domingo, 26 de junho de 2011

O Sol não nasce no Leste

No dia 21 de junho passado começou o solstício de inverno, que marca a estação na qual temos a parte iluminada do dia mais curta. Dependendo da região na qual esteja, o Sol nasce bem depois das 6h00 da manhã e se põe antes das 18h00. Na época do sollstício verão, ao contrário, temos o nascimento do Sol bem mais cedo e o se ocaso bem mais tarde. Embora o inverno é a época que temos as temperaturas mais baixas, nem sempre isso é observado da mesma maneira ao longo do país, como também temos dias muito frios na época do verão..
A palava solstício quer dizer "Sol parado", ou seja, ao longo do ano o nascer e o pôr do Sol se modifica diariamente. No dia do solstício de inverno o Sol para de se deslocar na direção do Norte e começa a voltar para o Leste, e somente no dia do equinócio da primavera  do hemisfério Sul (para o hemisfério Norte é o equinócio de outono), que o Sol nascerá e no Leste e se porá no Oeste.
Esse fenômeno ocorre devido ao fato que o eixo de rotação da Terra está inclinado em cerca de 23 graus em relação a uma reta perpendicular ao plano de órbita da Terra ao redor do Sol, como mostra a Figura abaixo.

Representação da órbita terrestre, indicando a posição da Terra em relação ao Sol nas datas dos equinócios e solstíticos. As proporções estão fora de escala
Percebemos na ilustração acima o porque dos dias serem mais iluminados no verão e menos no inverno.
Embora conhecemos isso há milhares de anos, percebemos que a maioria das pessoas ainda crê que o Sol nasce no Leste e isso poderia ser um guia seguro para orientação. Para mais detalhes sobre isso, veja a minha coluna no Ciência Hoje on-line que discuto isso: "Das estrelas ao GPS"

Na pequena enquete que fiz no Blog, que não tem validade estatística tive as seguintes respostas para a pergunta:


Onde ocorre o nascente e o poente do Sol?

sempre no leste e no oeste
  24 (54%)
 
sempre no norte e no sul
  1 (2%)
 
nunca pensei nisso
  2 (4%)
 
se modifica ao longo do ano
  17 (38%)
 
total de votantes: 44 

Nessa pequena amostragem verifiquei que mais da metade das pessoas que responderam a enquete (54%) acha que o Sol nasce no Leste e se põe no Oeste. Apenas 44 pessoas responderam à pesquisa que ficou mais de 30 dias no ar. Nesse período o Blog teve na ordem de 4000 acessos.
De fato, essa é uma bandeira que eu luto muito para divulgar. Ainda encontramos livros didáticos (inclusive nos aprovados pelo MEC) a informação para se orientar através da posição do Sol no céu, baseando-se no fato que ele nasce sempre no Leste. Sabe-se disso há mais de 4000 anos, mas ainda ensinamos isso (principalmente na educação infantil) de forma equivocada.


sábado, 18 de junho de 2011

O espetáculo oculto no céu

Coluna Física sem mistério
Ciência Hoje On-line
publicada em 17/06/2011

Imagens do eclipse total da Lua ocorrido em 15 de junho de 2011. O fenômeno, observado por astrônomos, amadores e interessados em todo o Brasil, foi um dos mais longos dos últimos 11 anos, durando cerca de duas horas. (fotos: Aruá Torigoe/ UFSCar)
No final da tarde e início da noite de 15 de junho aconteceu um dos mais belos espetáculos celestes que podemos observar. A Lua apareceu por volta das 18h, mas mal podia ser vista. Aos poucos, à medida que foi escurecendo, era possível vê-la envolvida por uma coloração levemente avermelhada.

Por volta das 18h20, a Lua começou a brilhar novamente, parecendo estar em sua fase crescente. Já por volta das 20h, ela estava totalmente reluzente no céu. Provavelmente, muitas pessoas nas grandes cidades nem perceberam o que acontecia, pois quando escureceu de fato a Lua já estava totalmente coberta pela sombra da Terra.

O que aconteceu foi um eclipse total da Lua. Esse fenômeno ocorre quando o Sol, a Terra e a Lua ficam alinhados, estando a Terra no meio, de tal forma que a Lua atravessa a sombra projetada pelo nosso planeta. O evento que aconteceu no dia 15 de junho foi um dos mais longos dos últimos 11 anos, durando aproximadamente duas horas.

Embora a Lua complete uma volta ao redor da Terra a cada 28 dias, aproximadamente, os eclipses lunares e solares não acontecem todos os meses, porque a órbita da Lua está em um plano com inclinação de aproximadamente 5o em relação ao plano da órbita da Terra ao redor do Sol.

Por isso, somente quando ocorre a coincidência desse alinhamento é que acontecem os eclipses. Dessa forma, temos eclipse lunar na lua cheia, quando a Terra fica entre a Lua e o Sol, e o eclipse solar na lua nova, quando a Lua se coloca entre a Terra e o Sol.

Temor e sacrifícios
Há milhares de anos, povos primitivos costumavam ficar preocupados ao observar esse tipo de fenômeno. Para eles, era assustador imaginar que, de repente, a Lua (ou o Sol) “desapareceria” do céu.

No caso do eclipse lunar, ocorre um espalhamento da luz do Sol devido às partículas de poeira que estão em suspensão na atmosfera. Isso faz com que parte da Lua fique avermelhada, produzindo um efeito semelhante ao do pôr do Sol.

Povos primitivos costumavam ficar preocupados ao observar esse tipo de fenômeno e ofereciam sacrifícios para aplacar a fúria dos seres capazes de escurecer a Lua ou o Sol
Para esses povos, era como se um poderoso ser fizesse a Lua sangrar. Temendo esse tipo de situação e suas consequências, ofereciam sacrifícios, inclusive humanos, para aplacar a fúria desse ser capaz de escurecer a Lua ou o Sol.

Contudo, ao longo de anos de busca pela compreensão da natureza foi possível começar a se entender melhor fenômenos desse tipo, perceber que eles não tinham origem sobrenatural.

Os caldeus, povo que viveu na Mesopotâmia cerca de 2.000 anos antes da nossa era e dominou as regiões da Babilônia e Assíria até o ano 539 a.C., registravam de maneira cuidadosa as datas de todos os eclipses e perceberam que a sequência de eclipses se repetia sucessivamente após cerca de 6.585 dias, ou seja, aproximadamente 18 anos e 11 dias.

Os caldeus batizaram esse período de um Saros, que, no idioma caldeu, é um derivado da palavra "repetição". Durante cada um desses períodos ocorrem 41 eclipses solares e 29 lunares.

Raios e cálculos
Os antigos filósofos gregos compreendiam de maneira detalhada os fenômenos celestes, utilizando apenas o cuidado e a observação atenta da natureza. Erastóstenes (276-194 a.C.), que viveu em Alexandria, no Egito, tomou conhecimento, através da leitura de um pergaminho, de que em Siena, localizada cerca de 800 km ao sul da cidade, havia um poço no qual um dia por ano, e apenas nesse dia, era possível ver a imagem do Sol refletida em suas águas.

Isso significava que, nesse dia, os raios solares incidiam perpendicularmente à superfície da água. O filósofo imaginou que se esses raios fossem prolongados continuamente, eles passariam pelo centro da Terra (como mostra a figura).
Esquema dos resultados obtidos por Erastóstenes ao observar a incisão dos raios solares em um poço no qual um dia por ano era possível ver a imagem do Sol refletida em suas águas. O experimentou levou o filósofo a concluir que a Terra é esférica. (imagem: reprodução)

No entanto, num desses dias, a hipótese de Erastóstenes foi testada e o fato não foi verificado, ou seja, os raios solares não incidiam de forma perpendicular sobre a superfície da Terra. Uma vara colocada sobre uma superfície plana projetou uma sombra que permitiu observar que os raios incidiam com uma inclinação de aproximadamente 7º.

Erastóstenes então concluiu que isso somente poderia acontecer se a superfície da Terra fosse encurvada e que, portanto, o planeta deveria ter uma forma esférica.

Com um pouco de geometria, ele determinou o raio da Terra. O resultado que obteve tinha um erro menor que 15% do valor real. Contudo, um feito notável para a época. Com base em seus dados, inferiu também o tamanho da Terra.

Por esse motivo, quando Cristóvão Colombo (1451-1506) quis empreender a sua viagem para a Índia pelo Oceano Atlântico, poucos deram crédito a ele, pois, se a estimativa de Erastóstenes estivesse correta, Colombo não conseguiria realizar a viagem, já que a distância a ser percorrida seria na ordem de dezenas de milhares de quilômetros. Felizmente, para ele, havia o continente americano no caminho.

Novo papel

Os eclipses foram também muito importantes para podermos estimar as dimensões do Sistema Solar. Hiparco (190-126 a.C.), um grande astrônomo da antiguidade, foi capaz de estimar a distância Terra-Lua no século 2 a.C. utilizando um eclipse total da Lua.

Basicamente, Hiparco marcou o tempo do início e do fim do eclipse e estimou o ângulo que alguém que estivesse no Sol veria um raio solar atingir a Terra. Dessa maneira, utilizando a medida do raio da Terra (realizada por Erastóstenes um século antes) e um pouco de geometria, foi possível calcular a distância Terra-Lua.

O resultado dos cálculos sugeria que a distância Terra-Lua era de aproximadamente 80 raios terrestres, um pouco menor do que o valor que conhecemos atualmente, na ordem de 380.000 km. Com a medida de Hiparco, Isaac Newton, por sua vez, pôde calcular a força que a Terra exerce sobre a Lua (e vice-versa) por meio da gravidade.

Centenas de anos depois, em maio de 1919, um eclipse total do Sol que ocorreu na cidade de Sobral, no Ceará, foi decisivo para comprovar a teoria da relatividade geral do físico alemão Albert Einstein (1879-1955), que propunha uma nova forma de entender a gravidade.

Os astrônomos que integraram a expedição à Sobral mediram o desvio que a luz das estrelas próximas ao Sol sofriam devido ao efeito da atração gravitacional. Esse tipo de observação somente pôde ser feita durante o eclipse, pois momentaneamente o céu fica escuro, tornando possível fotografar a posição das estrelas para depois compará-la a sua posição quando o Sol não está próximo.

Atualmente os eclipses não têm mais grande relevância científica, mas servem com certeza para estimular a curiosidade, principalmente das crianças e dos jovens, pelo funcionamento da natureza e levá-los a entender um pouco mais da ciência por trás de fenômenos do tipo.

Nesse último eclipse, foi muito bom poder ver o espanto e a admiração da minha filha quando olhou através do telescópio e viu os detalhes do eclipse. Isso realmente não tem preço.

Adilson de Oliveira
Departamento de Física
Universidade Federal de São Carlos

sexta-feira, 3 de junho de 2011

A Dança da Supercondutividade.

Na coluna desse mês (O Termômetro das Grandes Transformações) discuti alguns aspectos interessantes sobre o conceito de temperatura e com o calor pode provocar as mudanças no estado da matéria. Entre os aspectos que comentei, falei sobre o fenômeno da Supercondutividade, que ocorre em baixas temperaturas. Alguns materiais quando resfriados a uma determinada temperatura não oferecem mais resistência elétrica e são capazes de expulsar o campo magnético do seu interior. Os supercontudores tem inúmeras aplicações, entre elas a levitação magnética de trens ou permitir a construção de bobinas para gerar altos campos magnéticos, como àquelas utilziadas nas máquinas de ressonância magnética. Recebi de um colega meu, Prof. Rafael Zadorosny, um link de um vídeo muito legal que explica de uma maneira simples o complexo fenômeno da Supercondutividade. Vale a pena dar uma olhada.