OS PLANETAS

O nosso sistema solar tem 9 planetas identificados pelas observações astronómicas clássicas como corpos luminosos que apresentam movimento em relação às estrelas fixas e que se deslocam 'em bloco' no firmamento em função dos movimentos de rotação e translação da Terra. Os diferentes planetas têm muitas características que os distinguem e cada um deles é um mundo exótico que merece ser observado em particular. A análise destas diferentes características permitirá também melhorar a nossa compreensão da história do sistema solar.

Os planetas do nosso sistema solar: clique nas imagens para obter informação sobre cada um deles:

Mercúrio

Vénus

Terra

Marte

Júpiter

Saturno

Urano

Neptuno

Plutão

Os graus de liberdade dos planetas

Translação

A interacção gravítica é responsável pelo movimento dos corpos celestes. Segundo a lei de Newton da gravitação, a força gravítica depende da massa dos corpos: –Quanto maior for a massa de um corpo, maior será a força de atracção que exerce sobre outros corpos. No sistema solar, o Sol é de longe o corpo mais massivo e por esta razão produz o principal campo gravítico. Por a sua influência ser tão predominante, a dinâmica de referência que observamos no sistema solar é o movimento de planetas, asteróides e cometas a orbitar em torno do Sol, o que corresponde ao problema de dois corpos em interacção gravítica. A solução deste problema, conseguida por Isaac Newton, resultou na dedução das leis de Kepler, que tinham sido obtidas empiricamente. Encontrou-se assim o mecanismo dominante da dinâmica do sistema solar, que há milhares de anos é visto como um relógio nos astros. Nesta abordagem idealizada do sistema solar, despreza-se a interacção gravítica entre os vários planetas e considera-se que cada planeta só interage com o Sol. No entanto a história não acaba aqui, como veremos. A interacção entre muitos corpos, mesmo sendo fraca, dá origem a uma dinâmica complexa onde, não raramente, encontramos o caos.

A elipse, uma das secções cónicas.

A elipse, uma espécie de círculo alongado, é uma das secções cónicas e é a solução de órbita fechada do problema de 2 corpos. Uma medida importante é a sua excentricidade e que varia entre 0 e 1, cf. figura seguinte. Quando e = 0 a elipse reduz-se a um círculo. Quando e = 1 a elipse é tão alongada que degenera numa linha recta.

A excentricidade de uma elipse.

Com excepção de Plutão e Mercúrio: –Os planetas com órbitas de maior excentricidade, a maior parte dos planetas tem excentricidades muito baixas, sendo as suas órbitas quase circulares. É por esta razão que muitas vezes pensamos no Sol como estando no centro da órbita, embora na verdade esteja num dos focos.

Em consequência da formação do sistema solar, todos os planetas, com excepção de Plutão, orbitam aproximadamente no mesmo plano. As observações baseadas na Terra definem um referencial privilegiado, em que um dos planos coordenados é o plano da eclíptica: –O plano da órbita da Terra em volta do Sol.

Rotação e precessão

Tal como um pião, um planeta exibe um movimento de precessão do seu eixo em torno de uma linha perpendicular ao plano definido pelo seu movimento de translacção. Desta maneira o ângulo que o eixo de rotação faz com este plano não muda.

Além de um movimento de translação, os planetas rodam sobre si próprios com um período característico para cada planeta e cada época. Na Terra, é este movimento que é responsável pela duração do dia: –O tempo que demora a completar uma rotação completa. Este movimento dá-se em torno de um eixo imaginário, chamado eixo de rotação, que define os dois pólos do planeta e passa pelo seu centro.

Uma das medidas importantes para caracterizar dinamicamente os planetas é precisamente o ângulo, chamado obliquidade, que o eixo de rotação faz com o plano da órbita à volta do Sol. Este eixo, no entanto, não está fixo uma vez que os planetas, tal como um pião, podem exibir ainda um movimento de precessão do eixo de rotação, cf. figura da direita, como pode ser visto no seguinte vídeo, cortesia de E. Manousakis.

Precessão dos equinócios.

No caso da Terra, este movimento quase imperceptível à escala de tempo da vida humana, é revelado pela 'variação' ao longo do tempo da estrela polar que o eixo de rotação da Terra 'toca'. Este movimento, chamado precessão dos equinócios, corresponde a uma precessão do eixo de rotação em torno de um eixo perpendicular ao plano da eclíptica com um período aproximado de 26 000 anos. Na figura seguinte podemos ver as obliquidades dos vários planetas.

Inclinação relativa de cada um dos planetas em relação ao plano das suas órbitas. Os casos mais curiosos são o de Vénus e Plutão, que rodam ao contrário, e o de Urano, que roda deitado.

No tópico caos rápido no sistema solar veremos que este ângulo também pode variar ao longo do tempo devido à influência gravitacional dos outros planetas, movimento esse que se chama nutação.

Translação e as estações do ano

Uma das consequências do movimento de translação dos planetas é o ciclo das estações do ano. A Terra leva 365.256 dias a dar uma volta completa à volta do Sol, numa órbita de excentricidade bastante baixa e = 0.017, quase circular, o que significa que nunca varia muito a sua distância ao Sol. No entanto sabemos que com o passar do ano a Terra sofre alterações climáticas, conforme a zona do globo, que identificamos como as estações do ano.

Qual o mecanismo responsável pela mudança das estações?
As estações do ano ocorrem porque o eixo de rotação da Terra está inclinado relativamente ao plano da sua órbita. Esta inclinação, como a figura seguinte mostra, é constante ao longo do ano, pelo que a posição dos dois hemisférios relativamente ao Sol muda à medida que o ano passa.

• Na posição 1 estamos a 21 Dezembro, no solstício de Inverno, e nesta data o hemisfério Norte tem o dia de menor exposição solar e o hemisfério Sul o seu dia mais longo. Como mostra a figura, nesta altura do ano, o hemisfério Sul, no seu Verão, recebe a luz do Sol mais directamente do que o hemisfério Norte. Este por outro lado, no seu Inverno, recebe os raios solares com uma maior inclinação média relativamente à superfície da Terra.
• À medida que avançamos no ano, passamos pela posição 2, o equinócio da Primavera, a 20 de Março. Nesse dia o dia e a noite têm exactamente a mesma duração.
• Na posição 3, estamos a 21 de Junho, no solstício de Verão, e repare-se como agora é o hemisfério Norte que recebe a radiação solar mais directamente e tem o dia mais longo do ano. Nesta posição é Inverno no hemisfério Sul e Verão no hemisfério Norte.
• Por último na posição 4 estamos a 22 de Setembro (ou 21, se o ano for bissexto), no equinócio do Outono, onde o dia e a noite tornam a ter a mesma duração.

Desta maneira podemos compreender porque é que nas regiões do equador não existem estações do ano.

Qualquer planeta cujo eixo tenha uma obliquidade diferente de 0 exibe estações do ano. Estas podem produzir maiores ou menores contrastes no clima do planeta ao longo do ano conforme o valor desta inclinação. Por exemplo, na Terra as eras glaciares são provocadas pelo ligeiro aumento da sua obliquidade o que nos diz da importância deste parâmetro nas condições que esperamos encontrar em cada planeta que estudamos.

Fonte:

http://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA/capitulos/capitulo1/modulo5/topico3.php