Eclipse lunar

Eclipse lunarLucas G. Barros

lucas_gbarros@fc.unesp.br

Definição

Basicamente, um eclipse é um “fenômeno em que um astro deixa de ser visível, total ou parcialmente, seja pela interposição de outro astro entre ele e o observador, seja porque, não tendo luz própria, deixa de ser iluminado ao colocar-se no cone da sombra de outro astro”.

R. R. de Freitas Mourão. Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica, 1987, p. 254.

● O registro mais antigo que se tem de um eclipse data do ano 2137 a. C., feito pelos chineses.

● No século IV a. C., através de observações do eclipse lunar, Aristóteles sugeriu a possibilidade de a Terra ser esférica.

● As dimensões relativas do sistema Sol-Terra-Lua tiveram forte contribuição de Aristarco e Hiparco, que utilizaram os eclipses para tal.

● Em 1676, observando o tempo de eclipse de Io, o astrônomo dinamarquês Olaus Rømer estimou um valor para a velocidade da luz, de aproximadamente 31 mil km/s.

● Graças à observação do eclipse solar em Sobral – CE, em 1919, foi possível corroborar a Teoria da Relatividade Geral.

Principais conceitos● Quando as dimensões da fonte são desprezíveis se

comparadas com a distância da fonte a outros corpos, temos uma fonte pontual. Caso contrário, temos uma fonte extensa.

Figura 2: fonte pontual. Retirado de: http://goo.gl/Hy64eI

Figura 1: fonte extensa. Retirado de: http://goo.gl/kJSPOc

● Por estarem a grandes distâncias da Terra, as estrelas podem ser consideradas como fontes pontuais de luz. Entretanto, o Sol se comporta como uma fonte extensa, uma vez que suas dimensões não são desprezíveis quando comparadas com a distância em relação a nós.

Figura 3: Sistema Sol-Terra, com dimensões fora de escala. Fonte: <http://goo.gl/kwm8B0>

● Quando um corpo extenso ilumina outro corpo extenso, temos a formação de duas regiões: a umbra e a penumbra.

Figura 4: Formação da umbra e penumbra durante eclipse lunarFonte: <http://goo.gl/tgCrqb>

● Os eclipses podem ser: 1) totais – quando a Lua fica totalmente imersa na umbra da Terra; 2) parciais – quando a Lua passa entre a umbra e a penumbra; 3) Penumbrais – quando a Lua passa totalmente pela penumbra.

Figura 5: Tipos de eclipseFonte: COMINS; KAUFMANN III, 2011, p. 27

Eclipse lunar penumbral

Figura 6. Fonte: <http://goo.gl/6LNGP9>

Eclipse lunar parcial

Figura 7. Fonte: <http://goo.gl/3ju2lJ>

Figura 8. Fonte: <https://goo.gl/q1b6Zj>

Sequências de eclipses lunares totais

Figura 9. Fonte: COMINS; KAUFMANN III, 2011, p. 27

Formação de sombras

À medida em que um objeto se afasta do anteparo, a sua sombra diminui até que, quando a distância é maior que as dimensões físicas do objeto, este desaparece.

Figura 10. Fonte: SILVEIRA; SARAIVA, 2008, p. 232.

Formação de sombras

Figura 11. Sutilezas da sombra e a projeção do “rosto de Marte” Fontes: <http://goo.gl/Nq801C> <http://goo.gl/ucZsVC>

Isso acontece graças às dimensões lineares do objeto iluminado (neste caso, a Terra) serem menores que as do Sol.

“Encolhimento” da sombra

Por semelhança de triângulos, temos:

L=R ' d

R−R 'R 'L

=R

d+L

⇒

→

Figura 12. Fonte: <http://astro.if.ufrgs.br/eclipses/sombra1.htm>

Por que não ocorrem eclipses lunares mensalmente?

Figura 13. Fonte: <http://astro.if.ufrgs.br/eclipses/temporadas-eclipses.jpeg>

→ Em relação ao plano da órbita terrestre, a órbita lunar possui uma inclinação de aproximadamente 5°. Os locais em que há intersecção do plano da órbita terrestre em torno do Sol com o plano da órbita lunar em torno da Terra são conhecidos como nodos.

Figura 14. Fonte: <http://goo.gl/9o6wrz>

→ A cada 173 dias essa linha está na mesma direção da linha Sol-Terra, correndo então as temporadas dos eclipses – que duram de 31 a 38 dias. É comum nessas temporadas a ocorrência de eclipse solar (parcial, total, anular) e lunar (parcial, total ou penumbral), num intervalo de 2 semanas.

→ Caso o plano orbital lunar fosse coincidente com o terrestre, aconteceria um eclipse solar a cada Lua Nova e um eclipse lunar a cada Lua Cheia. Em função da inclinação da órbita lunar, isso não acontece. Através de cálculos da Mecânica Celeste, é possível prever os eclipses.

Determinação do tamanho das sombras

Figura 15. Fonte: <http://astro.if.ufrgs.br/eclipses/sombra1.htm>

r (l)L−l

=R 'L → r (l)=R '

L−lL

Por semelhança de triângulos, e considerando r = r(l), temos:

Um eclipse total é sempre acompanhado das fases penumbral e parcial. À distância da Lua (aprox. 384 mil km), a umbra da Terra tem um diâmetro de 9200 km, cobrindo cerca de 2,6 diâmetros da Lua.

Figura 16. Fonte: <http://goo.gl/qI3pg2>

● A duração do eclipse (penumbral + parcial + total) é de 3,8 horas, enquanto que a parte total tem duração máxima de aproximadamente 1 hora e 47 minutos, sendo observável por todos os habitantes da Terra que estão à noite e possam ver a Lua.

Um eclipse lunar total ocorre quando a Lua passa pela umbra – região onde não há incidência de luz solar. Por que, então, a Lua se apresenta iluminada?

Em um eclipse lunar total, a luz que atravessa tangencialmente a atmosfera terrestre sofre refração, sendo desviada para dentro do cone de sombra da Terra, iluminando a Lua fracamente.

Figura 18. Fonte: SILVEIRA; SARAIVA, 2008, p. 23

Aparência avermelhada da Lua

Aparência avermelhada da Lua

Por que o céu é azul?

Figura 19. Fonte: <http://goo.gl/3rwkVF>

Figura 20. Espectro eletromagnético. Fonte: <http://goo.gl/A9ejnO>

Figura 21. Fonte: As cores do céu - Observatório Nacional

Quanto mais próximo o Sol estiver do horizonte, mais intenso é o espalhamento, enquanto que a luz não-espalhada (que é transmitida) se apresenta mais amarelada, sendo possível atingir a tonalidade laranja ou avermelhada.

Figura 22. Pôr do Sol. Fonte: <http://goo.gl/RpgeqE>

● O tamanho das partículas presentes na atmosfera – tais como do O2 e N2 – é menor que o comprimento de onda da luz.

Figura 23. Incidência da luz solar na atmosfera terrestre.Fonte: RAMALHO; NICOLAU; TOLEDO, 2008, p. 221

● O tamanho das partículas presentes na atmosfera – tais como do O2 e N2 – é menor que o comprimento de onda da luz.

Figura 23. Incidência da luz solar na atmosfera terrestre.Fonte: RAMALHO; NICOLAU; TOLEDO, 2008, p. 221

Por que, então, o céu é escuro à noite?

Por que a quantidade de luz para ocorrer o espalhamento não é suficiente. A luz emitida pelos astros é muito fraca para causar o espalhamento na atmosfera terrestre.

Figura 24. Céu noturno gerado pelo software Stellarium. Fonte: autor

Figura 25. Aparência avermelhada da Lua em função do espalhamento naAtmosfera terrestre. Fonte: SILVEIRA; SARAIVA, 2008, p. 23.

● A aparência avermelhada da Lua também está relacionada com outros fatores. Um deles são as partículas de poeira oriundas de vulcões.

● Eclipses escuros são causados por gases vulcânicos e poeira, lançados em grandes quantidades na atmosfera terrestre, bloqueiam a incidência da luz Solar na Lua.

Figura 26. Erupção do Monte Pinatubo (Filipinas), em 1991. As partículas lançadas pelo vulcão na atmosfera terrestre fizeram com que os eclipses posteriores fossem escuros. Fonte: <http://goo.gl/wSOKnf>

Medição da luminosidade

● A aparência observada em um eclipse lunar varia bastante de um eclipse para o outro. Em 1921, o astrônomo francês André-Louis Danjon propôs uma escala (que leva o seu nome) para avaliação do brilho e da aparência visual da Lua durante os eclipses totais.

● Essa escala permite, por exemplo, estimar a concentração de poluentes na atmosfera terrestre.

Escala de Danjon

L Significado

0 eclipse muito sombrio, Lua quase invisível.

1 eclipse sombrio, cinzento ou acastanhado.

2 eclipse vermelho-sombrio, com os bordos da sombra eclipse vermelho-tijolo, sombra clara ou amarelada. muito claros.

3 eclipse vermelho-tijolo, sombra clara ou amarelada

4 eclipse muito claro, vermelho-acobreado com bordos azulados.

Figura 27. Fonte: <https://goo.gl/FXSyPm>

Observações

● O valor de L pode ser estimado a olho nu, ou utilizando binóculos e pequenos telescópios.

● O registro de L deve ser sempre acompanhado com a hora exata da observação (inclusive os segundos!). Deve-se ajustar os relógios conforme a Hora Legal do Brasil (http://goo.gl/bVnviG).

● É importante observar também a importância do registro de fotografias, anotações e esboços feitos durante o eclipse.

Dados do eclipse de Domingo

● Início do eclipse penumbral - 21:12

● Início do eclipse parcial – 22:07● Início do eclipse total – 23:11● Fim do eclipse total – 0:23● Fim do eclipse parcial – 1:27● Fim do eclipse penumbral –

2:22

Próximos eclipses lunares

● [1] 23 de Março de 2016 – visível em alguns locais das regiões Norte e Centro Oeste. Eclipse penumbral.

● [2] 16 de Setembro de 2016 – visível na região Nordeste e norte da região Sudeste. Eclipse penumbral.

Referências

LANGHI, R. O eclipse lunar total de 27-28 de Setembro de 2015 para o ensino interdisciplinar da Astronomia. [apostila].

_____. Breve visita no Sistema Sol-Terra-Lua. [Notas de aula].

MOURÃO, R. R. F. Dicionário Enciclopédico de Astronomia e Astronáutica. São Paulo: Nova Fronteira, 1987.

OBSERVATÓRIO NACIONAL. As cores do céu. 2 edição, n. 2, 2011.

Referências

OLIVEIRA FILHO, K. S.; SARAIVA, M. F. O. Astronomia e Astrofísica. São Paulo: Livraria da Física, 2004.

RAMALHO; NICOLAU; TOLEDO. Os Fundamentos da Física, vol. 2. São Paulo: Moderna, 2008.

SILVEIRA, F. L. da; SARAIVA, M. F. O. As cores da Lua Cheia. A Física na Escola, v. 9, n.2, p. 20 – 24, 2008.

SILVEIRA, F. L. da; SARAIVA, M. F. O. O “Encolhimento” das sombras. Cad. Bras. Ens. Fís., v. 25, n.2, p. 228 – 246, 2008.