4.5: Fases e movimentos da lua
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Objetivos de
Ao final desta seção, você poderá:
- Explique a causa das fases lunares
- Entenda como a Lua gira e gira em torno da Terra
Depois do Sol, a Lua é o objeto mais brilhante e óbvio no céu. Ao contrário do Sol, ele não brilha sob seu próprio poder, mas simplesmente brilha com a luz do sol refletida. Se você acompanhasse seu progresso no céu por um mês, observaria um ciclo de fases (aparências diferentes), com a Lua começando a escurecer e ficando cada vez mais iluminada pela luz do sol ao longo de cerca de duas semanas. Depois que o disco da Lua fica totalmente claro, ele começa a desaparecer, voltando ao escuro cerca de duas semanas depois.
Essas mudanças fascinaram e mistificaram muitas culturas antigas, que criaram histórias e lendas maravilhosas para explicar o ciclo da lua. Mesmo no mundo moderno, muitas pessoas não entendem o que causa as fases, pensando que elas estão de alguma forma relacionadas à sombra da Terra. Vamos ver como as fases podem ser explicadas pelo movimento da Lua em relação à fonte de luz brilhante no sistema solar, o Sol.
Fases lunares
Embora saibamos que o Sol se move 1/12 de seu caminho ao redor do céu a cada mês, para fins de explicação das fases, podemos supor que a luz do Sol vem aproximadamente da mesma direção durante um ciclo lunar de quatro semanas. A Lua, por outro lado, se move completamente ao redor da Terra nesse período. Enquanto observamos a Lua do nosso ponto de vista na Terra, a quantidade de sua face que vemos iluminada pela luz solar depende do ângulo que o Sol faz com a Lua.
Aqui está um experimento simples para mostrar o que queremos dizer: fique cerca de 6 pés na frente de uma luz elétrica brilhante em um quarto completamente escuro (ou ao ar livre à noite) e segure na mão um pequeno objeto redondo, como uma bola de tênis ou uma laranja. Sua cabeça pode então representar a Terra, a luz representa o Sol e a bola a Lua. Mova a bola em volta da cabeça (certificando-se de não causar um eclipse bloqueando a luz com a cabeça). Você verá fases como as da Lua na bola. (Outra boa maneira de se familiarizar com as fases e movimentos da Lua é seguir nosso satélite no céu por um mês ou dois, registrando sua forma, sua direção em relação ao Sol e quando ele nasce e se põe.)
Vamos examinar o ciclo de fases da Lua usando a Figura, que mostra o comportamento da Lua durante todo o mês. O truque para essa figura é que você deve se imaginar de pé na Terra, de frente para a Lua em cada uma de suas fases. Então, para a posição chamada “Novo”, você está no lado direito da Terra e estamos no meio do dia; para a posição “Cheio”, você está no lado esquerdo da Terra no meio da noite. Observe que em todas as posições da Figura\(\PageIndex{1}\), a Lua está meio iluminada e meio escura (como uma bola na luz do sol deveria estar). A diferença em cada posição tem a ver com a parte da Lua voltada para a Terra.
Diz-se que a Lua é nova quando está na mesma direção geral no céu que o Sol (posição A). Aqui, seu lado iluminado (brilhante) está afastado de nós e seu lado escuro está voltado para nós. Você pode dizer que o Sol está brilhando no lado “errado” da Lua do nosso ponto de vista. Nesta fase, a Lua é invisível para nós; sua superfície escura e rochosa não emite luz própria. Como a lua nova está na mesma parte do céu que o Sol, ela nasce ao nascer do sol e se põe ao pôr do sol.
Mas a Lua não permanece nessa fase por muito tempo porque se move para o leste todos os dias em sua trajetória mensal ao nosso redor. Como leva cerca de 30 dias para orbitar a Terra e há 360° em um círculo, a Lua se moverá cerca de 12° no céu a cada dia (ou cerca de 24 vezes seu próprio diâmetro). Um ou dois dias após a nova fase, o fino crescente aparece pela primeira vez, quando começamos a ver uma pequena parte do hemisfério iluminado da Lua. Ele se moveu para uma posição em que agora reflete um pouco de luz solar em nossa direção ao longo de um lado. O crescente brilhante aumenta de tamanho em dias sucessivos à medida que a Lua se move cada vez mais longe no céu, longe da direção do Sol (posição B). Como a Lua está se movendo para o leste, longe do Sol, ela nasce cada vez mais tarde a cada dia (como um estudante durante as férias de verão).
Depois de cerca de uma semana, a Lua está a um quarto da sua órbita (posição C) e, portanto, dizemos que está na fase do primeiro trimestre. Metade do lado iluminado da Lua é visível para os observadores da Terra. Por causa de seu movimento para o leste, a Lua agora fica cerca de um quarto do dia atrás do Sol, nascendo por volta do meio-dia e se pondo por volta da meia-noite.
Durante a semana após a fase do primeiro trimestre, vemos cada vez mais o hemisfério iluminado da Lua (posição D), uma fase que é chamada de crescente (ou crescente) gibosa (do latim gibbus, que significa corcunda). Eventualmente, a Lua chega à posição E em nossa figura, onde ela e o Sol estão opostos um ao outro no céu. O lado da Lua voltado para o Sol também está voltado para a Terra, e temos a fase completa.
Quando a Lua está cheia, ela fica em frente ao Sol no céu. A Lua faz o oposto do que o Sol faz, nascendo ao pôr do sol e se pondo ao nascer do sol. Observe o que isso significa na prática: a Lua completamente iluminada (e, portanto, muito perceptível) nasce quando escurece, permanece no céu a noite toda e se põe quando os primeiros raios do Sol são vistos ao amanhecer. Sua iluminação durante toda a noite ajuda os amantes em um passeio romântico e os estudantes a voltarem para seus dormitórios após uma longa noite na biblioteca ou uma festa fora do campus.
E quando a lua cheia está mais alta no céu e é mais perceptível? À meia-noite, uma época que ficou famosa em gerações de romances e filmes de terror. (Observe como o comportamento de um vampiro como Drácula se assemelha ao comportamento da lua cheia: Drácula se levanta ao pôr do sol, faz suas piores travessuras à meia-noite e deve voltar para o caixão ao nascer do sol. As antigas lendas eram uma forma de personificar o comportamento da Lua, que era uma parte muito mais dramática da vida das pessoas na época anterior à luz elétrica e à televisão.)
O folclore diz que um comportamento mais louco é visto durante a lua cheia (a Lua até dá um nome a um comportamento louco - “loucura”). Mas, na verdade, testes estatísticos dessa “hipótese” envolvendo milhares de registros de pronto-socorros de hospitais e arquivos policiais não revelam nenhuma correlação do comportamento humano com as fases da Lua. Por exemplo, os homicídios ocorrem na mesma proporção durante a lua nova ou a lua crescente que durante a lua cheia. A maioria dos pesquisadores acredita que a verdadeira história não é que um comportamento mais louco acontece em noites de lua cheia, mas sim que é mais provável que notemos ou nos lembremos desse comportamento com a ajuda de uma luz celestial brilhante que fica acesa a noite toda.
Durante as duas semanas seguintes à lua cheia, a Lua passa pelas mesmas fases novamente na ordem inversa (pontos F, G e H na Figura\(\PageIndex{1}\)), retornando à nova fase após cerca de 29,5 dias. Cerca de uma semana após a lua cheia, por exemplo, a Lua está no terceiro quarto, o que significa que está a três quartos da volta (não que esteja três quartos iluminada — na verdade, metade do lado visível da Lua está novamente escuro). Nesta fase, a Lua agora está nascendo por volta da meia-noite e se pondo por volta do meio-dia.
Observe que há uma coisa bastante enganadora na Figura\(\PageIndex{1}\). Se você olhar para a Lua na posição E, embora esteja cheia em teoria, parece que sua iluminação seria de fato bloqueada por uma Terra grande e gorda e, portanto, não veríamos nada na Lua, exceto a sombra da Terra. Na realidade, a Lua não está nem perto da Terra (nem seu caminho é tão idêntico ao do Sol no céu) quanto esse diagrama (e os diagramas da maioria dos livros didáticos) podem fazer você acreditar.
A Lua está na verdade a 30 diâmetros da Terra de distância de nós; Ciência e o Universo: Uma Breve Viagem contém um diagrama que mostra os dois objetos em escala. E, como a órbita da Lua está inclinada em relação ao caminho do Sol no céu, a sombra da Terra perde a Lua na maioria dos meses. É por isso que regularmente recebemos a lua cheia. Os momentos em que a sombra da Terra cai na Lua são chamados de eclipses lunares e são discutidos em Eclipses do Sol e da Lua.
astronomia e os dias da semana
A semana parece independente dos movimentos celestes, embora sua duração possa ter sido baseada no tempo entre as fases trimestrais da Lua. Na cultura ocidental, os sete dias da semana têm o nome dos sete “andarilhos” que os antigos viam no céu: o Sol, a Lua e os cinco planetas visíveis a olho nu (Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno).
Em inglês, podemos reconhecer facilmente os nomes Dia do Sol (domingo), Dia da Lua (segunda-feira) e Dia de Saturno (sábado), mas os outros dias têm o nome dos equivalentes nórdicos dos deuses romanos que deram seus nomes aos planetas. Em idiomas mais diretamente relacionados ao latim, as correspondências são mais claras. Quarta-feira, o dia de Mercúrio, por exemplo, é mercoledi em italiano, mercredi em francês e miércoles em espanhol. Marte dá nome à terça-feira (martes em espanhol), Júpiter ou Jove à quinta-feira (giovedi em italiano) e Vênus à sexta-feira (vendredi em francês).
Não há razão para que a semana tenha sete dias em vez de cinco ou oito. É interessante especular que, se tivéssemos vivido em um sistema planetário onde mais planetas fossem visíveis sem um telescópio, os Beatles poderiam estar certos e poderíamos muito bem ter tido “Oito dias por semana”.
Veja esta animação para ver as fases da Lua enquanto ela orbita a Terra e enquanto a Terra orbita o Sol.
A revolução e a rotação da lua
O período sideral da Lua — ou seja, o período de sua revolução sobre a Terra medido em relação às estrelas — é de pouco mais de 27 dias: o mês sideral é de 27.3217 dias, para ser exato. O intervalo de tempo em que as fases se repetem — digamos, da totalidade para a totalidade — é o mês solar, de 29,5306 dias. A diferença resulta do movimento da Terra ao redor do Sol. A Lua deve dar mais do que uma volta completa em torno da Terra em movimento para voltar à mesma fase em relação ao Sol. Como vimos, a Lua muda sua posição na esfera celeste rapidamente: mesmo durante uma única noite, a Lua se arrasta visivelmente para o leste entre as estrelas, viajando sua própria largura em pouco menos de 1 hora. O atraso no nascer da lua de um dia para o outro causado por esse movimento para o leste é em média de cerca de 50 minutos.
A Lua gira em seu eixo exatamente no mesmo tempo que leva para girar em torno da Terra. Como consequência, a Lua sempre mantém a mesma face voltada para a Terra (Figura\(\PageIndex{2}\)). Você mesmo pode simular isso “orbitando” seu colega de quarto ou outro voluntário. Comece enfrentando seu colega de quarto. Se você fizer uma rotação (giro) com os ombros exatamente ao mesmo tempo em que girar em torno dele ou dela, continuará enfrentando seu colega de quarto durante toda a “órbita”. Como veremos nos próximos capítulos, nossa Lua não é o único mundo que exibe esse comportamento, que os cientistas chamam de rotação síncrona.
As diferenças na aparência da Lua de uma noite para a outra se devem à mudança da iluminação do Sol, não à sua própria rotação. Às vezes você ouve a parte de trás da Lua (o lado que nunca vemos) chamada de “lado escuro”. Isso é um mal-entendido da situação real: qual lado é claro e qual é escuro muda à medida que a Lua se move ao redor da Terra. A parte de trás é escura, não com mais frequência do que a parte frontal. Como a Lua gira, o Sol nasce e se põe em todos os lados da Lua. Com desculpas ao Pink Floyd, simplesmente não existe um “Lado Negro da Lua” regular.
Conceitos principais e resumo
O ciclo mensal de fases da Lua resulta da mudança do ângulo de sua iluminação pelo Sol. A lua cheia é visível no céu somente durante a noite; outras fases também são visíveis durante o dia. Como seu período de revolução é o mesmo que seu período de rotação, a Lua sempre mantém a mesma face voltada para a Terra.
Glossário
- fases da lua
- a aparência diferente da luz e da escuridão na Lua vista da Terra durante seu ciclo mensal, da lua nova à lua cheia e de volta à lua nova
- mês sideral
- o período da revolução da Lua sobre a Terra medido em relação às estrelas
- mês solar
- o intervalo de tempo no qual as fases se repetem — digamos, da fase completa para a fase completa
- rotação síncrona
- quando um corpo (por exemplo, a Lua) gira na mesma velocidade em que gira em torno de outro corpo