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Podem parecer que o segundo-luz, o minuto-luz,
a hora-luz e o ano-luz são unidades de tempo, mas não: são todas unidades de distância. Essas unidades
correspondem à distância percorrida pela luz em um segundo, em um minuto, em
uma hora e em um ano, respectivamente.
A velocidade da luz no vácuo é de 300.000 km/s, ou seja, em 1 segundo,
ela percorre 300.000 km (o mesmo que dar mais de 7 voltas ao redor da Terra).
Assim, por exemplo, o segundo luz é a distância percorrida pela luz no vácuo em
um segundo, ou 300.000 km. Da mesma forma, temos que:
1
minuto-luz = 18.000.000 km;
1
hora-luz = 1.080.000.000 km;
1
ano-luz = 9.500.000.000.000 km.
E por que usamos essas unidades?
Simplesmente por conveniência.
Nossa unidade de referência para medirmos
distâncias é o metro (m). Usamos o milímetro (1 mm = 10-3 m) e
o centímetro (1 cm = 10-2
m) para medirmos distâncias pequenas, enquanto para distâncias maiores usamos o
quilômetro (1km = 103 m).
Porém, para medirmos distancias muito, muito grandes, como a nossa distância do
Sol e de outras estrelas, usamos unidades mais convenientes, como o minuto-luz
e o ano-luz.
Assim, ao invés de dizermos que a distância entre o Sol e a Terra é de
150.000.000 km, dizemos que o Sol
está a 8,3 minutos-luz da Terra, pois a luz do Sol leva 8,3 minutos para
chegar até nós. Da mesma forma, podemos dizer que Alfa-Centauri, a estrela mais próxima da Terra depois do Sol, está
a uma distância de cerca de 4 anos-luz,
pois a luz dessa estrela leva cerca de 4 anos para chegar à Terra.
Isso significa que o Sol que vemos durante
o dia não é o Sol de agora, mas de 8,3 minutos atrás, e que as estrelas que
vemos à noite são de no mínimo 4 anos atrás. É por isso que dizemos que muitos telescópios conseguem capturar
imagens de milhões e até bilhões de anos atrás.
A imagem acima mostra a explosão de supernovas na
galáxia espiral M82. As nuvens vermelhas e azuis são gases quentes que são
expelidos da explosão de inúmeras estrelas. Essas explosões aconteceram há 12
milhões de anos.
O telescópio
espacial Hubble tem enviado para a Terra imagens de aglomerados de galáxias
de mais de 10 bilhões de anos. As primeiras imagens de bilhões de anos atrás
foi tirada em 1996, quando, por 10 dias seguidos, o Hubble apontou seu espelho
para uma região do espaço escura e aparentemente vazia, sem planetas, estrelas
ou galáxias.
O telescópio espacial Hubble.
Porém, nessa região do espaço escura e
aparentemente vazia apareceram 3.000
galáxias, cada uma com centenas de bilhões
de estrelas.
O telescópio Hubble funcionará
provavelmente até este ano de 2.014, depois de 24 anos de observações. Está
prevista para 2.022 a construção de um telescópio
no deserto do Atacama, no Chile, o lugar com melhor visibilidade do mundo,
que produzirá imagens 15 vezes maiores
do que as do Hubble, permitindo ver o que jamais foi visto. O novo
telescópio terá o tamanho de uma catedral e seu espelho terá a dimensão de um
campo de futebol.
O projeto do mais moderno telescópio do mundo,
previsto para ser inaugurado em 2.024.
O impacto da descoberta de uma quantidade de estrelas
muito, muito, muito maior do que imaginávamos pelo Hubble e,
consequentemente, a discussão sobre nosso lugar no universo, foi o mesmo que
tiveram as observações de Galileu com
seu telescópio, em 1.609. Tendo Apontado seu telescópio para a constelação
de Órion, por exemplo, Galileu observou além das três do cinturão e das seis da
espadas, outras 80 estrelas. Além de
estrelas nunca vistas antes, Galileu observou que aquela brancura láctea da
nossa Galáxia, a Via Láctea, são, na verdade, inúmeras estrelas.
As estrela maiores com duplo contorno são aquelas que podem ser vistas a olho nu, enquanto as outras são as que Galileu observou com seu telescópio.
Lançada em 2011, a sonda espacial Juno chegou em Júpiter em Junho de 2016. Desde então, gira ao redor do gigante gasoso tirando fotos e realizando uma série de medições.
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Nosso planeta
Terra, um dos 8 do sistema solar, é o terceiro depois do Sol e o quinto
maior. Ele é o único que possui água no
estado líquido em sua superfície, o que possibilitou o surgimento da vida
há mais de 3 bilhões de anos. Junto com Mercúrio, Vênus e Marte, a Terra é um planeta telúrico, cuja superfície é rochosa,
ao contrário de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, mais afastados do Sol e, por
isso, planetas gasosos.
“A
Terra é azul” – Durante a Guerra Fria, os EUA e a União Soviética disputaram a conquista do
espaço. Em 1957, a União Soviética
lançou o primeiro satélite artificial da Terra, o Sputinik 1, e, 4 anos
depois, em 1961, o cosmonauta (astronauta soviético) Yuri Gagarin tornou-se o primeiro
homem a ver a Terra do espaço. Dentro da cápsula Vostok 1, Gagarin viajou
a uma velocidade média de 28.000 km/h
no foguete R-7, tendo chegado a 327 km da superfície da Terra. Depois
de uma volta completa na Terra e quase duas horas a bordo da Vostok 1, Gagarin voltou à sua
superfície sabendo que nosso planeta é azul.
De cima pra baixo: o foguete R-7, que levou Gagarin ao
espaço, em 1961, e a cápsula Vostok 1, depois da aterrisagem.
Depois de Gagarin, mais de 400 astronautas
já foram ao espaço. Em 2006, cem anos depois do voo de Santos Dummont no 14 Bis,
Marcos Pontes foi o primeiro
brasileiro a ir para o espaço, tendo permanecido 9 dias na Estação Espacial Internacional.
Santos Dumont, a primeira pessoa a levantar voo num
objeto mais pesado que o ar, em 1.906.
O astronauta brasileiro Marcos Pontes.
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Desde a mais remota Antiguidade, a Lua
exerce uma grande influência sobre a humanidade. Há mais de 2.300 anos conhecemos sua distância e tamanho. O tempo
que a Lua leva para dar uma volta completa na Terra é de 29,5 dias, tempo que
nos ajudou a dividir nosso calendário em meses.
Até o começo do século XVI, acreditava-se
que a superfície da Lua fosse lisa. Porém, em
1609, Galileu observou com seu telescópio os vales e as montanhas da Lua, conseguindo inclusive medir seus
tamanhos. 80 anos depois de Galileu, Newton
propôs que as marés são causadas pela
atração gravitacional da Lua em relação à Terra.
Desenho de Galileu da Lua (1609).
A
Lua não possui luz própria, mas reflete a luz do
Sol. Quando a Terra se coloca entre a Lua e o Sol, impedindo que a luz do Sol
chegue à Lua, acontece o eclipse lunar.
A sombra que a Terra causa na Lua permitiu o filósofo grego Aristóteles, há
2.500 anos, concluir que a Terra é
esférica.
A União
Soviética realizou as primeiras missões espaciais à Lua. Foram ao todo 24
missões, tendo sido o primeiro país a
pousar em solo lunar, em 1959, com a Lunik
2. Em 1966, a missão
espacial Lunik 9 realizou o primeiro pouso suave na Lua, conseguindo fotografar e filmar sua superfície.
Gilberto Gil, em 1967, cantou a chegada da Lunik 9 à Lua no album Louvação.
Porém, foram os EUA, em 1969, que se tornaram o primeiro país a levar um homem à Lua,
Neil Armstrong, comandante da missão espacial Apollo 11. A Apollo 11 levou 4 dias para chegar à Lua
e permaneceu 1 dia em solo lunar.
"Um pequeno passo para o homem, um grande passo para a humanidade", disse Neil Armstrong ao pousar na Lua.
Depois da União Soviética e EUA, o Japão tornou-se o terceiro país a
colocar uma sonda espacial para orbitar
a Lua, em 1990, e somente em 2013 a
China tornou-se o terceiro país a ter uma sonda espacial pousando na Lua.
Todas essas missões espaciais nos
permitiram descobrir que a Lua
praticamente não possui atmosfera, pois sua gravidade é muito pequena (5
vezes menor do que a da Terra). Os quase 400 kg do solo lunar trazidos para a
Terra permitiram descobrir que sua
composição é parecida com a da Terra. Isso fez os cientistas acreditarem
que a Lua se formou a partir do material expelido pelo choque de um Asteroide do tamanho de Marte com a Terra na época de
sua formação, há 4,3 bilhões de anos.
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Os cometas
são os corpos celestes que mais têm fascinado a humanidade e, desde a
Antiguidade, são conhecidos como “estrelas
com cabeleira”.
Formados por um núcleo de rochas, poeira, gelo e gases congelados, seu tamanho varia
entre centenas de metros a dezenas de quilômetros. Quando se aproximam do Sol,
perdem matéria e passam a apresentar uma cauda
com milhões de quilômetros, que sempre aponta para longe do Sol. Por isso,
a vida média dos cometas é relativamente pequena quando comparada aos outros
corpos celestes, de cerca de 10 milhões
de anos.
Os cometas
orbitam o Sol em elipses com uma excentricidade muito grande, se afastando
muito e se aproximando muito da nossa estrela. No fim do século passado, o cometa Halley, em 1986, e o cometa Hale-Bopp, em 1997, foram os
cometas mais brilhantes e que por mais tempo permaneceram no céu. Porém,
enquanto o cometa Halley se aproxima do Sol a cada 75 anos, o que acontecerá de
novo em 2061, o cometa Halle-Bopp poderá se visto por nós daqui a 4.368 anos. Nesse século, o cometa mais brilhante foi o
McNaught, visto em 2007.
No sistema
solar, existem mais de 3.000 cometas
conhecidos, mas acredita-se que haja bilhões deles. Em 1987, foi descoberto
o primeiro cometa fora do sistema solar
e hoje são conhecidos 11 exocometas.
A importância dos cometas para a Terra e para planetas fora do sistema solar é
enorme, pois acredita-se que o choque
dos cometas com a Terra tenha trazido toda a água aqui presente e que as
moléculas orgânicas trazidas pelos cometas tenham sido as sementes para a vida.
Em 2014, depois de uma viagem de 12 anos, chegou a primeira sonda espacial a um cometa. Lançada pela Agência Espacial Europeia (ESA), a sonda Rosetta estudou a composição do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, tirou uma série de fotos e realizou uma série de medições. Em 2016, chocou-se contra a superfície do cometa, tirando as fotos mais detalhadas da superficie de um cometa até então.
Em 2014, depois de uma viagem de 12 anos, chegou a primeira sonda espacial a um cometa. Lançada pela Agência Espacial Europeia (ESA), a sonda Rosetta estudou a composição do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, tirou uma série de fotos e realizou uma série de medições. Em 2016, chocou-se contra a superfície do cometa, tirando as fotos mais detalhadas da superficie de um cometa até então.
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O
Sol é a estrela do nosso sistema solar, ao redor da
qual giram os planetas, os planetas anões
(como Plutão), os cometas e os asteroides. É uma estrela de tamanho médio, que brilha há cerca de 5 bilhões de anos e brilhará mais esse
tanto, quando se tornará uma estrela
gigante vermelha, aumentando seu tamanho em centenas de vezes e engolindo a
Terra. Depois desse aumento de tamanho, o Sol perderá uma grande quantidade de
massa e acabará como uma estrela anã branca, ficando com o tamanho da Terra. Ele
possui uma temperatura no núcleo de mais
10.0000.000 ˚C e de 6.000 ˚C em sua superfície. O Sol é mais de um milhão
de vezes maior do que a Terra, possuindo 99,9%
da massa do sistema solar.
A quantidade de radiação que o Sol emite em direção à Terra é cada vez maior. Isso fará com que daqui 1 bilhão de anos toda a água da superfície da Terra evapore. O vapor de água na atmosfera será tão
grande que fará a temperatura na Terra
chegar a 1.600˚C. Quando isso acontecer, a vida na Terra será extinta.
O Sol e todas as outras estrelas produzem
energia a partir da fusão nuclear, quando
núcleos de átomos de Hidrogênio se fundem e formam o núcleo do átomo de Hélio.
Os outros elementos químicos da tabela periódica também são formados a partir de
fusões nucleares nas estrelas ou na explosão de estrelas (supernovas).
Até 1600, há pouco mais de 400 anos,
acredita-se que a Terra estava parada e era o centro do mundo, com o Sol, a Lua
e os planetas girando ao seu redor. Porém, a partir dos estudos de Copérnico,
Kepler, Galileu e Newton, entre outros, descobriu-se que a Terra era um planeta como outro qualquer e que estava em movimento ao
redor do Sol. Hoje sabemos que o Sol é uma das mais de 200 bilhões de
estrelas que giram ao redor do centro da Via Láctea, nossa galáxia.
Galileu
foi o primeiro cientista a observar o Sol com o telescópio e, para isso, projetou-o contra um pedaço de papel, em Julho e Agosto
de 1610, observando suas famosas manchas.
Ele também verificou que as manchas solares mudavam que posição ao longo dos
dias, concluindo corretamente que o Sol possui um movimento de rotação. Assim como Galileu mostrou que a superfície
da Lua possuía montanhas e vales, não sendo lisa e polida, ele também mostrou
que o Sol não era uma esfera perfeita,
como se acreditava na época. Hoje, sabemos que as manchas solares são causadas
pelos enormes campos magnéticos do Sol.
A projeção do Sol numa folha de papel através do
telescópio.
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Júpiter é um planeta gasoso, o maior
planeta do sistema solar, composto principalmente de Hidrogênio e Hélio. Se tivesse
uma massa 50 vezes maior do que tem, sua gravidade seria tal que poderia
passar a fundir átomos de Hidrogênio em Hélio, liberando energia o suficiente
para se tornar uma estrela.
Entre 7 de Janeiro e 3 de Março de 1610, Galileu voltou seu telescópio para Júpiter
e observou o que considerou mais notável: “quatro luas nunca vistas desde a
criação até nossos dias”. Ele realizou desenhos de suas observações,
representando Júpiter por 
e suas luas por 
.
e suas luas por 
.
Tudo indicava para Galileu que esses pontos brilhantes próximo à Júpiter
eram luas que giravam ao seu redor. Primeiro, pelo fato delas estarem
dispostas na mesma linha que Júpiter e, depois, ele considerou que a diminuição
de 3 para 2 luas do dia 8 para o dia 10 de janeiro aconteceu porque uma delas
se ocultava atrás de Júpiter.
Porém, Galileu
observou no dia 13 de Janeiro que 4 luas se moviam ao redor de Júpiter.
No dia 26 de Janeiro, Galileu fez duas
observações com um pouco mais de duas horas de diferença que o permitiu ver
três e, mais tarde, quatro luas de Júpiter.
Todas essas observações permitiram Galileu
concluir que essas quatro luas giram em
torno de Júpiter, que, por sua vez, gira ao redor do Sol, da mesma maneira
Vênus e Mercúrio giram ao redor do Sol e a Lua gira ao redor da Terra.
Galileu também concluiu que algumas luas estão mais afastadas de Júpiter do que
outras, levando tempos diferentes para girarem ao seu redor. Estimou que maior
período das luas observadas é de meio mês (cerca de 15 dias); hoje sabemos que
esse tempo é de 16 dias e 18 horas.
O impacto dessa e das outras observações de
Galileu com o telescópio foi enorme, sendo as
primeiras evidências observacionais do sistema de Copérnico, ou seja, de que a
Terra era uma planeta como outro qualquer que se movimenta ao redor do Sol.
Até essa descoberta de Galileu, acreditava-se que todos os corpos celestes
giravam ao redor da Terra, sendo que as quatro luas girando ao redor de Júpiter
mostravam o contrário.
Hoje sabemos que Júpiter possui 64 luas, sendo que as quatro luas observadas por
Galileu são chamadas de luas galileanas. Assim como Saturno, possui um sistema de anéis, porém bem
pouco visível, descobertos apenas em 1979 pela sonda espacial Voyager 1. É o quarto objeto celeste mais visível, atrás do Sol, da Lua e de
Vênus.
Cerca de 50 anos depois de Galileu, na
década de 1660, foi observada pela primeira vez a mancha vermelha de Júpiter, um furacão duas vezes maior do que a Terra
que ainda pode ser visto.
Lançada em 2011, a sonda espacial Juno chegou em Júpiter em Junho de 2016. Desde então, gira ao redor do gigante gasoso tirando fotos e realizando uma série de medições.
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Em Julho
de 1610, Galileu realizou uma série de observações do planeta Saturno,
representando-o como nos desenhos abaixo.
Galileu observou que Saturno parecia ser
composto por três corpos celestes,
com um disco central maior entre dois discos menores. Porém, não foi ele que
concluiu que esses discos ao redor de Saturno eram anéis. Apenas em 1655, Christian Huygens observou com
clareza os anéis de Saturno. 20 anos depois de Huygens, em 1675, o astrônomo francês J. D. Cassini
descobriu um vazio entres os anéis de Saturno, que ficou conhecido como divisão de Cassini.
Hoje sabemos que Saturno é um planeta gasoso como Júpiter, sendo o segundo maior planeta do sistema solar.
Porém, é o menos denso, o que o
permitiria boiar na água. São mais
de mil anéis ao redor de Saturno,
formados por restos de meteoros e cristais de gelo. Assim como Júpiter, possui mais de 60 luas, sendo a primeira
descoberta por Huygens, em 1655. Ele é o último planeta do sistema solar que é
possível ser visto sem o telescópio.
Em 1997,
foi lançada a sonda espacial
Cassini-Huygens, que, depois de dar duas voltas ao redor do Sol, começou
sua viagem em direção à Saturno. Apenas 7 anos depois, em 2004, ela chegou em Saturno.
Em
2005, uma parte da sonda espacial pousou na maior lua de Saturno, Titã, o que possibilitou estudar suas nuvens e sua superfície por
algumas horas. Um ano depois, em 2006, foram descobertos lagos de metano e etanol na superfície de Titã e, recentemente,
descobriu-se que ela possui uma quantidade
de água líquida mais de 10 vezes maior do que na Terra. Porém, toda essa
água encontra-se embaixo de sua superfície.
Imagem da superfície de Titã.
Desde a chegada da sonda Cassini-Huygens à
Saturno, muitas imagens de seus anéis foram enviadas à Terra. Hoje dividem-se os anéis de Saturno em grupos,
como mostra a imagem abaixo.
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Eta
Carinae é uma das estrelas de maior massa e
luminosidade da nossa galáxia, com 2,5 milhões de anos de idade. Ela está em
sua fase final de vida, ejetando uma
enorme quantidade de gás e poeira e, em breve, explodirá. Essa explosão, conhecida como supernova, lançará ainda mais gás e poeira ao espaço, o que
contribuirá para o nascimento de milhares de outras estrelas.
Porém, não
são todas as estrelas que explodem. Estrelas menores, como o Sol, vivem
muito mais do que estrelas maiores, podendo alcançar alguns bilhões de anos.
Uma pequena
estrela, em sua fase final de vida, forma uma nebulosa planetária com átomos de Carbono e Nitrogênio, onde no
centro encontra-se uma anã branca,
uma estrela com uma densidade 10 milhões de vezes maior do que o Ferro.
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Assim como os planetas giram ao redor do
Sol, o Sol gira ao redor do centro de
nossa galáxia, a Via Láctea. Acredita-se que no centro da Via Láctea haja
um buraco negro, um objeto extremamente
denso, com uma massa mais de 4 milhões de vezes maior que a do Sol.
Na Via Láctea, existem mais de 200 bilhões de estrelas, sendo que o
Sol se encontra na periferia da nossa galáxia, a uma distância de 30 mil anos-luz de seu centro, e leva 200 milhões de anos para dar uma volta
completa ao seu redor.
A Via Láctea, junto com a outras 50 galáxias,
formam o que chamamos de Grupo Local de
galáxias. A Via Láctea e a galáxia
de Andrômeda são as duas maiores galáxias do Grupo Local. Elas formam um sistema binário, girando uma ao redor
da outra.
A galáxia
de Andrômeda é o objeto mais distante da Terra que pode ser visto a olho nu. Com a lente de uma máquina fotográfica, é possível ver o disco da
galáxia de Andrômeda, como na fotografia abaixo.
As
galáxias possuem diferentes formas e tamanhos. A
Via Láctea e a galáxia de Andrômeda são galáxias
espirais, enquanto a galáxia M87 é
uma galáxia elíptica. Recentemente,
astrônomos descobriram uma galáxia a 350 bilhões de anos-luz de nós, chamada IC
1011. Trata-se de uma galáxia elíptica e 60 vezes maior do que a nossa.
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