José Figueiredo


Faculdade de Ciências e Tecnologia - DF-CEOT
Universidade do Algarve
E-mail
: jlongras@ualg.pt
URL:
http://w3.ualg.pt/~jlongras/

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Sempre a aprender!  

1.a. Será que a Lua roda em torno da Terra?

1.b. Como é a orbita da Lua vista do Sol?
2.a. Como se formam as marés?

2.b. O que são as marés vivas?

3. A Mensagem das Estrelas
4. Luas de Galileu e Júpiter (7 de Janeiro de  1620 e  2010)
5.a. Já somos 7 mil milhões e não paramos de crescer.
5.b. Até quando caberemos todos


"... não existem verdades sagradas, todas as asserções devem ser cuidadosamente examinadas com espírito crítico, os argumentos de autoridade não têm valor ..."

Cosmos, Carl Sagan.

Palestras sobre assuntos de Física


1.a. Será que a Lua roda em torno da Terra?

É tentador imaginar que a trajectória da Lua roda em volta da Terra de tal modo que por vezes anda para trás. Mesmo quando vemos uma representação da sua trajectória como a que se mostra na animação seguinte, a nossa percepção cria-nos uma ilusão: A Lua parece andar para trás. E, na verdade, (mesmo nesta animação, em que a sua trajectória é representada como uma curva sinusoidal) ela avança sempre.

A principal razão para essa ideia errada é o facto de nas representações do sistema solar, em que as trajectórias dos planetas são desenhadas do ponto de vista do Sol, é comum representar-se a trajectória da Lua do ponto de vista da Terra, o que é enganador. O movimento aparente diário da Lua, devido à rotação da Terra em torno do seu eixo, ajuda ainda mais a fortalecer essa ideia errada.

Representação enganadora

Representação enganadora

 


1.b. Como é a orbita da Lua vista Sol?

De facto, como a força gravitacional do Sol sobre a Lua é 2,2 vezes mais forte do que a exercida pela Terra, a Lua descreve uma elipse quase idêntica à da Terra em volta do Sol. E a sua trajectória é sempre convexa: curva-se sempre na direcção do Sol. Não é esse o caso da maioria dos satélites artificiais, que fazem uma rotação em volta da Terra em menos de 2 horas. Mas a rotação da Lua em volta da Terra é 4 centenas de vezes mais lenta.

A Lua anda para trás? (animação)

A Lua anda para trás? (animação)  - ver simulação

A figura abaixo descreve melhor o que realmente acontece. É mais esclarecedor visualizar o movimento da Lua como se ela fosse uma mota que acompanha um automóvel (a Terra), ambos em movimento numa mesma estrada. A mota, uma vez por mês acelera e ultrapassa o automóvel pela direita e depois deixa-se ficar para trás pela esquerda. De facto, a Lua, quando fica para trás (quarto crescente) é acelerada pela atracção gravítica da Terra e quando se adianta (quarto minguante) é travada pela atracção gravítica da Terra [1].

A trajectória real da Lua

A trajectória real da Lua -  ver simulação

De facto, tanto a Terra como a Lua estão em queda livre em volta do centro de massa do sistema Terra-Lua (localizado dentro da Terra) que, por sua vez, está em queda livre em torno do centro de massa do sistema Sol-Terra-Lua (localizado dentro do Sol). Por isso, podia de facto ser mais esclarecedor e menos geocêntrico dizer que a Terra e a Lua rodam ligeiramente em torno do seu centro de massa comum, à medida que seguem a uma órbita comum em torno do Sol. Alguns astrónomos defendem aliás que o sistema Terra-Lua é um planeta duplo, já que a influência gravitacional do Sol é comparável com sua interacção mútua.

O texto desta secção foi retirado da Wikipédia e está sob a GNU Free Documentation License. Os direitos de autor de todas as contribuições para a Wikipédia pertencem aos respectivos autores (mais informações em sobre direitos de autor).

 


2.a. Como se formam as marés?

Notícia: Meteorologia - Marés vivas chegam para a semana - A culpa é do alinhamento da lua e do sol. (em construção)

O termo maré designa o movimento periódico de subida (fluxo) e descida (refluxo) das águas do mar, produzido principalmente pelas influências da Lua e do Sol, em geral com duas marés-cheias e duas marés baixas por dia. De forma mais geral, o termo maré refere-se aos efeitos sentidos num corpo devido à perturbação do campo gravítico causado pela interferência de um ou mais corpos externos. Aqui, o vocábulo maré refere-se ao fenómeno da alteração da altura dos mares e oceanos, causado pela interferência da Lua e do Sol sobre o campo gravítico da Terra.

Num campo gravítico terrestre ideal (sem interferências), as águas à superfície da Terra sofreriam uma aceleração idêntica na direcção do centro de massa terrestre, encontrando-se assim numa situação equipotencial (situação A na imagem abaixo).


Mas devido à existência de corpos com campos gravíticos significativos a interferirem com o da Terra (Lua e Sol), estes provocam acelerações que actuam na massa terrestre com intensidades diferentes. Como os campos gravíticos actuam com uma intensidade inversamente proporcional à distância, as acelerações sentidas nos diversos pontos da Terra não são as mesmas. Assim (situação B e C na imagem) a aceleração provocada pela Lua têm intensidades significativamente diferentes entre os pontos mais próximos e mais afastados da Lua. Desta forma as massas oceânicas que estão mais próximas da Lua sofrem uma aceleração de intensidade significativamente superior às massas oceânicas mais afastadas da Lua. É este diferencial que provoca as alterações da altura das massas de água à superfície da Terra.


A altura das marés alta e baixa (relativa ao nível do mar médio) também varia. Nas luas nova e cheia, as forças gravitacionais do Sol estão na mesma direcção das da Lua, produzindo marés mais altas, chamadas marés de sizígia. Nas luas minguante e crescente as forças gravitacionais do Sol estão em direcções diferentes das da Lua, anulando parte delas, produzindo marés mais baixas chamadas marés de quadratura.

 

A influência da Lua e do Sol prova as marés da seguinte forma: Imagina que dás a mão a um(a) amigo(a) e, com os braços esticados, se põem a correr em círculo, sendo a união das vossas mãos o centro e eixo desse rodopio! Se o fizerem com certa velocidade, irão sentir dois tipos de força a actuarem em cada um de vocês: a força centrípeta e a força centrífuga. A primeira é sentida através do braço, a puxar-te em direcção ao eixo (à mão). A segunda puxa-te para trás, tentando arrancar-te desse rodopio. Agora imagina que o outro companheiro que te segura é bastante mais forte e com maior massa. Há alterações neste movimento? De facto, há; ele roda muito mais devagar do que tu, sentindo mais fracas as tais forças. Isto acontece, porque o eixo de rotação está muito mais perto dele - praticamente no corpo dele - e não na união das mãos, como anteriormente.

É exactamente nesta situação em que estão, continuamente, a Terra e a Lua - mais "leve", i. e., com menor massa. É devido a este binário em rotação, que se formam as marés. As duas forças criadas puxam, cada uma para seu lado, as grandes e facilmente deformáveis quantidades de água oceânica. Duas "corcundas" de água são, então, formadas sobre o planeta, ambas no alinhamento da Lua: as marés altas. Nos dois pontos onde se verificam depressões da água, por esta ter sido puxada para as "corcundas", são as marés vazas. Poderás verificá-lo nas figuras desta página!

Vejamos agora como essas forças produzem as marés e, para isso nós vamos considerar um planeta hipotético composto de um núcleo sólido e coberto por uma camada líquida, ou seja, uma Terra sem continentes. Na Figura abaixo representam-se as forças actuantes sobre o oceano devido a Lua. Para tanto consideremos quatro pontos particulares sobre esse oceano. Como o ponto (1) é mais próximo da Lua, este sofrerá maior atracão (F1 é a mais intensa das forças), mas precisa vencer o peso da própria água.


Na Figura seguinte mostra-se o resultado das forças actuantes sobre o oceano devido a Lua. A água que se encontra nos pontos (2) e (3) sofre uma atracção menor, mas por ser quase tangencial à superfície do oceano não precisa vencer o seu peso nestes locais. Portanto, essa água deslizará em direcção ao ponto (1). Isso já explica por que existe maré alta do lado (1) e que está voltado para a Lua. 

Na região do ponto (4) temos duas coisas a levar em consideração: primeiro a atracção que a Lua exerce é menor, pois fica mais distante; segundo é preciso lembrar que não é simplesmente a Lua que gira em torno da Terra, mas ambos giram em torno de um centro de massa comum (CM). Portanto, para quem está na Terra existe uma força centrífuga (devido a inércia) agindo no ponto (4). Nesse local também forma-se uma preia-mar e o resultado final de todas essas forças é a formação das marés alta e baixa, como indicado na figura abaixo, que mostra as marés alta e baixa devido a dinâmica do movimento entre a Terra e a Lua.

Até aqui nós consideramos apenas os efeitos entre a Terra e a Lua. O Sol também influencia os movimentos das águas do oceano no planeta, mas com metade da intensidade da Lua. Quando nós temos Lua Cheia ou Lua Nova, o Sol, a Terra, e a Lua estão ''alinhados'' e portanto o efeito do Astro-Rei soma-se ao do nosso satélite natural.

A Terra e o Sol formam, ao mesmo tempo, um sistema similar ao da Terra-Lua. (Poderás imaginá-lo como sendo um daqueles "brutamontes", também em rotação semelhante, ligado a ti por uma corda muito comprida.) Deste modo a Lua e o Sol (o seu efeito é só 50% do da Lua) são os dois elementos fundamentais que regulam as marés. Devido às suas constantes rotações, as amplitudes atingidas pelas águas variam consideravelmente. Um exemplo é o das marés mistas, que ocorrem quando estes astros tomam posições bem definidas.


2.b. O que são as marés vivas?

Quando o Sol, a Lua e a Terra estão na mesma linha (Lua Nova ou Lua Cheia), os efeitos reforçam-se, criando as marés altas mais elevadas, e as marés vazas mais baixas; designam-se por marés vivas (spring tide). Quando o Sol e a Lua formam um ângulo perpendicular em relação à Terra (Quarto Crescente ou Quarto Minguante), as forças compensam-se parcialmente, gerando amplitudes mais fracas. Logo, será a maré alta mais baixa, e a maré vaza mais alta; são as marés mortas (neap tide). Devido à inerência de outros factores, estas marés ocorrem somente nalguns pontos do globo. 

Nas duas figuras seguintes mostram-se os efeitos do Sol sobre as marés quando do "alinhamento" Sol - Terra - Lua, e quando a Lua se encontra em Quadratura com relação ao Astro-Rei.

 

Nesse hipotético planeta oceânico, as duas ''montanhas de água'' ficam exactamente alinhadas com a Lua. No caso da nossa Terra os continentes influem na evolução das marés. Devido a rotação da Terra, a água choca-se com os continentes e isso faz com que a maré alta chegue atrasada com relação à Lua ao tomarmos por base o planeta oceânico. Devido a forma irregular dos continentes, às vezes a maré alta acumula-se em certas bacias, atingindo nesses pontos amplitudes bastantes altas. Por exemplo: na Bacia de Fundy (Canadá) a maré alta alcança até 21 metros nos casos extremos.

Como sabemos a Terra realiza uma volta em torno de si mesma a cada 24 horas. Mas a Lua também se move e isso faz com que o ciclo de marés se complete a cada 24 horas, 50 minutos e 28 segundos em média. Como são duas marés, a água sobe e desce a cada 12 horas, 25 minutos e 14 segundos. Quando a maré está em seu ápice chama-se maré-alta, maré-cheia ou preia-mar; quando está no seu menor nível chama-se maré baixa ou baixa-mar. Em média, as marés oscilam em um período de 12 horas e 24 minutos. Doze horas devido à rotação da terra e 24 minutos devido à órbita lunar. 

O fenómeno das marés também é observado na parte sólida do planeta, mas com menor intensidade. O solo terrestre pode elevar-se até 45 centímetros nas fases de Lua Cheia ou Nova. Mas nós não percebemos, pois tudo a nossa volta levanta junto e não temos assim uma referência.

Existe ainda um fato curioso: devido ao choque das marés com os continentes a rotação da Terra diminui lentamente. Mas a quantidade de momento angular perdida pela diminuição da velocidade de rotação não pode desaparecer (conservação do momento angular) e portanto deverá ser transferida. Essa transferência dá-se para o nosso satélite natural, e por isso a Lua não descreve uma órbita elíptica mas, sim em espiral devido o aumento do momento angular da mesma em relação ao nosso planeta. Com isso, o afastamento anual produzido por esse retardamento da rotação da Terra é cerca de 3 centímetros por ano. Desse modo, o dia terrestre aumenta de 1 milésimo de segundo a cada 50 anos e o resultado final fará com que a Terra mostre sempre a mesma face para a Lua. Nessa ocasião o dia terrestre deverá durar cerca de 36 horas.

Ainda há outros pontos a tomar em consideração: a Terra roda sobre si mesma. É deste modo que as marés avançam pelo mundo fora, havendo, normalmente, duas marés cheias e duas vazas por dia. Além disso, um dia lunar (tidal day) dura 24h50min; logo, em cada dia que passa, as marés avançam cerca de uma hora!

O interior da Terra e da Lua é aquecido por estas marés, pois elas também deformam o corpo terrestre, ainda que em quantidades ínfimas. Podes comprovar isto, dobrando constantemente um clip. Um exemplo claro deste efeito é o binário de Júpiter e Io, sua lua. As forças exercidas sobre Io são tão grandes, que o solo está constantemente a ser erguido e rebaixado várias centenas de metros!! Por essa razão, Io é o corpo celeste vulcanicamente mais activo do Sistema Solar. (http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/moon/tidal.html).

Preia-mar: Nível máximo de uma maré-cheia.

Baixa-mar: Nível mínimo de uma maré vazante.

Estofo: Também conhecido como reponto de maré, ocorre entre marés, curto período em que não ocorre qualquer alteração na altura de nível.

Amplitude de Marés: Variação do nível das águas, entre uma preia-mar e uma baixa-mar imediatamente anterior ou posterior.

Quadratura: O sol e a lua formam ângulo de 90º graus em relação à Terra.

Maré de quadratura: Maré de pequena amplitude, maré que se segue ao dia de quarto crescente ou minguante.

Maré de sizígia (oposição ou conjunção da Lua (ou outro planeta) com o Sol. Do gr. syzygía, «conjunção», pelo lat. syzygîa-, «id.»): Nas luas nova e cheia, as marés lunares e solares reforçam uma a outra, produzindo as maiores marés-altas e as menores marés baixas.

Para aprofundares os conhecimentos, aconselho  ver a página  http://www.cdcc.sc.usp.br/cda/aprendendo-basico/forcas-de-mares/forcas-de-mares.htm.

Parte do texto desta secção é uma adaptação do texto da Wikipédia e está sob a GNU Free Documentation License. Os direitos de autor de todas as contribuições para a Wikipédia pertencem aos respectivos autores (mais informações em sobre direitos de autor). ver também: http://en.wikipedia.org/wiki/Tide. Outras partes são adaptações do conteúdo da páginas http://www.ajc.pt/cienciaj/n08/cnet.php3 e http://www.cdcc.sc.usp.br/cda/aprendendo-basico/forcas-de-mares/forcas-de-mares.htm.

 

 

 


3. A Mensagem das Estrelas

(Em construção; pode ver a versão publicada a 3 de Janeiro de 2010 em http://www.observatoriodoalgarve.com/cna/opinioes_ver.asp?opiniao=697 e as contribuições para a Wikipédia "O Mensageiro das Estrelas".)   

 

No dia 7 de Janeiro de 2010 completam-se 400 anos desde que Galileu Galilei (1564-1642), descobriu três planetas “que giram com admirável rapidez em torno de Júpiter”; o quarto foi observado no dia 13 de Janeiro de 1610. Estes planetas na realidade satélites de Júpiter e são correntemente referidos como  as luas de Galileu: Io, Europa, Ganimedes e Calisto, sendo Io a mais próxima e Calisto a mais afastado de Júpiter.

 

A “inaudita novidade” é relatada na obra “Sidereus Nuncius”, um breve tratado de 24 páginas, escrito em latim, publicado a 12 de Março de 1610. O “Sidereus Nuncius” é traduzido, nas interpretações mais líricas, como “O Mensageiro das Estrelas”, referindo-se ao papel de Galileu. Galileu considerava a obra um “aviso sidereo” que dava a conhecer quatro planetas, nunca antes vistos, ao maior número de sábios.

 

“O Mensageiro das Estrelas” é um texto indelével na história da ciência e, em particular, nos anais da astronomia, que para além de narrar a descoberta de quatro satélites de Júpiter, que Galileu considerou ser a sua descoberta mais surpreendente, relata as observações da Lua e das estrelas fixas, no que até há pouco tempo, se considerava ser a primeira utilização do telescópio em observações astronómicas. Porém, estudos recentes parecem indicar que Thomas Harriot (1560-1621), astrónomo inglês, usou o telescópio para observações da Lua cerca de 4 meses antes de Galileu. Para comemorar o quarto centenário das primeiras observações astronómicas com telescópio, o ano 2009 foi designado Ano Internacional da Astronomia.

 

Na obra, Galileu relata o espanto e o deslumbramento crescentes que sentiu à medida que fazia descobertas astronómicas com um óculo, por ele produzido e aperfeiçoado em 1609, capaz de fazer “as coisas vistas com dele parecerem quase mil vezes maiores e mais de trinta vezes mais próximas”. Galileu descreve desta forma apaixonada a descoberta de três satélites de Júpiter:

 

“Eis que no sétimo dia de Janeiro do presente ano de 1610, na primeira hora da noite, enquanto contemplava com o óculo os astros celestes, apareceu Júpiter. Dispondo, então, de um instrumento excelente, percebi (coisa que antes não me havia acontecido em absoluto pela debilidade de outro aparelho) que o acompanhavam três estrelinhas, pequeninas, ainda que claríssimas, as quais por mais que considerasse que eram do número das fixas, me produziram certa admiração, pois pareciam dispostas exactamente em linha recta paralela à eclíptica e também mais brilhantes que as outras de magnitude parecida.” [1]

 

A designação de “estrelinhas” resultado do facto de até à aceitação generalizada do heliocentrismo no século XVII, todos os astros serem, genericamente, designados como sendo estrela: as estrelas actuais eram as fixas, os planetas as estrelas errantes e os cometas as estrelas de cabeleira. De acordo com o geocentrismo, todo o corpo que se movesse relativamente à esfera das estrelas fixas era considerado um planeta – o Sol e a Lua eram considerados planetas.

 

Voltemos descobertas de Galileu. As observações meticulosas do corpo lunar, permitiram-lhe concluir que a superfície da Lua apresenta montanhas idênticas às da Terra, determinando inclusive a sua altura – eram mais altas que as montanhas terrestres então conhecidas. Galileu considerou haver um grande parentesco entre a Terra e a Lua, afirmando existir atmosfera e mares na Lua, o que hoje sabemos hoje não ser verdade. A acuidade do seu juízo permitiu-lhe perceber também que a luminosidade da face da Lua não iluminada directamente pelo Sol, conhecida como luz cinzenta, se deve à luz solar reflectida pela superfície terrestre. Na época considerava-se que a fonte dessa luminosidade era Vénus. A descoberta de irregularidades topológicas na superfície da Lua pôs em causa a doutrina cosmológica dominante e o geocentrismo, que consideravam a Terra o centro do Mundo e defendiam que a Lua e todos os astros para além dela eram esferas perfeitas.

 

O relato de Galileu prossegue, descrevendo as suas observações das estrelas. Verifica que existe “uma numerosa grei de estrelas fixas que escapam à visão natural”. Fica surpreendido com a “incrível abundância”. Ao mesmo tempo constata que os planetas apresentam globos precisamente delimitados como se fossem pequenas luas inundadas de luz, enquanto as estrelas nunca se vêem limitadas por contornos circulares, tal com acontece quando vistas a olho nu. Desvenda a natureza e o carácter da Via Láctea, verificando que esta é um aglomerado de inúmeras estrelas reunidas em nuvens, referindo que algumas lhe pareciam bastante grandes. Conclui que a brancura da Via Láctea se deve a esses muitos aglomerados de estrelas.

 

O espanto de Galileu aumenta quando verifica que as nebulosas são agregados de estrelas dispersas, cujas distâncias não permitem a sua individualização à vista desarmada. Tendo estudado algumas delas, Galileu refere ter contado 21 estrelas na nebulosa de Orionte, que actualmente se reconhece ser uma região do espaço onde se estão a formar novas estrelas, e mais de 40 (36 identificadas no seu ensaio) na nebulosa da Manjedoura (designação à época), na constelação do Caranguejo, e actualmente conhecida como o exame aberto do Presépio, M44.   

 

A narração continua com a exposição da parte mais admirável do trabalho, nas próprias palavras de Galileu, a descoberta e a descrição minuciosa das posições e movimentos de quatro planetas nunca antes observados. O que impressiona no relato de Galileu dedicado às circunstâncias da descoberta dos quatro satélites de Júpiter é a forma pormenorizada como descreve as observações e a qualidade dos registos das posições, dos deslocamentos, e das mudanças relativas dos satélites em relação a Júpiter e às estrelas fixas. Noite após noite, durante quase dois meses, de 7 de Janeiro até ao dia 2 de Março de 1610, sempre que a limpidez do céu o permite, Galileu observa a região celeste em torno de Júpiter. Regista as posições e os movimentos dos novos planetas, verificando que tanto em longitude quanto em latitude concordam exactamente com o previsto nas tabelas astronómicas. Os registos minuciosos das posições e dos movimentos das quatro estrelas errantes permitem-lhe concluir que estas orbitam Júpiter, “a mais nobre de todas”, e que em conjunto realizam uma revolução “em torno de centro do Mundo, isto é, o Sol”, em cada em cada 12 anos.

 

Para Galileu as revoluções dos novos planetas em torno de Júpiter são um argumento notável para eliminar as dúvidas daqueles que, aceitando genericamente o sistema heliocêntrico, mantêm algumas reservas por não compreenderem o carácter singular do movimento da Lua em torno da Terra, enquanto ambas descrevem o movimento em torno do Sol. Na opinião de Galileu, expressa no “O Mensageiro das Estrelas”, a existência de quatro planetas orbitando Júpiter, que por sua vez descrevem em conjunto revoluções em redor do Sol, retira o carácter particular do movimento da Lua em torno da Terra, abrindo caminho para a aceitação plena do heliocentrismo. Trata-se da primeira manifestação pública de Galileu em favor do heliocentrismo, proposto inicialmente por Aristarco de Samos (320 – 250 a.C.), o último astrónomo pitagórico, e o primeiro a usar o racionalismo científico para afirmar que era o Sol, e não a Terra, o centro do Mundo [2].

 

Aristarco estava entre os que acreditavam que as estrelas fixas estavam em repouso e que era a Terra que girava em redor do seu próprio eixo. Determinou que o ano terrestre tinha 365,25 dias. Estes factos explicavam o movimento aparente das estrelas fixas, que nunca se distanciavam umas em relação às outras. Estimou, usando cálculos trigonométricos, que o Sol era, pelo menos, 7 vezes maior que a Terra. Como para ele não fazia sentido que um corpo grande girasse em torno de um mais pequeno, concluiu que todos planetas, inclusive o sistema Terra - Lua, giram em torno do Sol.

 

Após um longo período de esquecimento, o heliocentrismo foi retomado no século XVI por Nicolau Copérnico (1473-1543), o último dos aristotélicos entre os grandes nomes da ciência, e o primeiro grande reformador da astronomia, após Cláudio Ptolomeu (90-168). Na obra "De Revolutionibus Orbium Coelestium", Copérnico retoma a tradição da astronomia matemática dos gregos para solucionar o problema do movimento irregular dos planetas. Mais tarde, Johannes Kepler (1571-1630) descobre as leis fundamentais da Mecânica Celeste, verificando que os planetas descrevem elipses em torno do Sol, ocupando este um dos focos das elipses.

 

Usando o seu óculo, Galileu viu o que nenhum homem observara antes dele. Através da acuidade do seu olhar e pensamento, chegou a um conjunto surpreendente de conclusões. As descobertas relatadas no “Sidereus Nuncius” provocaram, em simultâneo, enorme euforia e muita controvérsia, pois abalaram a visão do Mundo, apresentando um novo Universo ao homem. Galileu rompe com a concepção aristotélica do Universo, dando um impulso significativo ao “motus” que retirará a Terra do centro do Mundo. A astronomia ganha argumentos físicos correctos, iniciando-se o processo de unificação entre a física celeste e a física terrestre. Fica na história como um divisor de águas no pensamento científico, lançando as bases de uma nova atitude científica que encontrou em Isaac Newton (1643-1727) um seguidor fervoroso.

 

 

Bibliografia
[1] “O Mensageiro das Estrelas”, reedição da Duetto Editorial da edição de “A Mensagem das Estrelas”, Galileu Galilei, do Museu de Astronomia e Ciências Afins, Brasil, 1987, para a Scientific American Brasil, 2009 (http://www.dinap.com.br/site/imagem/sciam_jun09.jpg, sciam_jun09.jpg). Aguarda-se para breve uma nova versão em português a editar pela Fundação Calouste Gulbenkian.

[2] "As descobertas que mudaram o mundo”, versão swf.

 

 


4. Luas de Galileu e Júpiter, 7 de Janeiro de 1620 e 2010

 

A 7 de Janeiro de 1610 Galileu descobria três satélites de Júpiter (o quarto foi observado no dia 13 de Janeiro). As luas de Galileu são Io, Europa, Ganimedes e Calisto, sendo Io a mais próxima e Calisto a mais afastado de Júpiter. A “inaudita novidade” é relatada na obra “Sidereus Nuncius”, um breve tratado de 24 páginas, escrito em latim, publicado a 12 de Março de 1610 (ver texto A Mensagem das Estrelas). 

 


1610


Eis como se apresentava o céu na vizinhança de Júpiter a 7 de Janeiro de 1610 ao pôr-do-sol.

 


O céu na vizinhança de Júpiter a 7 de Janeiro de 1610 às 18:30.

 


As "três estrelinhas errantes" descobertas por Galileu,
7 de Janeiro de 1610 por volta das 19:00, correspondem às duas próximas de Júpiter (Europa e Io) e à que está na parte superior da imagem (Ganimedes). A lua mais afastada de Júpiter mostrada na imagem é Calisto. Muito provavelmente Galileu não consegui observar as quatro luas porque Calisto, a mais afastada de Júpiter, se encontrava fora do campo de visão do telescópio.

 

As "três estrelinhas" observadas novamente por Galileu a 8 de Janeiro de 1610 às 19:00, desta vez aparecem a Oeste de Júpiter. A disposição abaixo coincide com a representação de Galileu no "Sidereus Nuncius" [1]



As "quatro estrelinhas errantes" observadas pela primeira vez por Galileu a 13 de Janeiro de 1610 às 19:00. A disposição abaixo coincide com a representação de Galileu no "Sidereus Nuncius" [1].




2010

 

Hoje 7 de Janeiro de 2010 às 19:00, quatrocentos anos após a descoberta de Galileu, assim se apresenta o céu na vizinhança de Júpiter:

 

 

 

Início da projecção da sombra de Io em Júpiter, 17:30

 



Trânsito de Io e sombra de Io em Júpiter às 18:35:



As luas de Júpiter às 19:47 


 

 
Bibliografia
[1] “O Mensageiro das Estrelas”, reedição da Duetto Editorial da edição de “A Mensagem das Estrelas”, Galileu Galilei, do Museu de Astronomia e Ciências Afins, Brasil, 1987, para a Scientific American Brasil, 2009 (http://www.dinap.com.br/site/imagem/sciam_jun09.jpg, sciam_jun09.jpg). Aguarda-se para breve uma nova versão em português a editar pela Fundação Calouste Gulbenkian.

[2] "As descobertas que mudaram o mundo”, versão swf.
  

 


5.a. Já somos 7 mil milhões e não paramos de crescer.


Ver também até quando caberemos todos?

Nos primórdios da Era Cristã, o número de seres humanos rondaria os 200 milhões. Por volta de 1650 já seriam 500 milhões. Cerca de cento e cinquenta anos mais tarde o número de seres humanos terá atingido o primeiro milhar de milhão (um giga). Em 1950, a população mundial rondava 2,5 mil milhões. Em 1999 éramos 6 mil milhões. Hoje somos mais de 7 mil milhões.

Nos últimos 350 anos, o crescimento populacional foi exponencial, atingindo o pico de 2,19% ao ano em 1963. Desde então o ritmo de crescimento tem vindo a abrandar. Actualmente, a taxa de crescimento da população mundial cifra-se em 1,1% ao ano. Taxas de crescimento anuais de 1% podem parecer muito baixas, mas a manter-se o ritmo de crescimento actual seremos 14 mil milhões por volta do ano 2080.  


Até ao presente, o aumento da população não impediu a progressiva melhoria das condições de vida dos seres humanos, o que por sua vez reforçou o crescimento populacional. Terá a Terra recursos suficientes para satisfazer as necessidades de mais 14 mil milhões de seres humanos, ou mesmo 9 mil milhões? O crescimento populacional coloca vários problemas à sustentabilidade da biosfera: os aumentos crescentes do consumo de energia e de água doce, e a ocupação territorial (ver até quando caberemos todos?).


Para além do problema da ocupação de espaço, mais população implica maiores necessidades de energia, e mais alimento, em particular, mais água doce. O crescimento exponencial verificado nos últimos 350 anos está intimamente ligado à melhoria das condições sanitárias, resultantes das descobertas científicas, e à exploração maciça, primeiro, do carvão e, mais recentemente, do petróleo, fontes de energia barata que julgávamos ilimitadas. De facto, até ao início dos anos setenta do século passado profetizar o fim da energia barata parecia um prognóstico sem sentido.  


A crescente demanda energética é alimentada pela disseminação do progresso tecnológico e pelo crescimento populacional. Boa parte da indústria e das nossas actividades diárias assentam em maquinaria e ferramentas cada vez mais sofisticadas, para as quais é necessário garantir o fornecimento ininterrupto de energia. Embora estas sejam cada vez mais eficientes, o seu número é cada vez maior, impulsionado pela melhoria dos padrões de vida em muitas regiões do globo. 


Estima-se que 60% do consumo de energia de um país desenvolvido visa satisfazer as necessidades aquecimento dos lares e de transporte dos cidadãos. A acelerada melhoria dos padrões de vida em muitas regiões do globo associada ao crescimento populacional colocam a questão energética no centro das preocupações mundiais. Prevê-se que nas próximas duas décadas a procura de energia aumente em 40%. 


Tendo em conta a finitude da terra arável, cerca de 35% da superfície da Terra que temos à nossa disposição, a agricultura e a industria alimentar terão de aumentar a produtividade e uma gestão mais eficiente das reservas de água doce terão de ser encontradas. Prevendo a necessidades futuras, países ricos e a indústria agro-alimentar têm comprado extensas porções de terra arável nos países pobres de forma a assegurarem a alimentação das populações de maior poder de compra. Como consequência, os estados mais pobres perdem gradualmente a capacidade de alimentar a sua própria população, levando a que alguns desses países precisarem de ajuda internacional para suprimirem as carências alimentares dos seus povos.


A água doce é um recurso cada vez mais escasso e, por isso, um bem muito cobiçado economicamente. Apenas 1% da água doce está disponível para consumo humano. Boa parte desta água é usada na agricultura. À escassez de água e de alimento, junta-se o problema do lixo produzido e do impacto da actividade humana na biosfera. 


Pode dizer-se que a maior ameaça que a humanidade enfrenta actualmente corresponde à necessidade instalada de garantirmos um crescimento global permanente. Os últimos desenvolvimentos levam a crer que, sejam quais forem as revoluções energéticas e alimentares que estejam na calha, é necessário por em marcha um modelo económico de desenvolvimento que relativize o crescimento, modere o consumo, promova uma real redistribuição da riqueza e respeite a biosfera. Caso contrário, não chegaremos em paz aos 8 mil milhões, por volta do ano 2027. 


 

Bibliografia
http://en.wikipedia.org/wiki/World_population
 


 


5.b. Até quando caberemos todos?


“A Terra é o berço da humanidade … mas não se pode viver eternamente no berço”, Konstantin Tsiolkovski. 

Nos primórdios da Era Cristã, o número de seres humanos rondaria os 200 milhões. Por volta de 1650 já seriam 500 milhões. Cerca de cento e cinquenta anos mais tarde o número de seres humanos terá atingido o primeiro milhar de milhão (um giga). Em 1950, a população mundial rondava 2,5 mil milhões. Em 1999 éramos 6 mil milhões. Hoje somos mais de 7 mil milhões.

Nos últimos 350 anos, o crescimento populacional foi exponencial, atingindo o pico de 2,19% ao ano em 1963. Desde então o ritmo de crescimento tem vindo a abrandar. Actualmente, a taxa de crescimento da população mundial cifra-se em 1,1% ao ano. Taxas de crescimento anuais de 1% podem parecer muito baixas, mas a manter-se o ritmo de crescimento actual seremos 14 mil milhões por volta do ano 2080.  

 

Até ao presente, o aumento da população não impediu a progressiva melhoria das condições de vida dos seres humanos, o que por sua vez reforçou o crescimento populacional. Terá a Terra recursos suficientes para satisfazer as necessidades de mais 14 mil milhões de seres humanos, ou mesmo 9 mil milhões? O crescimento populacional coloca vários problemas à sustentabilidade da biosfera: os aumentos crescentes do consumo de energia e de água doce, e a ocupação territorial.
 

Para se ter uma ideia do impacto de um crescimento populacional da ordem de 1% no período de tempo correspondente a duas ou três gerações, consideremos a superfície emersa do planeta, cerca de 30% da superfície total da Terra, que corresponde a aproximadamente 150 milhões de quilómetros quadrados.
 

Se este valor for dividido irmãmente, a cada ser humano teria direito a cerca de 21 mil metros quadrados (pouco mais de 2 campos de futebol, isto é, dois hectares), ou seja, actualmente a densidade populacional do planeta é da ordem de 47 habitantes por quilómetro quadrado; em Portugal é de 115 habitantes por quilómetro quadrado.
 

A manter-se a taxa de crescimento de 1,1%, daqui a 70 anos cada habitante da Terra “terá" direito a uma área correspondente a um campo de futebol, e por volta do ano 2150, 70 anos mais tarde, a meio campo de futebol. Em 2220, cada ser humano “disporá” de apenas 2700 metros quadrados, isto é, a área correspondente a um quadrado com cerca de 52 m de lado, cerca de um décimo do valor actual; por volta do ano 3000 “terá” pouco mais de um metro quadrado para poder “circular”, isto é, haverá um milhão de pessoas por cada quilómetro quadrado. Claro que para uma boa parte dos seres humanos o “seu” metro quadrado estará em lugares pouco agradáveis para se viver nos dias de hoje, como, por exemplo, a Antárctida ou o deserto do Sara.


Duzentos anos, ou mesmo oitocentos anos, no futuro, pode parecer-nos um tempo muito distante. Em termos civilizacionais é um intervalo de tempo relativamente curto. A título de curiosidade, chama-se a atenção que, com as taxas de crescimento actuais, a massa de todos os humanos igualará a massa da Terra por volta do ano 4500. Mas o problema da falta de espaço pode ser facilmente resolvido relembrado Konstantin Tsiolkovski: “A Terra é o berço da humanidade … mas não se pode viver eternamente no berço.”  

 


Bibliografia
http://en.wikipedia.org/wiki/World_population

 



Departamento de Física & CEOT-UALG, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, Campus de Gambelas, 8005-139 FARO, Portugal. E-mail: jlongras@ualg.pt, URL: http://w3.ualg.pt/~jlongras/