperatura é da ordem de 6 mil ^oC. É nessa temperatura que os átomos aquecidos emitem a luz visível.

O Sol emite luz em quase toda a faixa do espectro eletromagnético, que vai de ondas com comprimento muito longo, chegando a dezenas de metros (como as ondas de rádio), até radiações com comprimentos de onda menores do que 0,01 nanômetro (um nanômetro corresponde a um milionésimo de um milímetro), que correspondem aos raios X e raios gama.

A luz que chega aos nossos olhos está em uma faixa estreita que chamamos de espectro visível, que corresponde a radiações entre 380 e 720 nanômetros. Nessa faixa, temos as cores vermelha, laranja, amarela, verde, azul, anil e violeta. Em particular, a principal emissão do Sol ocorre no comprimento de onda de 550 nanômetros, que corresponde sensivelmente à luz verde-amarelada. A luz que os nossos olhos observam vindo do Sol é a combinação de todas as cores do espectro visível, que resulta no branco.

Os nossos olhos provavelmente se adaptaram a captar a luz nessa faixa do espectro porque a maior parte dos raios luminosos que chegam à superfície da Terra tem esses comprimentos de onda.

Por que as nuvens são brancas?

 O efeito da luz se espalhando nos objetos provoca situações interessantes. Uma pergunta muito comum, principalmente feita por crianças – afinal, nessa fase a curiosidade é bastante aguçada –, é por que as nuvens são brancas, já que o vapor d’água não tem cor.

Na verdade, as nuvens são compostas por gotas de água de diferentes tamanhos, e não por vapor d’água, como o senso comum costuma indicar. O vapor se condensa na forma de gotas em torno de partículas de poeira, fumaça e sal, suficientemente leves para permanecerem suspensas no ar. A grande maioria das gotas tem dimensões microscópicas (da ordem de um milésimo de milímetro).

Como em uma nuvem existe grande diversidade de tamanhos de gotas de água, cada uma espalha a luz branca proveniente do Sol de maneira diferente. Dependendo do seu tamanho, a gota de água espalha um determinado comprimento de onda e absorve os outros.
 
As gotas maiores espalham as cores de maior comprimento de onda (como vermelha e amarela), enquanto as gotas menores espalham as de menores comprimentos (por exemplo, azul e violeta). A combinação do espalhamento de todas as cores tem como resultado a cor branca.

Da mesma maneira, a ‘espuma’ que aparece na crista das ondas do mar também é branca devido ao efeito do espalhamento da luz por partículas de água com diferentes tamanhos. O mesmo vale para a ‘fumaça’ muitas vezes usada em shows de música. Nesse caso, utiliza-se gelo seco (que é feito de gás carbônico) para condensar o vapor d’água que existe no ar, fenômeno semelhante ao observado nas nuvens.

Quando as nuvens estão muito carregadas, menos e menos da radiação solar que entra nelas consegue chegar ao fundo das nuvens, o que lhes dá uma aparência mais escura.

O azul do céu

É famosa a foto do astronauta norte-americano Edwin Aldrin (1930-) tirada quando ele esteve na Lua. Nela vemos a bandeira dos Estados Unidos e o módulo lunar totalmente iluminado, enquanto o céu está escuro, sem nenhuma estrela. Na verdade, não vemos estrelas no céu porque os astronautas desceram no lado da Lua que estava iluminado pelo Sol.

Mas então por que o céu estava escuro, e não azul, como observamos durante os dias aqui na Terra? O céu é escuro porque a Lua não tem uma atmosfera tão densa como a nossa e, assim, não há espalhamento da luz. De fato, 10% da luminosidade observada durante o dia devem-se à difusão da luz do Sol pelas moléculas existentes na atmosfera.

Algumas partículas e moléculas da atmosfera – inclusive provenientes da poluição atmosférica – servem para difundir a luz do Sol para todas as direções. Certas partículas são mais efetivas em difundir determinado comprimento de onda de luz. Em particular, as moléculas de oxigênio e de ozônio (muito abundantes na atmosfera terrestre), devido às suas pequenas dimensões, conseguem difundir com mais eficiência a luz com comprimentos de onda curtos, como é o caso da luz azul e da violeta.

As moléculas de oxigênio presentes na atmosfera têm origem no processo de fotossíntese, por meio do qual as plantas e as algas convertem o gás carbônico em oxigênio molecular utilizando a luz do Sol. Logo, o céu azul é uma marca da existência da vida na Terra.

Certamente um dia com muita luz torna-se mais bonito e agradável. Mas, sempre que sentirmos na pele o calor que a luz provoca ou enxergarmos a beleza que ela pode revelar, devemos lembrar que tudo isso é fruto de processos físicos importantes. Por trás da beleza, há sempre algo a mais.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

Quem está correto, Dr. Einstein?

Coluna Física sem mistério
Ciência Hoje On line
publicada em 21 de outubro de 2011

Nas últimas semanas, duas notícias ganharam destaque nos meios de comunicação referentes a dois resultados que podem mexer com os alicerces da física. Uma foi a divulgação dos resultados de um experimento que envolveu o Centro Europeu de Pesquisas Nucleares (Cern), na Suíça, e o Laboratório Nacional de Gran Sasso, na Itália.

Segundo os autores do estudo, foram observados neutrinos (partículas sem carga elétrica e praticamente sem massa) que viajaram mais rápido do que a velocidade da luz.
A outra foi o anúncio dos laureados pelo Prêmio Nobel de Física de 2011 – Saul Perlmutter, Adam G. Riess e Brian P. Schmidt – por terem descoberto, de forma independente, em 1998, a aceleração da taxa de expansão do universo.

Essas duas notícias com certeza chamariam muito a atenção, se ainda estivesse vivo, de Albert Einstein (1879-1955), pois estão diretamente relacionadas às suas mais importantes descobertas.
No começo do século 20 – como talvez esteja acontecendo agora –, houve uma grande reviravolta na física. Novos resultados experimentais e teorias para explicá-los mudaram profundamente a forma que entendemos a natureza.

Foi nessa época que nasceu a física quântica (que explica o comportamento de átomos e moléculas) e a teoria da relatividade (que ajuda a compreender o universo em grande escala e em altas velocidades). Essas duas teorias são os dois principais pilares da física moderna. Einstein contribui de maneira decisiva para ambas.

Em 1905, Einstein resolveu o problema da incompatibilidade entre a mecânica (que descreve o movimento) e o eletromagnetismo (que descreve os efeitos dos campos elétricos e magnéticos), com a sua teoria da relatividade especial (TRE).
Com essa teoria, ele afirmou que as leis físicas deveriam ser a mesma em todos os referenciais inerciais (que não sofrem aceleração) e que a velocidade da luz no vácuo é a mesma em todos referencias inerciais.

Ainda segundo a TRE, a massa de uma partícula cresce junto com a sua velocidade. Se atingisse a velocidade da luz, sua massa seria infinita. A velocidade da luz seria, portanto, intransponível. No caso da própria luz, como ela não tem ‘massa de repouso’, ela sempre viaja a aproximadamente 300 mil km/s.

Alguns anos depois, em 1915, Einstein lançou a teoria da relatividade geral (TRG), na qual expandiu a anterior para referencias não-inerciais (ou acelerados), o que resultou no desenvolvimento de uma nova teoria para a gravitação.

Será possível?

Se estiver correta a observação de que os neutrinos produzidos no Cern teriam chegado ao laboratório de Gran Sasso, que fica a 730 km de distância do centro europeu, 60 nanossegundos (ou 60 bilionésimos de segundo) antes do que deveriam, isso significa que eles viajaram mais rápido que a velocidade da luz.

Contudo, quando anunciado, esse dado recebeu muitas críticas da comunidade científica, visto que, se confirmado, derruba o que foi postulado por nada mais nada menos que o principal físico do século 20.

O grande ceticismo em relação ao resultado desse experimento é que a TRE é uma das teorias físicas mais bem testadas. Os equipamentos usados na mecânica quântica – inclusive o Grande Colisor de Hádrons (LHC, na sigla em inglês), o maior acelerador de partículas do mundo, localizado no Cern – são projetados com base nessa teoria. Se não fosse assim, os experimentos não funcionariam.

Outra questão que foi levantada é o fato de os neutrinos serem produzidos a alta energia nas supernovas, estrelas muito massivas que, no seu estágio final, realizam uma contração grande o suficiente para desencadear um processo de produção de energia tal que as faz brilhar mais do que uma galáxia inteira por um intervalo de tempo de alguns meses.
A maior parte da energia desse processo flui para fora da estrela na forma de neutrinos. Como eles interagem pouco com a matéria, escapam da supernova quase que imediatamente, enquanto os fótons, segundo as previsões teóricas, levariam cerca de três horas para deixá-las.
Em 1987, ocorreu a explosão de uma supernova (chamada Shelton ou SN1987A) na Grande Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite a nossa que está a aproximadamente 168 mil anos-luz de nós.
Nesse evento, milhões de neutrinos chegaram à Terra três horas antes de a luz ser detectada, como era esperado. Se esses neutrinos viajassem mais rápido que a luz, como afirma esse recente experimento, eles teriam chegado cerca de cinco anos antes!

Reviravolta?

Curiosamente, a descoberta que valeu o Prêmio Nobel de Física deste ano também está associada à observação de supernovas – de um tipo particular conhecido como IA.
De forma independente, dois grupos – Perlmutter e Schmidt lideravam equipes de pesquisa concorrentes, com Riess pertencendo à segunda – encontraram cerca de 50 supernovas. Ao medir o seu brilho, os pesquisadores observaram que ele era menos intenso do que o esperado, o que os levou a concluir que a expansão do universo estava acelerando.

Einstein previu a expansão do universo ao aplicar a teoria da relatividade geral para explicar a estrutura do universo como um todo. Na época, como não havia qualquer evidência do universo em expansão, o físico adicionou um termo a suas equações que funcionava como uma força gravitacional repulsiva para contrabalancear a ação gravitacional (que é atrativa), gerando assim um universo estático.

Em 1929, quando o astrônomo estadunidense Edwin Hubble (1889-1953) observou pela primeira vez a expansão do universo, Einstein apontou a suposta força gravitacional repulsiva que havia criado como o maior erro da sua carreira.

A expansão acelerada do universo é atualmente atribuída à chamada ‘energia escura’, que seria responsável por mais de 70% do universo, mas da qual se sabe ainda muito pouco.
O efeito da energia escura só pode ser observado em galáxias mais antigas do que a nossa, com aproximadamente cinco bilhões de anos, onde a matéria já teria se dispersado o suficiente para que essa força começasse a suplantar a gravidade e acelerasse a expansão do universo.

Diferentemente do experimento realizado no Cern, a aceleração da expansão do universo foi comprovada por outras observações e por outros experimentos.

Por outro lado, se de fato os neutrinos viajam mais rápido do que a luz, os modelos usados atualmente para compreender as supernovas talvez tenham que ser modificados e pode ser que isso interfira na interpretação das observações que mostraram que a expansão do universo está acelerada.

Dessa forma, ainda teremos muitos debates e somente novos experimentos mostrarão se o Dr. Einstein estava correto.

Saiu o Prêmio Nobel de Física de 2011

Ontem (04 de outubro) foram divulgados os ganhadores do  Nobel de Física de 2011. Os agraciados com o prêmio foram Saul Perlmutter, da Universidade da Califórnia em Berkeley, Brian Schmidt, da Universidade Nacional Australiana e Adam Riess, da Universidade Johns Hopkins. O prêmio foi dado em função da descoberta, a partir da observação de um tipo especial de supernova em galáxias distantes, da aceleração da expansão do universo. Esses resultados foram obtidos na década de 90 do século passado e lançou uma dúvida crucial. Haveria uma nova força no universo que agiria contra a gravidade?

Ao observar as supernovas do tipo IA, que são estrelas que no seu estágio final de evolução são capazes de emitir energia equivalente a uma galáxia inteira, os pesquisadores descobriram que as distantes galáxias nas quais elas se encontravam estavam se afastando de nós em uma velocidade maior do que a esperada.

A expansão do universo foi descoberta em 1926 pelo astrônomo americando Edwin Hubble que ao observar o espectro de emissão das galáxias percebeu que estes estavam desviados para o vermelho. Esse efeito poderia ser explicado devido ao fato dessas galáxias estarem se afastando de nós em grandes velocidades, na ordem da velocidade da luz. Esse resultado foi posteriormente confirmado por inúmeras outras observações, indicando que o universo estava em expansão.

O resultado que valeu o prêmio Nobel foi devido a observação que o desvio para o vermelho para galáxias muito distantes indicam que elas estão aumentando a sua velocidade. Ou seja, parece que há uma força, ainda totalmente desconhecida, que acelera as galáxias distantes. A essa força foi dado o nome de "energia escura".

Atualmente sabe-se que praticamente 3/4 da massa do universo vem dessa energia escura. Contudo, ainda não existem evidências adicionais que corroborem essa descoberta, pois uma força fundamental que apenas atue em escala cosmológica é algo ainda sem precedentes na Física.

A Indicação do meu livro "A busca pela compreensão Cósmica" como finalista do prêmio Jabuti 2011 e nova resenha

O meu livro "A busca pela compreensão cósmica: Crônicas para despertar o interesse pela física e ciência em geral" foi indicado com um dos 10 finalistas do prêmio Jabutti 2011,  oferecido pela Câmara Brasileira do Livro, na categoria Ciências Naturais

Aproveitando essa indicação, transcrevo uma nova resenha que acabou de sair na Revista Ensaio - Pesquisa em Educação em Ciências, do Programa de Pós-Graduação em Educação da Faculdade de Educação da UFMG. A resenha foi escrita por Rodrigo Dumond Vieira, publicada em
Rev. Ensaio | Belo Horizonte | v.13 | n.02 | p.189-192 | mai-ago |2011.
A resenha pode ser lida na integra aqui

Novos deuses no firmamento

Coluna Física sem mistério
Ciência Hoje on-line
publicada em 16/09/2011

Na Antiguidade, as diferentes civilizações buscavam no céu explicações para as suas origens e procuravam conexões entre as milhares de estrelas para representar seus deuses e mitos. Assim como em uma grande tela, imaginava-se que as estrelas eram pontos que, conectados uns aos outros, formavam desenhos – as constelações.

Naquela época, havia a noção de que o céu era imutável, já que as estrelas aparentemente não mudam de posição entre si – hoje se sabe que as estrelas fazem uma trajetória ao redor da galáxia. Entretanto, percebiam-se entre as estrelas alguns objetos brilhantes mudando constantemente de posição em relação a elas.

Esses pontos luminosos (cinco, no total) foram identificados há cerca de 5 mil anos pelos mesopotâmios (povo que vivia onde atualmente está o Iraque) e denominados planetas, palavra de origem grega que quer dizer ‘corpo errante’. O Sol e a Lua também eram considerados planetas, uma vez que modificavam suas posições em relação às constelações.

Em homenagem a esses corpos celestes, os mesopotâmios criaram a semana com sete dias e consagraram cada dia a um planeta. Em muitos idiomas ainda é possível perceber essa associação. Por exemplo: segunda-feira em inglês é Monday (algo como ‘dia da Lua’), em espanhol é lunes e em italiano é lunedi.

Os povos antigos identificavam os planetas como divindades. Por isso, deram a esses astros os nomes de deuses da mitologia greco-romana.

Ao planeta que se desloca mais rapidamente no céu foi atribuído o nome do deus romano Mercúrio (Hermes, na mitologia grega), que era o mensageiro dos deuses. Mercúrio retorna à mesma posição no céu em apenas 88 dias. O planeta mais brilhante e bonito de se observar recebeu o nome da deusa da beleza, Vênus (Afrodite, para os gregos).

O planeta vermelho, que nos lembra sangue, foi batizado com o nome do deus da guerra, Marte (Ares, para os gregos). Para o brilhante planeta que se move lentamente, com imponência e majestade, foi dado o nome de Júpiter (Zeus, para os gregos), o rei dos deuses. Finalmente, o planeta que se move mais devagar, gastando quase 30 anos para voltar ao mesmo lugar no céu, como se fosse muito velho, foi chamado de Saturno (Chronos, para os gregos), considerado a personificação do tempo.

Universo revelado pelas lentes

O uso de instrumentos óticos revolucionou a observação do céu. Essa mudança teve início com o físico e matemático italiano Galileu Galilei (1564-1642). Em 1610, por meio de uma luneta com lente de apenas 4 cm de diâmetro, Galileu realizou inúmeras descobertas, entre elas, a da presença ao redor de Júpiter de quatro “planetas”. Galileu chamou de planetas os satélites Io, Europa, Ganimedes e Calisto. A denominação de satélite veio somente com o físico e matemático inglês Isaac Newton (1642-1727).

A descoberta de novos planetas em nosso Sistema Solar somente foi possível com a construção de telescópios maiores e mais precisos. Em 1781, foi descoberto o planeta Urano (o deus dos céus) pelo astrônomo inglês William Herschel (1738-1822), que usou um telescópio com um espelho de aproximadamente 15 cm de diâmetro.

Em 1846, o astrônomo alemão Johann Gottfried Galle (1812-1910) observou o planeta Netuno (Poseidon, para os gregos), o deus dos mares, por meio de uma luneta com uma lente de 23 cm de diâmetro. Galle encontrou Netuno a partir de cálculos da órbita do planeta realizados pelo astrônomo francês Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811-1877). Esses cálculos foram feitos porque a órbita do planeta Urano sofria desvios que pareciam não obedecer às leis da mecânica newtoniana e esse efeito poderia ser explicado se houvesse um planeta além da órbita de Urano. Portanto, a descoberta de Netuno é considerada um dos maiores resultados da mecânica newtoniana.

Nos séculos 19 e 20, outros objetos descobertos no Sistema Solar foram classificados como planetas: Ceres, identificado em 1801; Plutão, em 1936; e Eris, em 2005. Contudo, em 2006, a União Astronômica Internacional redefiniu o conceito de planeta, classificando esses astros como planetas anões.

Essa classificação surgiu devido ao fato de que novos objetos celestes, como Haumea e Makemake, começaram a ser descobertos no Sistema Solar, principalmente próximos ao chamado Cinturão de Kuiper (localizado após a órbita de Netuno). Então ficou determinado que, para um corpo celeste ser considerado um planeta, ele deve ser o objeto dominante em sua órbita. No caso de Plutão, por exemplo, a sua lua Caronte tem quase metade do seu diâmetro e ele tem mais três luas (uma ainda não confirmada).

Para além do nosso Sol

No final da década de 1980, começaram a surgir as primeiras evidências de que deveria haver planetas orbitando outras estrelas. A comprovação direta da existência de planetas extrassolares só aconteceu em 1993, quando o astrônomo polonês Aleksander Wolszczan (1946-) observou indícios de planetas ao redor de um pulsar (estrela de nêutrons muito pequena e densa), o PSR B1257+12.
Até o fechamento desta coluna (16/09), já foi confirmada a existência de 686 planetas extrassolares. Praticamente todas as semanas há anúncios de novas descobertas. Estas são realizadas a partir de telescópios gigantes, com espelhos de quase 10 metros de diâmetro, e por satélites especialmente projetados para procurar esses planetas, como o Corot (da Agência Espacial Europeia – ESA) e o Kepler (da Nasa).

Nesta semana, em particular, o Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês) anunciou a descoberta de 50 planetas fora do Sistema Solar. Entre eles, está uma ‘super-Terra’ que tem aproximadamente 3,6 massas terrestres e orbita uma estrela semelhante ao Sol. Esse planeta fica a uma distância dessa estrela que, a princípio, pode permitir a existência de água no estado líquido, mas ainda não existe nenhuma evidência disso.

A grande maioria dos planetas extrassolares detectados até agora estão apenas a algumas dezenas de anos-luz de nós (um ano-luz equivale a aproximadamente 10 trilhões de quilômetros) e são planetas gigantes, com massas semelhantes à de Júpiter. Esse é o caso do planeta 51 Pegasi B, o primeiro confirmado em volta de uma estrela semelhante ao Sol. Ele tem metade da massa de Júpiter, completa uma volta ao redor da sua estrela em aproximadamente quatro dias e está apenas a 7,8 milhões de quilômetros dela.

os próximos anos, se a ESA aprovar o projeto Plato (sigla em inglês para ‘trânsitos planetários e oscilações de estrelas’), que prevê a construção de uma versão aperfeiçoada dos satélites caçadores de planetas, será possível mapear cerca de 300 mil estrelas, quase 10 vezes mais que a capacidade dos satélites atuais. Vale ressaltar que esse número, embora muito grande, é apenas uma pequena parte das centenas de bilhões de estrelas que existem na Via Láctea.


Além disso, o Plato terá resolução suficiente para identificar planetas com dimensões semelhantes à da Terra, o que pode aumentar a expectativa de encontrar planetas capazes de suportar formas de vida.

Com a velocidade dos avanços tecnológicos, talvez consigamos, nas próximas décadas, viajar pessoalmente para alguns dos planetas do nosso Sistema Solar e até descobrir algum planeta extrassolar no qual a vida também tenha surgido. Esses mundos distantes, que já foram divindades para nós, se tornarão mais próximos. E a Terra deixará de ser, como disse o astrônomo estadunidense Carl Sagan (1934-1996), apenas “um pálido ponto azul”, “um grão solitário na grande e envolvente escuridão cósmica”.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

Está no ar a 25a. Edição da Click Ciência - Código Florestal

Editorial

 

Ajudando a definir um caminho seguro

 

Objetividade, imparcialidade e neutralidade são termos usados corriqueiramente para definir o Jornalismo e a Ciência. Entretanto, tanto Ciênca quando Jornalismo são atividades realizadas por pessoas que carregam consigo suas convicções, visões de mundo e ideais. Assim, por mais objetivas que se pretenda, essas duas práticas acabam por absorver parte dessas subjetividades que nos fazem humanos. No recente debate sobre a nova proposta do Código Florestal Brasileiro isto tem ficado evidente. Grande parte da imprensa apenas informa - e, em alguns casos, nem isso faz -, enquanto alguns poucos estudos ciêntíficos, produzidos com interesses econômicos óbvios, servem como argumento para as mudanças propostas. Enquanto isso, vários segmentos da sociedade, junto à grande maioria dos cientistas, se vêem amordaçados em uma discussão que pode definir os rumos do País.

Apesar de reconhecermos que a Ciência, assim como o Jornalismo, não detem verdades absolutas, temos a certeza de que ela pode ajudar a indicar os rumos mais seguros nesse debate. Pensando nisso, preparamos essa edição para ouvir o que os cientistas têm a dizer sobre o  Código Florestal. Como humanos, esses cientistas também carregam consigo diferentes visões de mundo e convicções políticas; no entanto, todos são unânimes em afirmar que a nova proposta deve ser barrada. Na reportagem "Código Florestal para que?", você fica sabendo quais são os aspectos mais criticados da nova proposta e, também, por que a legislação ambiental atual é tão importante na manutenção da qualidade ambiental. O impacto das novas medidas na intensificação dos desastres ambientais e das mudanças climáticas é abordado na matéria "Desastres, clima e o novo Código Florestal". Também na mesma seção você confere as reportagens: "O Código e a Biodiversidade"; "Agricultura pode (e deve) combinar com conservação"; "Um Código Florestal para a Sociedade"; e "Código Florestal para quem?".

Nosso entrevistado especial da edição é o professor José Galizia Tundisi, que falou de suas preocupações em relação aos impactos das mudanças no Código sobre os recursos hídricos. Na seção de artigos, vários colaboradores ajudam a esclarecer outros pontos importantes da questão. "Como as mudanças no Código Florestal Brasileiro afetarão a avifauna brasileira", da bióloga Marina Telles, explica de maneira clara o que o próprio título do artigo revela. Em "O papel da educação ambiental no processo de mobilização em defesa do Código Florestal", a bióloga Mayla Willik Valenti e colaboradores explicam o papel político da Educação Ambiental. Por último, mas não menos importante, a bióloga Carolina Stella Gonçalves trata das importantes relações entre a Ecologia e a Economia em "Economia além do Homem, Ecologia além da Mata". Como não poderia deixar de ser, na nossa seção de resenhas você encontra dicas bacanas, como o filme "Brincado nos campos do Senhor", de Hector Babenco, e o livro "Escolhas Sustentáveis", de Rafael Chiaravalloti e Cláudio Pádua.


Boa leitura!

Uma questão de ponto de vista

Coluna Física sem mistério
Ciência Hoje on-line
Publicada em 19 de agosto de 2011

Uma característica importante no processo de ensino e aprendizagem é estimular a habilidade dos alunos de emitir opiniões e refletir sobre os assuntos e temas abordados. Há sempre a expectativa de que os estudantes se interessem e sejam participativos, apresentando questionamentos e defendendo o seu ponto de vista.

Da mesma maneira, na física e na ciência em geral, quando surge uma teoria ou é feita uma descoberta, os cientistas normalmente não aceitam de imediato os resultados. Surgem controvérsias e divergências de opinião acerca do tema, que podem levar muito tempo para serem esclarecidas. Geralmente os pontos de vista são defendidos de maneira muito intensa, e polêmicas podem aparecer.

No caso de uma nova teoria física, ela somente é considerada válida quando verificada experimentalmente. Além disso, pode-se ter uma centena de resultados que concordem com a teoria, mas basta apenas um para nos mostrar que ela está equivocada ou incompleta.

Quando se realiza um novo experimento e este mostra um resultado inusitado, ele somente será considerado válido quando for reproduzido, de maneira independente, por outros pesquisadores.

Nesse sentido, a grande vantagem da ciência como uma forma de conhecermos a natureza é o fato de que ela está em constante evolução, ou seja, novos resultados ou teorias sempre surgem para reforçar ou refutar o paradigma vigente.

Entre as inúmeras controvérsias que já surgiram na física, destaca-se a grande revolução que ocorreu no começo do século passado. A teoria da relatividade especial, proposta pelo físico alemão Albert Einstein (1879-1955), colocou em xeque a chamada mecânica clássica, um conjunto de conhecimentos construído ao longo de mais de 300 anos.

Os pilares da mecânica clássica

As bases da mecânica clássica foram estabelecidas no século 17 pelo físico inglês Isaac Newton (1642-1727) a partir das três leis do movimento e da lei da gravitação universal.

A primeira lei de Newton (o princípio da inércia) estabelece que todo corpo se mantém em repouso ou em movimento uniforme se não houver a ação de uma força externa sobre ele. Esse princípio foi proposto primeiramente pelo físico e astrônomo italiano Galileu Galilei (1564-1642) para compreender a natureza dos movimentos, em particular os movimentos da Terra em torno de si e ao redor do Sol.

A segunda lei de Newton (o princípio fundamental da mecânica) mostra que a variação da quantidade de movimento (produto da massa multiplicada pela velocidade de um corpo) é igual à força aplicada sobre o objeto. Na terceira lei de Newton (o princípio de ação e reação), apresenta-se a ideia de que, ao se aplicar uma força sobre um corpo, este reage com outra força de mesma intensidade, mas em sentido contrário.

Completando o quadro, Newton propôs que há entre os corpos uma força de atração que é proporcional ao produto de suas massas e ao inverso do quadrado das distâncias que os separam. Essa força ficou conhecida como a força da gravidade.

Com base nessas leis e nas ferramentas matemáticas também desenvolvidas por Newton (o cálculo diferencial e integral), foi possível construir um modelo completo para descrever o movimento dos corpos, tanto na Terra como no espaço.

Para a mecânica clássica, não havia um limite para a velocidade dos corpos e o espaço e o tempo eram absolutos, independentemente do observador. Esse paradigma reinou praticamente como o único ponto de vista aceito pela física por quase 250 anos.

Quebra de paradigma

Contudo, quando Einstein apresentou outro ponto de vista, no ano de 1905, a física nunca mais foi a mesma. Os princípios propostos por ele, embora sejam simples, provocaram mudanças radicais.

Um desses princípios é que as leis da física são as mesmas para todos os observadores em referenciais inerciais (referenciais que não estão sob a ação de qualquer força e, dessa forma, conservam seu estado de movimento).

O outro princípio é que a velocidade da luz é constante, independentemente do referencial do observador ou do movimento da fonte que a emite. (Para mais detalhes, leia a coluna Sonhos de um jovem visionário, publicada em março de 2007)

A controvérsia que Einstein provocou está justamente em questionar os conceitos de espaço e tempo absolutos estabelecidos na física newtoniana. Aplicando os dois princípios descritos acima, Einstein mostrou que a velocidade da luz jamais pode ser atingida e, quando nos movemos em uma velocidade próxima à da luz, o tempo passa mais devagar e as distâncias são contraídas na direção do movimento. Portanto, se fosse possível atingir a velocidade da luz, o tempo pararia e os objetos colapsariam.

Além disso, surgiu como consequência da aplicação desses dois princípios a famosa relação E=mc² (onde ‘E’ é energia, ‘m’, massa e ‘c’, a velocidade da luz no vácuo). Quando se fornece energia para um corpo aumentar a sua velocidade, como ele não pode acelerar até a velocidade da luz, parte da energia se transforma em massa, de acordo com a equação de Einstein.

Aceitação das novas ideias

Essas divergências que a teoria da relatividade restrita (ou especial) apresentou em relação ao ponto de vista da mecânica clássica não foram imediatamente aceitas. Demorou alguns anos para que experimentos pudessem comprovar que a proposta de Einstein correspondia a uma descrição mais completa da natureza.

De fato, em 1915, Einstein ampliou a sua teoria para incluir os objetos em movimento acelerado, o que levou a uma nova teoria da gravitação, que ficou conhecida como teoria da relatividade geral.
Com essa nova teoria, ele pôde explicar algumas questões que a teoria newtoniana não conseguia, como o movimento do periélio (ponto da órbita de um corpo mais próximo do Sol) e o desvio da luz das estrelas devido à ação gravitacional do Sol. Esta última constatação – a mais polêmica – foi comprovada pela primeira vez a partir da observação de um eclipse total do Sol em Sobral, no Ceará, em maio de 1919. As observações concordaram com a previsão de Einstein.

Esse é apenas um exemplo de como a física e a ciência em geral são construídas a partir da discussão de novas teorias e experimentos que levam a novos pontos de vista sobre a natureza. A razão fica sempre com quem consegue provar as suas ideias a partir dos experimentos.
Por isso, a discussão e a defesa de ideias com base em fatos e propostas são de fundamental importância para o desenvolvimento científico.

O último voo da águia?

Coluna Física sem mistério
Ciência Hoje on-line
publicada em 22/07/2011

Os alunos que me procuram em minha sala na universidade se surpreendem com os modelos da espaçonave Enterprise da franquia Jornada nas estrelas que tenho em algumas prateleiras. A paixão pela série é antiga, pois como nasci na década de 1960 – mesma época da série – cresci assistindo às viagens interestelares do capitão Kirk e do vulcano Spock. Imaginava que algum dia poderíamos navegar de verdade pelas estrelas. De certa forma, isso também me inspirou a ser cientista.

No final dos anos 1960 e começo dos 1970, o sonho da conquista do espaço estava muito presente. O homem tinha pousado na Lua com a missão Apollo 11, em 20 de julho de 1969. Quando o módulo lunar Eagle (águia, em português, símbolo dos Estados Unidos) pousou, o astronauta estadunidense Neil Armstrong enviou a mensagem para o comando da missão: “Houston, aqui Base da Tranquilidade. A Eagle pousou”. Foi assim que Armstrong batizou o lugar do primeiro pouso, localizado na região da Lua chamada Mar da Tranquilidade.

A disputa pela conquista do espaço começou nos tempos da Guerra Fria, período da corrida armamentista entre os Estados Unidos e a extinta União Soviética. Como os soviéticos foram os primeiros a mandar um satélite, um ser vivo (a cadela da raça laika) e um cosmonauta para o espaço, o governo dos Estados Unidos propôs como meta enviar o primeiro homem à Lua até o final da década de 1960.

Dessa maneira, no imaginário popular e na ficção científica produzida à época, a conquista do espaço tornou-se algo próximo, que logo seria alcançado. Parecia que, em algumas décadas, o homem visitaria pessoalmente os planetas do nosso sistema solar. Acreditava-se que, no século 21, existiriam bases lunares e grandes estações espaciais, como as retratadas no famoso filme de Stanley Kubrick, 2001 - Uma odisseia no espaço. Infelizmente, não é bem isso que vemos nesse momento.

No mês de julho de 2011 aconteceu a última missão do ônibus espacial Atlantis, que encerra a série de voos desse veículo, criado ainda nos anos 1970 para substituir o projeto Apollo na tentativa de se alcançar a órbita terrestre. Embora exista a Estação Espacial Internacional (ISS, na sigla em inglês), ela ainda é muito modesta quando comparada à exibida no filme 2001...

O motivo do corte no programa do ônibus espacial, sem que os americanos apresentassem uma alternativa a esse veículo, é o problema de orçamento. Como no caso do projeto Apollo, que consumiu centenas de bilhões de dólares, a exploração humana do espaço é cara e, em alguns momentos, existe a discussão se ela realmente vale a pena, em vista dos retornos diretos que ela de fato pode trazer.

Fragilidade tecnológica

A corrida para se chegar à Lua levou ao desenvolvimento de tecnologias necessárias apenas para chegar lá, mas não para uma exploração duradoura e a custos que pudessem manter o projeto em longo prazo. As missões dos astronautas da Apollo duravam apenas algumas horas, não permitindo de fato uma investigação científica mais profunda.

A atual tecnologia utilizada para impulsionar os foguetes e as espaçonaves é baseada no princípio da ação e reação, que foi proposto pelo cientista inglês Isaac Newton (1643-1727) há 350 anos. A ideia é simples: para toda ação de uma força ocorre uma reação de igual intensidade e de sentido contrário.
Os motores dos foguetes utilizados para colocar as espaçonaves em órbita funcionam a base de oxigênio e hidrogênio líquidos. Quando os componentes do combustível reagem na câmara de combustão, o gás resultante é expelido para trás em altíssima pressão. De acordo com o princípio da ação e reação, a força realizada para expelir o gás é igual a que o gás faz sobre o foguete, impelindo-o para frente.

Na medida em que se esgota o combustível, os módulos vazios são ejetados, ajudando a propulsão do foguete. Independentemente do tipo de combustível utilizado, o princípio é sempre o mesmo. No caso do foguete Saturno V, o mais potente já construído – utilizado para lançar a Apollo 11 – tinha 110 m de altura e pesava mais de 3 mil toneladas. Já a Apollo 11 pesava cerca de 46 toneladas.

As viagens dos ônibus espaciais eram limitadas à baixa órbita terrestre, não passando de 600 km (diferente das viagens à Lua, que está aproximadamente a 380 mil km da Terra). Como qualquer objeto em órbita, o ônibus espacial e a ISS ficam sob a ação da gravidade e, portanto, estão sempre “caindo” em direção à Terra.

No caso da ISS, devido à velocidade com que se desloca (27.700 km/h), ela realiza um movimento elíptico ao redor da Terra, ora se aproximando, ora se afastando do nosso planeta. Além disso, a ISS sofre efeitos de atrito com a atmosfera terrestre – mesmo a sua altitude média sendo de 340 km –, que diminuem a sua órbita em aproximadamente 2,5 km por mês. Por isso, foguetes nela instalados precisam impulsioná-la para órbitas mais altas de tempos em tempos.
Esse tipo de tecnologia é, portanto, muito limitado para fazermos explorações de longa duração no espaço.
Além disso, existem os problemas da resistência do corpo humano a grandes acelerações, assim como a influência da ausência de gravidade em nosso organismo, que costuma resultar em efeitos nocivos à saúde quando os astronautas permanecem longos períodos no espaço, como fragilidade dos músculos e formação de osteoporose. E ainda, mesmo com a proteção das espaçonaves contra a radiação, em períodos de muita atividade solar, existem os riscos de ela atingir os astronautas.

Uma longa jornada

Com a aposentadoria dos ônibus espaciais, as viagens à Estação Espacial ficarão por conta das naves russas Soyuz, que também foram criadas na década de 1970, mas são mais baratas e, aparentemente, mais seguras do que os ônibus espaciais – marcados por dois acidentes, com as naves Challenger e Columbia, que levaram à morte de todos os tripulantes.


O sonho de realizar jornadas pelas estrelas ainda levará muito tempo para ser realizado. Será necessário desenvolver novas e mais eficientes tecnologias e explorar mais o espaço por meio de sondas robóticas, que, do ponto de vista científico, trazem mais retorno a um custo bem menor.

Afinal, como a franquia Jornada nas estrelas sugere, isso somente acontecerá nos séculos 22 e 23. Ou seja, ainda há muito tempo para aprender a vencer os desafios.

Adilson de Oliveira
 Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos