3.4: Órbitas no Sistema Solar
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Objetivos de
Ao final da seção, você poderá:
- Compare as características orbitais dos planetas do sistema solar
- Compare as características orbitais de asteróides e cometas no sistema solar
Lembre-se de que o caminho de um objeto sob a influência da gravidade no espaço é chamado de órbita, seja ele uma espaçonave, planeta, estrela ou galáxia. Uma órbita, uma vez determinada, permite que as posições futuras do objeto sejam calculadas.
Dois pontos em qualquer órbita do nosso sistema solar receberam nomes especiais. O local onde o planeta está mais próximo do Sol (helios em grego) e se move mais rápido é chamado de periélio de sua órbita, e o local onde ele está mais distante e se move mais lentamente é o afélio. Para a Lua ou um satélite orbitando a Terra (gee em grego), os termos correspondentes são perigeu e apogeu. (Neste livro, usamos a palavra lua para um objeto natural que gira em torno de um planeta e a palavra satélite para significar um objeto feito pelo homem que gira em torno de um planeta.)
Órbitas dos planetas
Hoje, o trabalho de Newton nos permite calcular e prever as órbitas dos planetas com uma precisão maravilhosa. Conhecemos oito planetas, começando com Mercúrio mais próximo do Sol e se estendendo até Netuno. Os dados orbitais médios dos planetas estão resumidos na Tabela\(\PageIndex{1}\). (Ceres é o maior dos asteróides, agora considerado um planeta anão.)
De acordo com as leis de Kepler, Mercúrio deve ter o menor período orbital (88 dias terrestres); portanto, tem a maior velocidade orbital, com média de 48 quilômetros por segundo. No extremo oposto, Netuno tem um período de 165 anos e uma velocidade orbital média de apenas 5 quilômetros por segundo.
| Planeta | Eixo Semimaior (AU) | Período (y) | Excentricidade |
|---|---|---|---|
| Mercúrio | 0,39 | 0,24 | 0,21 |
| Vênus | 0,72 | 0,6 | 0,01 |
| Terra | 1 | 1,00 | 0,02 |
| Marte | 1,52 | 1,88 | 0,09 |
| (Ceres) | 2,77 | 4.6 | 0,08 |
| Júpiter | 5.20 | 11,86 | 0,05 |
| Saturno | 9,54 | 29,46 | 0,06 |
| Urano | 19,19 | 84,01 | 0,05 |
| Netuno | 30,06 | 164,82 | 0,01 |
Todos os planetas têm órbitas de excentricidade bastante baixa. A órbita mais excêntrica é a de Mercúrio (0,21); o resto tem excentricidades menores que 0,1. É uma sorte que, entre os demais, Marte tenha uma excentricidade maior do que a de muitos dos outros planetas. Caso contrário, as observações pré-telescópicas de Brahe não teriam sido suficientes para Kepler deduzir que sua órbita tinha a forma de uma elipse em vez de um círculo.
As órbitas planetárias também estão confinadas perto de um plano comum, que fica próximo ao plano da órbita da Terra (chamado de eclíptica). A estranha órbita do planeta anão Plutão está inclinada cerca de 17° em relação à eclíptica, e a do planeta anão Eris (orbitando ainda mais longe do Sol do que Plutão) em 44°, mas todos os planetas principais estão dentro de 10° do plano comum do sistema solar.
Você pode usar um simulador orbital para projetar seu próprio mini sistema solar com até quatro corpos. Ajuste as massas, velocidades e posições dos planetas e veja o que acontece com suas órbitas como resultado.
Órbitas de asteróides e cometas
Além dos oito planetas, há muitos objetos menores no sistema solar. Algumas delas são luas (satélites naturais) que orbitam todos os planetas, exceto Mercúrio e Vênus. Além disso, existem duas classes de objetos menores em órbitas heliocêntricas: asteróides e cometas. Acredita-se que tanto os asteróides quanto os cometas sejam pequenos pedaços de material que sobraram do processo de formação do sistema solar.
Em geral, os asteróides têm órbitas com eixos semimaiores menores do que os cometas (Figura\(\PageIndex{1}\)). A maioria deles está entre 2,2 e 3,3 UA, na região conhecida como cinturão de asteróides (veja Cometas e Asteróides: Detritos do Sistema Solar). Como você pode ver na Tabela\(\PageIndex{1}\), o cinturão de asteróides (representado por seu maior membro, Ceres) está no meio de uma lacuna entre as órbitas de Marte e Júpiter. É porque esses dois planetas estão tão distantes que órbitas estáveis de corpos pequenos podem existir na região entre eles.
Os cometas geralmente têm órbitas de tamanho maior e maior excentricidade do que as dos asteróides. Normalmente, a excentricidade de suas órbitas é de 0,8 ou superior. De acordo com a segunda lei de Kepler, portanto, eles passam a maior parte do tempo longe do Sol, movendo-se muito lentamente. À medida que se aproximam do periélio, os cometas aceleram e percorrem as partes internas de suas órbitas mais rapidamente.
Conceitos principais e resumo
O ponto mais próximo na órbita de um satélite ao redor da Terra é seu perigeu, e o ponto mais distante é seu apogeu (correspondente ao periélio e afélio para uma órbita ao redor do Sol). Os planetas seguem órbitas ao redor do Sol que são quase circulares e no mesmo plano. A maioria dos asteróides é encontrada entre Marte e Júpiter no cinturão de asteróides, enquanto os cometas geralmente seguem órbitas de alta excentricidade.
Glossário
- afélio
- o ponto em sua órbita onde um planeta (ou outro objeto em órbita) está mais distante do Sol
- apogeu
- o ponto em sua órbita onde um satélite terrestre está mais distante da Terra
- cinturão de asteróides
- a região do sistema solar entre as órbitas de Marte e Júpiter na qual a maioria dos asteróides está localizada; o cinturão principal, onde as órbitas são geralmente as mais estáveis, se estende de 2,2 a 3,3 UA do Sol
- perigeu
- o ponto em sua órbita onde um satélite terrestre está mais próximo da Terra
- periélio
- o ponto em sua órbita onde um planeta (ou outro objeto em órbita) está mais próximo do Sol
- satélite
- um objeto que gira em torno de um planeta