O Sistema Planetário e a Terra


para Geólogos

Generalidades

O sistema planetário atualmente é constituído por um grupo de nove planetas que giram ao redor do Sol que por sua vez, acha-se situado em um dos focos comum a elipses diversas de diversas excentricidades conforme o planeta. Esta é a melhor interpretação conseguida até hoje, a qual explica os fenômenos observados relativo aos corpos extraterrestres. Nesta parte veremos a Terra dentro do sistema e sua relação com o Sol e o que isso tem a ver com a Geologia.
A princípio, quando a idéia religiosa era muito acentuada vimos anteriormente, pensava-se que o Sol e os outros planetas giravam ao redor da Terra, como se elea fosse o objeto mais importante do universo. A idéia evoluiu para o Sol como o centro de círculos onde giravam os planetas, culminando com as conclusões de Kepler70 no século XVII segundo as quais os planetas descrevem elipses com o Sol em um dos focos. Não há possibilidade de observação desses fenômenos de qualquer posição fora da Terra e por isso as conclusões tem de ser deduzidas de maneira indireta.
É possível dizer também, que o sistema solar é composto de três planetas simples e seis subsistemas. Os planetas simples são Mercúrio, Vênus e Plutão e os subsistemas, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. Diz-se que são subsistemas em virtude de serem formados do planeta em um dos focos da elipse e um satélite ou conjunto de satélites, girando ao seu redor. Três desses subsistemas são mais numerosos que o sistema principal: Júpiter com 12 satélites, Saturno, com pelo menos 20 e Urano com 15 satélites conhecidos são exemplos de subsistemas. Nosso planeta tem apenas um satélite, a Lua. Dos nove planetas, tomando a Terra como referência, dois, Mercúrio e Vênus, ficam entre o Sol e a Terra e são por isso chamados de interiores e a partir de Marte para fora do sistema, os restantes planetas são conhecidos como exteriores. Se o tamanho for a referência, os quatro primeiros a partir do Sol são conhecidos como planetas terrestres, e de Júpiter para fora (exceto Plutão) são os planetas jovianos, nome relativo a Júpiter. Dos planetas terrestres a Terra é o maior, seguido de Vênus, Marte e Mercúrio. Júpiter é o maior de todos, cuja massa e diâmetro são 318 e 11 vezes, respectivamente, maiores que a Terra (ver fig.acima.)

O sistema completo é formado dos planetas, seus satélites, os asteróides existentes, principalmente entre Marte e Júpiter, meteoros e alguns cometas. Até o momento não é possível dizer definitivamente, de quantos planetas se compõe o sistema solar. O aperfeiçoamento dos meios de observação que evoluem com o tempo, conferem novas possibilidades de descobrir outros componentes. São informações curiosas, mas desnecessárias para os habitantes da Terra e o estudo da mesma.

Mecânica Celeste

Durante o ano terrestre ou durante a translação, movimento que a Terra faz ao redor do Sol, por ser uma elipse (excentricidade 0,081813) (fig. acima), há uma variação tanto da distância Sol/Terra como da velocidade do movimento do planeta, fato que condiciona duas posições distintas extremas e uma infinidade intermediárias: o ponto onde a Terra fica mais próxima do Sol, é chamado periélio, quando a velocidade do planeta é maior; o que fica mais afastado, afélio e a velocidade menor (fig. ao lado). Em números redondos, no afélio a distância Sol/Terra é de 152 milhões de quilômetros, enquanto no periélio é de 147 milhões o que dá uma distância média de 149.504.000 quilômetros que também é chamada de Unidade Astronômica. Do periélio para o afélio a velocidade do planeta é decrescente até o mínimo de velocidade no afélio (3a Lei de Kepler). A partir desse ponto, a velocidade do planeta é crescente até o limite no periélio repetindo-se o funcionamento indefinidadamente. O sistema é alterado pela perda de massa do Sol, mas não é um fenômeno que preocupe os humanos, desde que deveremos desaparecer do planeta antes que a alteração possa ser notada.

A Terra é ínfima em relação ao Sol. Se a Terra fosse representada por uma esfera de 1cm o Sol ficaria a uma distância de 117 m dela, e a essa distância, qualquer objeto com 1 cm de largura máxima, é indistinto ao olho humano. Para um observador situado a uma distância semelhante a do Sol, a Terra não poderia ser vista ou observada e seria considerada inexistente! Finalmente, em virtude da desproporcionalidade dos tamanhos, não existe escala para representar o Sol e a Terra juntos. Em palavras mais simples: se representarmos o Sol, não poderemos representar a Terra e a recíproca também é verdadeira.
Sem necessidade de precisão, a distância Sol/Terra é fator absolutamente crucial à existência da vida (parte orgânica do planeta, animais e vegetais) na Terra, como veremos adiante. Essa distância é um dos chamados Fatores Vitais tratados em outro arquivo deste trabalho.
A Lua também descreve uma elipse em seu movimento de revolução ao redor da Terra, e esta ocupa um dos seus focos. A menor distância entre a Terra e a Lua chama-se perigeu e a maior de apogeu. No perigeu a distância é de 363.000 km e no apogeu, 406.000 km. A distância média é de 384.400 km.
O funcionamento deste sistema, é semelhante ao funcionamento do sistema Sol/Terra e de qualquer outro sistema ou subsistema existente e dependente apenas da quantidade de massa dos corpos envolvida.
A forma dos corpos celestes para fins geológicos é a de uma esfera achatada nos pólos, forma esta devida à origem ígnea, combinada com a velocidade supersônica da rotação. Assim, a forma da Terra, que também serve de modelo para todos os planetas, é de um esferóide com o eixo de rotação menor que o diâmetro equatorial, forma devida (como dissemos acima) à fluidez do seu material formador, combinado com a força centrífuga do movimento de rotação gerenciados pela gravidade da massa do planeta. Assim o raio polar é pouco menor que o raio equatorial. Este mede 6.378,2 km, enquanto aquele 6.356,8 km. O raio médio é de 6.371 km. A circunferência ao longo do equador mede 40.075,51 km. Essa distância é percorrida a cada 24 hs. Desta maneira, a velocidade de um ponto fixo no equador é de 464m/s, que é velocidade supersônica (o som viaja a 344 m/s nas CNTP), não percebida por nós.
Ao longo da órbita solar a velocidade da Terra no espaço é de 29,88 km/s e o planeta completa uma volta inteira a cada 365,25 dias. Esta velocidade é 86,8 vezes maior que a do som e também passa a nós quase despercebida.
A área da esfera do planeta é de 5.096 X 108 km2, dos quais, mais de 70% coberto por águas e o restante pelos continentes.

As Linhas da Terra

Sobre a superfície do globo terrestre são traçadas varias linhas resultantes da relação Sol/Terra e como divisões da própria Terra, as quais configuram a mecânica de funcionamento dos dois corpos e facilitam o entendimento de fenômenos importantes que se passam no globo e que afetam a vida no planeta. Todas as linhas, exceto duas, são relativas entre si e dependem da iluminação do Sol e serão vistas por último. As próprias da Terra são duas:


O equador é um círculo máximo, equidistante dos polos:
O eixo de rotação é a linha interior ao globo ao redor da qual se faz o movimento de rotação do planeta e que une os dois polos . Este movimento realiza-se, da esquerda para a direita ou de oeste para leste.
O eixo de rotação, que é ortogonal e central ao plano do equador, determina três pontos importantes. O primeiro no interior do globo quando atinge o plano do equador marcando o centro da Terra no interior do seu núcleo e quando atinge a superfície do planeta onde marca os pólos norte e sul por onde passam os meridianos. Esses são grandes círculos referência das longitudes e do tempo. Nas figuras planas essas linhas aparecem como projeções na superfície de um círculo, dividindo a Terra em quatro quadrantes. No hemisfério norte, os quadrantes nordeste a direita e noroeste a esquerda do observador de frente para o norte. No hemisfério sul ficam os quadrantes sudoeste a esquerda e sudeste a direita os quais são importantes na nomenclatura das direções, posicionamentos no terreno e construção de mapas.
As extremidades das duas linhas são os pontos cardeais: norte e sul marcados no eixo de rotação no ponto em que ele atinge a superfície do globo e leste, levante, ou oriente à direita, e oeste, poente ou ocidente a esquerda da linha que marca o equador.
As linhas que dependem do sol são seis: (ver fig ao lado)
O Cone de Sombra da Terra fica entre o raio tangencial norte e o tangencial sul, com raio da base igual ao diâmetro do globo, com o ápice (altura do cone) sobre o prolongamento da eclítica. (ver fig)
Finalmente, visto anteriormente, separando os dois hemisférios aparece o equador do planeta que marca a latitude 0oou o início da contagem das latitudes, que independe da influência do Sol. Entretanto, é a única parte da Terra de insolação máxima constante.
Os círculos polares e os trópicos são círculos paralelos ao equador terrestre; os equadores termal e de iluminação são transversais aos paralelos com ângulo de 23o e 27’. Todas essas linhas pertencem a planos fixos e que serão vistos adiante.
Para fins didáticos há que se imaginar uma linha que ligue o centro da Terra ao centro do Sol que será chamada de linha geradora do plano da eclítica ou simplesmente eclítica e uma vertical a este plano passando pelo centro da Terra que gera o plano do equador de iluminação desde que divide a parte iluminada chamada dia, da parte escura chamada noite. Quando a Terra faz o seu movimento de translação, a linha da eclíptica se desloca no espaço gerando o plano da eclíptica . Podemos dizer então, que a Terra se move no plano da eclíptica. Nenhum planeta orbita na eclítica da Terra. Todas as órbitas fazem ângulo com a órbita terrestre, variando entre os mais de 17o de Plutão a menos de 1o de Urano. A órbita da Lua faz um ângulo de 5,1o em relação à eclítica, razão pela qual não há eclipses do Sol e da Lua com freqüência. (ver.fig acima)
Por razões desconhecidas, o plano do equador terrestre gira inclinado em relação ao plano fixo da eclítica a um ângulo de 23o 27' determinando que o eixo de rotação fique inclinado por ângulo de mesma grandeza em relação ao equador de iluminação. A projeção do eixo terrestre na esfera celeste (ver a fig.) é o polo celestial atualmente a Estrela Polaris ou precisamente a estrela Alpha da constelação da Ursa Menor. Este polo celestial é eqüidistante do equador celestial grande círculo na esfera celeste. Temos então nesta esfera dois planos fixos bem definidos: o plano fixo horizontal da eclítica onde gira a Terra em sua órbita e o plano fixo do equador celestial, inclinado, que divide o universo em dois hemisférios astronômicos. O plano do equador celestial não é absolutamente fixo como o plano da eclítica devido ao movimento da precessão, mas varia pouco conforme a variação da precessão que será estudado mais adiante.
O plano do equador celestial intersecta o plano da eclítica em uma linha, cujas extremidades, projetadas na esfera celeste, determinam os dois nós da órbita terrestre chamados respectivamente de nó de descida e nó de subida, cujo papél será explicado adiante.

Pela desproporção de tamanho e enormidade da distância, os raios do Sol atingem a Terra paralelamente, iluminando-a de um lado deixando o outro às escuras. Este fato determina um círculo ao redor da Terra e outro plano, que nas figuras é representado por uma linha vertical relativa à eclítica que é a linha que separa a parte clara, o dia, da parte escura, a noite. Esta linha é chamada de equador de iluminação já referido anteriormente. Na extremidade do equador de iluminação, 66o33' traçam-se mais dois paralelos, os círculos polares, Ártico no hemisfério norte e Antártico no hemisfério sul. O raio central do hemisfério iluminado, é a linha geradora do plano da eclítica que atinge a superfície terrestre no ponto da Terra mais próximo do Sol ou na menor distância entre o Sol e a Terra, e o faz evidentemente de modo ortogonal ou perpendicular ao equador de iluminação. Os outros raios do Sol importantes são os tangentes ao globo a partir dos quais, a insolação é nula. O ponto de contato do raio central do Sol sobre a Terra ou a linha geradora da eclítica se move na superfície da Terra durante o movimento de translação e o faz ao longo do equador termal . Este movimento se faz entre os dois trópicos, cruzando o equador da Terra do hemisfério norte para o do sul e do sul para o do norte uma vez a cada ano tropical. No cruzamento ou ponto de declinação nula, ou nos dois nós da eclítica dão-se os equinócios. Na maior declinação dão-se os solstícios.

As duas últimas figuras mostram em detalhe o conjunto dessas linhas no modo estático na posição do solstício ao norte e ao sul, e na primeira figura, a posição de equinócio nos nós de subida e descida, e algumas conseqüências.
Quando a linha geradora da eclítica passa no nó de subida de sul para norte acontece o equinócio de outono no hemisfério norte e primavera no hemisfério sul. Quando ao contrário, a linha geradora da eclítica atravessa o equador de norte para o sul no nó de descida, no hemisfério sul será o outono e primavera no hemisfério norte. O outono é o resfriamento do hemisfério aquecido no verão. A primavera é o aquecimento do hemisfério esfriado no inverno.
Observar que nessas posições (nos equinócios), a declinação do Sol é nula ou seja, a linha geradora da eclítica coincide com a linha de contato entre os dois planos celestiais da eclítica e do equador. Em todas as outras posições da geradora o contato é feito pôr um ponto apenas: o centro do globo terrestre. Somente nestes dois pontos da órbita terrestre, a linha geradora da eclítica toca o equador terrestre na superfície da Terra, e a projeção do eixo de rotação na superfície terrestre coincide com o polo celestial. Em outras palavras, somente nos equinócios ou nos nós de descida e de subida, acontece a perfeita coincidência entre os equadores terrestre e celeste e o eixo de rotação e o polo celestial.
Em termos de iluminação, é nesses nós ou pontos da órbita terrestre que os quatro pontos cardeais ficam igualmente iluminados. Daí o nome de equinócios ou "noites iguais". De fato é apenas um breve momento.
Em outra posição qualquer, somente três pontos cardeais estarão iluminados: os pontos este e o oeste e um dos dois pólos, conforme a posição da Terra em sua órbita em relação aos hemisférios celestiais. Se cruza o nó de subida, o iluminado será o polo sul. Se cruza o nó de descida será a vez do polo norte ser o iluminado.
Nas duas outras posições extremas da Terra em sua órbita, quando a declinação do Sol é máxima, ou na maior distância ou afastamento entre o equador terrestre e a declinação do Sol acontece o verão em um dos hemisférios e o inverno no outro.
Quando a declinação é máxima ao norte, 23o 27', é verão no hemisfério norte e inverno no sul o que acontece em junho.
Quando a declinação é máxima ao sul, é verão no hemisfério sul e inverno no norte fenômeno que acontece em dezembro.

Através dos pólos são traçados os meridianos que são infinitos, convergentes aos polos e marcam as longitudes e o tempo. O meridiano de Greenwich por convenção é tomado como origem das longitudes e marcado 0o. A partir dele para leste, é mais tarde e para oeste é mais cedo. A 180o de longitude há uma linha irregular sobre o Oceano Pacífico chamada de linha de mudança de data. onde coincidem 24 horas de um dia e 0 hora do dia seguinte ou seja onde começam e terminam os dias.

Relação Sol/Terra

Devido a desproporção do tamanho, os raios do Sol que atingem a Terra, o fazem paralelamente. Como a Terra é esférica, somente um relativo pequeno feixe desses raios atinge sua superfície verticalmente. De fato, em escala humana, esta é uma região bastante ampla nos arredores do plano do equador termal da eclítica, com cerca de 2,1x107 (21.000.000 Km2), que sofre a incidência vertical dos raios solares, penetrando menor espessura da atmosfera da Terra e por essas razões é área mais quente do planeta. Ao longo do texto ela será chamada de Área de Máxima Insolação> (AMI). Para fora dessa área, os raios solares penetram uma camada mais espessa da atmosfera e atingem obliquamente a superfície da Terra,  diminuindo a intensidade da energia solar sobre a superfície do planeta a medida que nos afastamos dela, diminuindo assim a temperatura e o aquecimento exterior.

Entre os trópicos e os círculos polares, fica uma coroa circular que sofre insolação intermediária, e que se estende dos 23o27' até aos círculos polares (66o33') . Aí a espessura da atmosfera é maior, e a curvatura da esfera é mais acentuada, determinando grande obliquidade dos raios solares com dispersão da insolação, determinando temperaturas mais baixas que as verificadas na AMI entre os trópicos. São as chamadas zonas temperadas.
Finalmente, aparecem as calotas polares onde a insolação em relação ao globo é somente discreta, durante o verão e nenhuma durante o inverno. Os raios solares têm obliqüidade máxima e no limite são tangenciais ao globo, com grande dispersão de energia e a camada de atmosfera é a mais espessa possível. Essa situação determina as baixas temperaturas dessas regiões e as mais baixas temperaturas da Terra. Assim variam as temperaturas na superfície do globo em função da insolação.
  Fica claro que o aquecimento da superfície da Terra pela energia solar, é uma função:

Deduz-se facilmente que o aquecimento interno da Terra é feito esfericamente porque de dentro para fora a partir do seu núcleo, enquanto o aquecimento externo é preferencial dependendo da posição do globo na eclítica. Observar que todos os fatores mencionados são constantes, ao longo do tempo geológico registrado na Terra, o que impede qualquer raciocínio sobre períodos glaciais no planeta. Não existe mecanismo para este "fenômeno", como é corrente entre jornalistas e alguns cientistas não geólogos.
A variação da temperatura no globo, também se faz em função da altitude, devido às menores pressões ao longo do raio terrestre correspondente à atmosfera. Por isso os topos das montanhas são gelados a despeito da latitude de sua posição na esfera.
Na figura ao lado, mostra-se a Terra (círculo maior) fixa e uma série de círculos menores correspondentes à AMI, deslocando-se sobre a superfície da Terra no Equador de Iluminação, ou ainda como se o Sol se movesse ao longo dos meses.
A implicação do deslocamento dessa faixa de calor mais intenso ao longo do equador termal é o que determina as estações do ano que vimos anteriormente.

Assim, o movimento da AMI se faz, anualmente, ao longo do equador termal em movimento relativamente longo e lento. Ao mesmo tempo, ela também se desloca diariamente ao longo dos paralelos em movimento mais curto e mais rápido. Dessa combinação dos dois movimentos é que resulta o ecosistema da Terra ou as condições normais de temperatura e pressão sob as quais existimos.
Geologicamente falando, as estações do ano são uma dependência da posição da AMI sobre o equador termal. Essa área é a mais quente da Terra e fora dela as temperaturas diminuem variando até o extremo existente nos círculos polares.

Leia a seguir O Sol

Anderson Caio

© 1997 acaiors@terra.com.br

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