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Movimento Anual do Sol e as Estações do Ano

Devido ao movimento de translação da Terra em torno do Sol, o Sol aparentemente se move entre as estrelas, ao longo do ano, descrevendo uma trajetória na esfera celeste chamada Eclíptica. A Eclíptica é um círculo máximo que tem um inclinação de 23°27′ em relação ao Equador Celeste. É esta inclinação que causa as Estações do ano.
Estacoes
Uma observação simples que permite "ver" o movimento do Sol durante o ano é através do gnômon. Um gnômon nada mais é do que uma haste vertical fincada ao solo. Durante o dia, a haste, ao ser iluminada pelo Sol, forma uma sombra cujo tamanho depende da hora do dia e da época do ano. A direção da sombra ao meio-dia real local (isto é, o meio-dia em tempo solar verdadeiro) nos dá a direção Norte-Sul. Ao longo de um dia, a sombra é máxima no nascer e no ocaso do Sol, e é mínima ao meio-dia. Ao longo de um ano (à mesma hora do dia), a sombra é máxima no solstício de inverno, e mínima no solstício de verão. A bissetriz entre as direções dos raios solares nos dois solstício define o tamanho da sombra correspondente aos equinócios, quando o Sol está sobre o equador. Foi observando a variação do tamanho da sombra do gnômon ao longo do ano que os antigos determinaram a duração do ano das estações, ou ano tropical.

Estações em diferentes latitudes

Embora a órbita da Terra em torno do Sol seja uma elipse, e não um círculo, a distância da Terra ao Sol varia somente 3%, sendo que a Terra está mais próxima do Sol entre 4 a 7 de janeiro de cada ano, dependendo do ano bissexto.. Mas é fácil lembrar que o hemisfério norte da Terra também está mais próximo do Sol em janeiro e é inverno lá,enquanto é verão no hemisfério sul. O afélio ocorre entre 4 e 7 de julho de cada ano.
O que causa as estações é o fato de a Terra orbitar o Sol com o eixo de rotação inclinado, e não perpendicular ao plano orbital. O ângulo entre o plano do equador e o plano orbital da Terra é chamado obliquidade e vale 23°27′. Também podemos definir a obliquidade como a inclinação do eixo de rotação da Terra em relação ao eixo perpendicular à eclíptica (plano orbital da Terra). Devido a essa inclinação, à medida que a Terra orbita em torno do Sol, os raios solares incidem mais diretamente em um hemisfério ou outro, proporcionando mais horas com luz durante o dia a um hemisfério ou outro e, portanto, aquecendo mais um hemisfério ou outro.
No Equador todas as estações são muito parecidas: 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. Nos equinócios o Sol faz a passagem meridiana pelo zênite, atingindo a altura de 90° no meio-dia verdadeiro. Nas outras datas do ano o Sol passa o meridiano ao norte do zênite, entre os equinócios de março e de setembro, ou ao sul do zênite, entre os equinócios de setembro e de março. As menores alturas do Sol na passagem meridiana são de 66,5° e acontecem nas datas dos solstícios. Portanto a altura do Sol ao meio-dia no Equador não muda muito ao longo do ano e, conseqüentemente, nessa região não existe muita diferença entre inverno, verão, primavera e outono.
À medida que nos afastamos do Equador, as estações ficam mais acentuadas. A diferenciação entre elas torna-se máxima nos polos.

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Na Terra, a região entre latitudes -23,5° (trópico de Capricórnio) e +23,5° (trópico de Câncer) é chamada de região tropical. Nessa região, o Sol passa pelo zênite duas vezes por ano, com exceção dos dois trópicos, onde passa uma única vez. Fora dessa região o Sol nunca passa pelo zênite. As linhas de latitudes +66,5° e -66,5° são chamadas Círculos Polares, norte ou sul. Para latitudes mais ao norte do Círculo Polar Norte, ou mais ao sul do Círculo Polar Sul, o Sol permanece 24 horas acima do horizonte no verão e 24 horas abaixo do horizonte no inverno



Planetas extra-solares
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JOSÉ ROBERTO V. COSTA
O Universo é tudo para nós

O Sistema Solar existe. Isto é um fato. Por causa de sua existência, nada mais natural que nos perguntemos se há ou não outros planetas girando em torno de estrelas que não o Sol.

Estima-se que existam 50 bilhões de galáxias em todo o Universo. As galáxias são predominantemente agrupamentos de estrelas. As maiores contêm algumas centenas – ou até milhares – de bilhões delas (nossa galáxia, a Via Láctea, tem cerca de 100 a 150 bilhões de estrelas).

Estrela anã-marrom circundada por um anel de formação estelar. Animação produzida pela NASA/JPL-Caltech.
Baseado no tamanho do Universo e nas leis da Probabilidade, as chances de existirem outros sistemas planetários são excelentes.
531é o número de planetas extra-solares conhecidos em torno de estrelas próximas, segundo oInstituto de Tecnologia da Califórnia.

Primeira foto de um planeta extra-solar.
Foto em infravermelho resolve o objeto 2M 1207 e revela a primeira imagem direta de um planeta extra-solar. Os astrônomos inferiram que o planeta tem 5 vezes mais massa que Júpiter, enquanto sua estrela é 25 mais massiva que o maior planeta do Sistema Solar – o que faz dela uma anã-marrom.
A idéia de planetas em órbita de outras estrelas não é nova. Os gregos já haviam cogitado essa hipótese, mas somente a partir do final do século 20 pudemos averiguá-la com rigor.

Mas ainda faltavam observações diretas e "comprovadas" através de fotografias. Isso aconteceu em 2005 através do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu Austral (European Southern Observatory, ESO) no Chile. O Telescópio Espacial Hubble e o japonês Subaru também contribuíram.

O planeta observado tem no máximo o dobro do tamanho de Júpiter, o maior planeta do Sistema Solar, e sua estrela-mãe, GQ Lupi, é uma anã-marrom.

Ele foi localizado bem longe de sua estrela, cerca de 100 vezes mais que a distância Terra-Sol (ou três vezes mais que Netuno), um fator que acabou ajudando a separar a luz dos dois objetos.

Se uma estrela tem apenas um único companheiro, ambos se movem numa órbita quase circular em torno do centro de massa do sistema. Ainda que um deles seja muito menor que o outro, as leis da Física garantem que ambos continuam se movendo em volta do centro de massa, embora este fique bem perto do corpo mais massivo.

Todos os planetas do Sistema Solar provocam um efeito similar no Sol, fazendo-o apresentar uma pequena oscilação que pode ser detectada por um observador fora do Sistema Solar, ainda que nenhum planeta reflita luz o bastante para ser visto diretamente.

É uma situação semelhante a de um atleta que dá voltas em torno de si mesmo antes de arremessar um peso. A pessoa oscila enquanto gira, devido ao peso do objeto. E se ao mesmo tempo ela se desloca de um ponto A para um ponto B, sua trajetória não será uma linha reta, sendo mais parecida com uma onda.
Métodos de detecção
EXISTEM DIVERSOS MÉTODOS PARA DESCOBRIR PLANETAS EXTRA-SOLARES. Métodos diretos ou indiretos. De longe, a maioria dos planetas já descobertos são frutos das medidas de Velocidade Radial, que consiste em medir as sutis variações na posição de uma estrela enquanto sofre oscilações provocadas pelo puxão gravitacional de um ou mais planetas ao seu redor.

A detecção é realizada através do Efeito Doppler, uma mudança de freqüência que ocorre quando uma fonte se afasta ou se aproxima do observador. Isso explica porque ouvimos um som mais agudo quando a sirene de um carro de bombeiros se aproxima e um som mais grave quando se afasta.
Ilustração de um planeta extra-solar encontrado em torno da estrela HD 149026 feita pelo pesquisador Gregory Laughlin. Ele mesmo descreve: "A noite nesse mundo deve ser tão quente que o lado escuro brilha, exibindo as camadas de nuvens. O lado iluminado, em comparação, é extremamente ofuscante."
As ondas sonoras são comprimidas na direção do movimento e relaxadas na direção oposta. Esse efeito também ocorre com a luz, mesmo sendo esta uma radiação eletromagnética e não uma perturbação mecânica.
Admiráveis novos mundos
O PRIMEIRO PLANETA EXTRA-SOLAR foi encontrado em órbita de uma estrela da constelação de Pégasus, em 1995, através do método da Velocidade Radial.

Esse primeiro novo mundo está a 45 anos-luz da Terra e tem cerca da metade do tamanho de Júpiter. Mundos rochosos, como a Terra, também já foram descobertos.

O que está em órbita da estrela HD 149026 (veja quadro ao lado) é um pedaço de rocha colossal, com cerca de 65 a 70 vezes a massa da Terra e tão perto de sua estrela que leva menos que três dias para completar uma translação.

Outro mundo bizarro é o achado em volta da estrela anã-vermelha Gliese 876. Com sete vezes a massa terrestre, tudo indica que não possui atmosfera (ou ela é muito fina), como um Mercúrio gigante.

Atualmente o número de planetas extra-solares devidamente comprovados está em 531. A maioria tem órbitas tão estranhas e são tão diferentes dos planetas do Sistema Solar que alguns pesquisadores crêem que nosso sistema planetário é uma exceção a regra.

Ou não. E então será apenas questão de tempo – e aperfeiçoamento dos métodos de detecção – para que um mundo com características físicas e orbitais bem similares ao nosso seja encontrado. Haverá vida nele será a próxima pergunta que faremos.