Eclipses

Enos Picazzio - IAG/USP

Parte dos slides foram adaptados de

OrbitEdward of the Moon J. Michaels

SFASU Department of Physics and Astronomy

Parâmetros lunares mais relevantes Distância orbital média perigeu apogeu Inclinação da órbita Inclinação do eixo Período orbital Ciclo (Lunações) Diâmetro Maior diâmetro aparente Densidade média Gravidade na superfície Temperatura superficial * definidos adiante

384.000 km 363.000 km 406.000 km 5,2o 6,7o 27,32 dias Mês Sideral* 29,53 dias Mês Sinódico* 3.476 km 32,9o 3,34 g/cc (61% da terrestre) 1,62 m/s2 (17% da terrestre 100 a 400 K (-173 a 127 oC)

Figuras de superfície mais relevantes Crateras: • maioria é originada por impacto de meteoritos • algumas são vulcânicas • Regolito: poeira proveniente da pulverização de rochas que recobre toda a superfície Mares: Mares regiões planas e escuras Origem: derramamento de lava vulcânica Terras (continentes): regiões acidentadas e mais claras Forte bombardeamento há ~ 4 bilhões de anos → Formação das bases (futuros mares) Bombardeamento diminuiu entre 3.8 - 3.2 bilhões de anos → Preenchimento dos mares

Amostras de solo lunar • semelhantes às rochas terrestres de silicatos • ausência de água e outras substâncias voláteis • a sonda Clementina parece ter detectado traços de água congelada em cratera • mares formados de basalto (mais pesado) • idade:

terras ~ 4 - 4.5 bilhões de anos mares ~ 3.2 - 4 bilhões de anos

• materiais que cobrem a superficie lunar têm densidades menores que a densidade média → houve processo de diferenciação (materiais mais densos deslocam-se para maiores profundidades, como consequência da convecção).

Rotação Síncrona A Lua tem apresenta sempre a mesma face voltada para a Terra porque seus períodos de rotação e translação são iguais. Tecnicamente diz-se que que ela está numa órbita ressonante na razão 1:1. Esta é uma consequência da ação de maré que a atração gravitacional da Terra provoca sobre a Lua.

Meses Lunares Lua Crescente

Lua Nova

www.hermit/org/eclipses

Mês sideral (27,321661 dias):

Mês sinódico (29,530589 dias ):

Período orbital da Lua, ou tempo decorrido para dar uma volta completa ao redor da Terra (acima, Nova e Crescente).

Período entre lunações, ou tempo decorrido entre fases iguais (acima, Nova e Nova).

Meses Lunares Perigeu

Apogeu

www.hermit/org/eclipses

Mês anomalístico (27,554549 dias):

Mês draconiano (27,212220 dias ):

Tempo decorrido entre os perigeus (ou apogeus). Como a órbita lunar precessiona, esse período é diferente do período orbital (Mês Sideral).

Tempo decorrido entre os nodos iguais. Devido ao retrocesso dos nodos provocado pela precessão orbital, esse período é menor que o orbital. Draconiano porque refere-se ao dragão mitológico que “comia o Sol ou a Lua nos eclipses”.

Meses Lunares Mês tropical (27,321582 dias): Tempo decorrido entre os equinócios lunares.

Faces da Lua

Visível da Terra

Face oposta

Fases da Lua A imagem aparente da Lua é invertida nos hemisférios. Enquanto no hemisfério sul a fase crescente tem a forma côncava, no hemisfério norte ela apresenta-se na forma convexa. A animação ao lado representa a forma vista no hemisfério norte.

Clique sobre a imagem para ver a animação.

Esta é a aparência vista do hemisfério norte. Em nosso caso vemos a imagem “tombada”: crescente em forma de C, minguante (decrescente) em forma de D

Fases da Lua ECL

3

4

Norte

2

5

CE

Leste

1 1

6h

12h

8

7

Oeste

6

18h

0h

12h

3 4

Fase

Ângulo

AR*

Nova

0°

0h

Quarto Crescente

90°

6h

Cheia

180°

12h

Quarto Minguante

270°

18h

* Ascensão Reta

2

5

1

Luz 8

6 7

Sombras do eclipse lunar

O eclipse lunar ocorre sempre na Lua Cheia, e quando esta passa pelas sombras da Terra.

Eclipse Lunar

Eclipse Lunar: sempre na Lua Cheia

Eclipse Lunar – Lua Cheia Eclipse Penumbral Lua passa pela penumbra

Eclipse Parcial Lua passa parcialmente pela umbra

Eclipse Total Lua passa totalmente pela umbra

Eclipse Lunar – Lua Cheia

Umbra

Iluminação nos eclipses Sem atmosfera a luz solar propaga-se em linha reta, por isso a sombra lunar é bem delineada, encobrindo completamente o disco solar.

Eclipse solar

Lua

Luz

Eclipse lunar

Terra

A atmosfera terrestre refrata a luz solar, provocando um disco de sombra parcialmente iluminado. Por isso a Lua é vista durante um eclipse lunar. Ilustração fora de escala

Órbita Lunar Plano da eclíptica (órbita da Terra)

Nodo descendente

Terra Lua Nodo ascendente

Linha dos nodos

Plano da órbita lunar

Órbita Lunar Eclipse PODe ocorrer

Cheia Órbita da Terra

Linha dos nodos Nova

Cheia

Eclipse NÃO pode ocorrer

SOL

Linha dos nodos

Nova

Linha dos nodos

Nova Nova Cheia

Eclipse PODE ocorrer

Eclipse NÃO pode ocorrer Cheia

Linha dos nodos

Período de Saros • A periodicidade e a recorrência dos eclipses é governada pelo Ciclo de Saros (já conhecido dos Caldeus), um período de ~ 6.585.3 dias (18 anos 11 dias 8 horas). • Razão → harmonia entre os períodos orbitais da Lua: Mês Sinódico (lunações).......................... Mês Dracônico (nodo a nodo) ................. Mês Anomalístico (perigeu a perigeu) .....

29,53059 dias = 29d 12h 44m 27,21222 dias = 27d 05h 06m 27.55455 dias = 27d 13h 19m

• O ciclo compreende 223 meses sinódicos ≈ 242 meses draconianos ≈ 239 meses anomalísticos. • As condições praticamente se repetem a cada ciclo.

Movimento aparente do Sol Solstício de inverno Equinócio de outono

Equinócio da primavera

Equador Celeste

Solstício de verão Equinócio da primavera

Solstício de verão

Equinócio da primavera

Solstício de inverno

Equinócio de outono

Clique sobre a imagem para ver a animação (as definições são para o hemisfério norte, em inglês)

As órbitas no plano do céu Nodos

Órbita da Lua Eclíptica

LESTE

Lua Cheia

Equador Celeste

(sem eclipse)

sem eclipse

OESTE

Lua Nova (sem eclipse)

Eclíptica: órbita da Terra, ou órbita aparente do Sol eclipse parcial

eclipse total

As órbitas no plano do céu Nodos

Os eclipses ocorrem quando Sol e Lua estão próximos dos nodos. Eclipse Solar : Sol e Lua estão localizados no mesmo nodo. Eclipse Lunar : Sol está em uma nodo e a Lua está 12h adiante em ascensão reta. Inclinação da órbita lunar?

Histórico: Aristóteles ●

Aristóteles (384-322 a.C.) usou a forma aparente da sombra da Terra para mostrar que a Terra era uma esfera.

Histórico: Aristarco (280 a.C.) ●

●

O tempos decorridos entre dois “quartos” (de L1 a L3, e de L3 a L1) seriam diferentes se o Sol estivesse próximo. Como eram iguais, Aristarco deduziu que o Sol estava bem mais distante que a Lua.

Histórico: Aristarco (280 a.C.) ●

Observando os eclipses ele criou um método para medir tamanhos e distâncias relativos da Lua, Terra, Sol: a Terra tem ~ tamanho da sombra, e esta é ~ 3 vezes o diâmetro da Lua. (Valor real: 6378km / 1738km = 3.7x)

Sombra da Terra

C

B

A

• Tempo decorrido entre A e B é proporcional ao diâmetro da Lua. • Tempo decorrido entre B e C é proporcional ao diâmetro da sombra da Terra (~ Terra).

Diferenças entre medidas Antigas e Modernas

Diâmetro da Terra Diâmetro da Lua Diâmetro do Sol Distância Terra-Lua Distância Terra-Sol

Antiga (km)

Moderna (km)

13.000 4.300 90.000 400.000 10.000.000

12.756 3.476 1.390.000 384.000 150.000.000

Equívocos e superstições

A lunação afeta a meteorologia (clima), o número de pássaros, o número de prisões, a quantidade de internações de emergência, e outros

Equívocos e superstições

O astrônomo George Abell estudou a taxa de nascimento em função da fase lunar: ●

●

Entre 17/03/1974 e 30/04/1978, nasceram 11.691 crianças no hospital da UCLA: → não encontrou nenhuma correlação. Considerando apenas os partos normais (não cesarianos), o número caiu para 8.142: → não encontrou nenhuma correlação.

Equívocos e superstições A lunação influencia a fertilidade ● A menstruação nos humanos segue um ciclo médio de 28 dias, não 29,5. ● Demais mamíferos: ● porcos da Nova Guiné: 11 dias, ● ratos e camundongos: 5 days ● ovelhas: 16 dias, ● chimpanzés: 37 days ● vacas e éguas: 21 dias ...

Eclipse Lunar: ocorrência

●

Lua passa pela sombra da Terra

●

Ocorrência: em média, 2 vezes ao ano

●

Duração: de 1/2 hora a 2 horas

●

Precauções: nenhuma

Eclipses Solares: sempre na Lua Nova

Total

Luz solar

Sombra do eclipse total

Lua

Luz solar

Anular Sombra do eclipse anular

Lua

Eclipse Solar: trajeto da sombra na Terra O percurso da sombra sobre a superfície terrestre de alguns eclipses solares são mostrados da imagem ao lado. Clique sobre a imagem abaixo para ver a animação. Terra Sombra umbral da Lua

Órbita da Lua

Eclipse Solar: trajeto da sombra na Terra

Eclipse Solar: fases do eclipse

Eclipse Solar: anel de diamante

Eclipse Solar: coroa solar Com o eclipse do disco solar (fotosfera), a atmosfera do Sol tornase visível. A baixa atmosfera, chamada cromosfera, de cor avermelhada, é vista ao longo da borda (escura) do disco lunar. Acima dela está a coroa, de cor branca e muito estruturada. Seu brilho é uma do espalhamento da luz fotosférica pelos elétrons da coroa. A forma da coroa muda com a atividade solar.

Clique sobre a imagem para ver a animação do eclipse de 03/11/1994.

Tamanho aparente da Lua Perigeu

Apogeu

Tamanhos aparentes da Lua e do Sol

Diâmetro angular da Lua

Mais próximo

Mais distante

Diâmetro angular do Sol

Mais próximo

Mais distante

Eclipse Solar: condições para ocorrência

Eclipse Solar: condições para ocorrência

Equinócios

Lua Nova

Órb ita

Sol

da L ua

Ecl ípti ca

Eclipse Solar

●

Lua provoca sombra na Terra

●

Ocorrência: em média, 2 vezes ao ano

●

Duração: até 7 minutos

●

Precauções: JAMAIS OLHAR DIRETAMENTE PARA O SOL SEM PROTEÇÃO ADEQUADA

Links interessantes Genérico: http://home.hiwaay.net/~krcool/Astro/moon/#ml http://home.hiwaay.net/~krcool/Astro/moon/moonlinks/ Geologia da Lua: http://webgis.wr.usgs.gov/moon_geology.htm Calendário: http://www.ameritech.net/users/paulcarlisle/MoonCalendar.html Mitos Lua Azul (Blue Moon): http://www.infoplease.com/spot/bluemoon1.html Visualizador T erra-Lua: http://www.fourmilab.ch/earthview/ Animação-Fases da Lua: http://www.fourmilab.ch/earthview/ Origem da Lua: http://www.psrd.hawaii.edu/Dec98/OriginEarthMoon.html http://www.psi.edu/projects/moon/moon.html Sociedade Apollo: http://apollo-society.org/luna.html Atlas Lunar: http://www.astrosurf.com/cidadao/moonlight.htm Serviço de dados: http://aa.usno.navy.mil/AA/data/ http://seds.lpl.arizona.edu/nineplanets/psc/basic.html

Muito bem, pessoal! Pra terminar, vamos ao jogo do erro?...

Então, onde está o erro?….

Uuummm… Dooooiis... eeeee... Três...

Lua Cheia próximo ao Sol no horizonte? Ah Ah Ah….

• • A aaaacaboooou… • •