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Paulo Roberto – www.laboratoriodopaulo.blogspot.com Sistema Solar: Terra e Lua.

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Sistema Solar: Terra e Lua.

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A Terra inteira é somente um ponto, e o lugar de nossa habitação, apenas um canto minúsculo desse ponto.

MARCO AURÉLIO, IMPERADOR ROMANO, em

MEDITAÇÕES, LIVRO 4 (170 d.c.)

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A Terra é o terceiro planeta mais próximo do Sol, o mais denso e o quinto maior dos oito planetas do Sistema Solar.

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A Terra é, até o momento, o único planeta conhecido no Sistema Solar que reúne as condições necessárias para o desenvolvimento da vida.

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O Planeta da vida

Coexistem na Terra milhões de espécies vegetais e animais, que constituem, respectivamente, a flora e a fauna terrestres. A espécie humana é apenas uma das mais de 30 milhões de espécies que ocupam o planeta.

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Golfo do México. Dessa altura, todas as formas de vida são imperceptíveis.

Planeta Terra ou Planeta Água?

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Forma e dimensões da Terra

Diâmetro equatorial: 12 756 km Diâmetro polar: 12 713 km

Volume: 1.083.000.000.000 km3 Massa: 6.000.000.000.000.000.000.000 de kg

Hemisfério Sul.

Hemisfério Norte.

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Gravidade: força com que um astro atrai os corpos em direção a seu centro. Essa força influi no arranjo dos materiais: organiza as substâncias pela densidade, as menos densas próximas à superfície e as mais densas próximas ao centro do planeta. Na superfície terrestre, o ar, a água e as rochas se organizam dessa maneira.

Temperatura e atmosfera: média de 15 °C graças ao efeitos estufa. Tal temperatura permite que a água seja encontrada na Terra também nos três estados: sólido, líquido e gasoso.

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Estrutura interna

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A Terra apresenta um intenso campo magnético essencialmente dipolar. Considera-se que o campo magnético terrestre seja induzido pelo movimento de cargas eletrizadas no interior do planetam, mais especificamente no núcleo externo. Este campo protege a Terra das partículas carregadas do vento solar, outro fator que ajudou no desenvolvimento de vida.

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A Terra começou quando o Sistema Solar estava tomando forma, provavelmente dentro de uma nuvem grande de gás e poeira em torno do Sol. As partículas que orbitavam o Sol começaram a se unir em corpos maiores, conhecidos como planetésimos, que continuaram a agregar-se em planetas maiores, o material "restante" deu forma a asteroides e cometas.

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O futuro do planeta está intimamente ligado ao do Sol. Como resultado de uma acumulação contínua de hélio no núcleo do Sol, a luminosidade total da estrela irá lentamente aumentar. A luminosidade do Sol aumentará 10% ao longo dos próximos 1,1 bilhões de anos e 40% ao longo dos próximos 3,5 bilhões de anos. Os modelos climáticos indicam que o aumento da radiação atingindo a Terra provavelmente terá consequências catastróficas, incluindo a perda dos oceanos do planeta e da vida.

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Movimentos da Terra

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Observando o céu em uma noite estrelada, não podemos evitar a impressão de que estamos no meio de uma grande esfera incrustrada de estrelas. Isso inspirou, nos antigos gregos, a ideia do céu como uma Esfera Celeste.

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Com o passar das horas, os astros se movem no céu, nascendo a leste e se pondo a oeste. Isso causa a impressão de que a esfera celeste está girando de leste para oeste, em torno de um eixo imaginário, que intercepta a esfera em dois pontos fixos, os Polos Celestes. Na verdade, esse movimento, chamado movimento diurno dos astros, é um reflexo do movimento de rotação da Terra, que se faz de oeste para leste.

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Embora o Sol, a Lua, e a maioria dos astros, tenham nascer e ocaso, existem astros que nunca nascem nem se põem, permanecendo sempre acima do horizonte. Se pudéssemos observá-los durante 24 horas, os veríamos descrevendo uma circunferência completa no céu, no sentido horário. Esses astros são chamados circumpolares.

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Os movimentos da Terra

A Terra, assim como os demais planetas do Sistema Solar está em contínuo movimento: gira em torno de seu próprio eixo e orbita o Sol.

Seus movimentos provocam a alternância dos dias e das noites e determinam as estações do ano.

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Rotação da Terra

Quando a Terra gira sobre seu eixo, como um pião, realiza o movimento de rotação. Esse movimento é contínuo, de oeste para leste, no sentido anti-horário.

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Uma importante consequência da rotação da Terra é a sucessão dos dias e das noites. A Terra leva um dia solar, ou 24 horas, para realizar um giro completo. A hora é, portanto, a 24ª parte desse período.

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Translação da Terra

Ao mesmo tempo em que gira sobre seu próprio eixo, a Terra viaja continuamente em torno do Sol, descrevendo uma órbita elíptica. Uma órbita completa é feita em 365 dias, 5 horas e 48 minutos (1 ano, com 6 horas “a mais”), por isso a cada 4 anos tem-se 1 dia a mais, o que caracteriza o ano bissexto.

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A consequência mais importante da translação é que, ao longo do ano, os raios solares incidem com intensidades diferentes sobre um determinado local, o que origina as grandes zonas climáticas (quentes, temperadas e frias) e a sucessão das estações (primavera, verão, outono e inverno). As estações ocorrem de maneira invertida nos dois hemisférios: por exemplo, quando em um é verão, no outro é inverno (e vice-versa). As mudanças de temperatura ficam mais nítidas nas regiões temperadas.

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Estações em diferentes latitudes

O que causa as estações é o fato de a Terra orbitar o Sol com o eixo de rotação inclinado, e não perpendicular ao plano orbital. O ângulo entre a inclinação do eixo de rotação da Terra em relação ao eixo perpendicular à eclíptica vale 23°27′. Devido a essa inclinação, à medida que a Terra orbita em torno do Sol, os raios solares incidem mais diretamente em um hemisfério ou outro, proporcionando mais horas com luz durante o dia a um hemisfério ou outro e, portanto, aquecendo mais um hemisfério ou outro.

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No Equador todas as estações são muito parecidas: todos os dias do ano o Sol fica 12 horas acima do horizonte e 12 horas abaixo do horizonte; a única diferença é a máxima altura que ele atinge. Nos equinócios o Sol faz a passagem meridiana pelo zênite, atingindo a altura de 90° no meio-dia verdadeiro. Nas outras datas do ano o Sol passa o meridiano ao norte do zênite, entre os equinócios de março e de setembro, ou ao sul do zênite, entre os equinócios de setembro e de março.

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As menores alturas do Sol na passagem meridiana são de 66,5° e acontecem nas datas dos solstícios. Portanto a altura do Sol ao meio-dia no Equador não muda muito ao longo do ano e, consequentemente, nessa região não existe muita diferença entre inverno, verão, primavera e outono. À medida que nos afastamos do Equador, as estações ficam mais acentuadas. A diferenciação entre elas torna-se máxima nos polos.

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Nosso satélite natural: a Lua.

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A Lua não tem atmosfera, embora água em forma de gelo tenha sido detectada nos polos. A temperatura média é de -23°C. Sendo a mínima de -233°C e a máxima de 123°C.

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Na superfície lunar destacam-se dois tipos de formações: extensões planas de materiais escuros como o basalto, chamadas mares; e terras elevadas, montanhas, que são zonas de tonalidade claras.

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Assim como os outros planetas e satélites, a Lua apresenta uma órbita elíptica.

Afélio: 405.700 km Periélio: 363.100 km

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Fases lunares

À medida que a Lua viaja ao redor da Terra ao longo do mês, ela passa por um ciclo de fases, durante o qual sua forma parece variar gradualmente. O ciclo completo dura aproximadamente 29,5 dias. Esse fenômeno é bem compreendido desde a Antiguidade. Acredita-se que o grego Anaxágoras (˜ 430 a.C.), já conhecia sua causa, e Aristóteles (384 - 322 a.C.) registrou a explicação correta do fenômeno: as fases da Lua resultam do fato de que ela não é um corpo luminoso, e sim um corpo iluminado pela luz do Sol.

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Fases lunares

A face iluminada da Lua é aquela que está voltada para o Sol. A fase da lua representa o quanto dessa face iluminada pelo Sol está voltada também para a Terra. Normalmente os astrônomos definem a fase da Lua em termos de número de dias decorridos desde a Lua Nova (de 0 a 29,5) e em termos de fração iluminada da face visível (0% a 100%).

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Lua Nova

Quando a Lua é nova dizemos que ela está em conjunção com o Sol. Nessa ocasião os raios solares atingem a Lua "por trás" e, na Terra, nada vemos, pois os dois astros estão na mesma direção. Neste dia a Lua nasce às 6h da manhã e se 18h, aproximadamente. É a única ocasião em que pode ocorrer um eclipse solar. Durante os dias subsequentes, a Lua vai ficando cada vez mais a leste do Sol e, portanto, a face visível vai ficando crescentemente mais iluminada a partir da borda que aponta para o oeste, até que aproximadamente 1 semana depois temos o Quarto-Crescente, com 50% da face iluminada.

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Lua Quarto-crescente

Cerca de sete dias e meio depois a Lua deslocou-se 90° em relação ao Sol e está na quadratura ou primeiro quarto. É o quarto-crescente. A Lua nasce ao meio-dia e se põe à meia-noite, aproximadamente. Seu aspecto é o de um semicírculo voltado para o Oeste, assim, visto do hemisfério Sul, sua aparência lembra a letra "C", de crescente. Após esse dia, a fração iluminada da face visível continua a crescer pelo lado voltado para o oeste, até que atinge a fase Cheia.

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Lua Cheia

Passados 15 dias da lua nova dizemos que a Lua está em oposição ao Sol. É Lua Cheia. Os raios solares incidem sobre o nosso satélite verticalmente e a Lua assume a forma de um disco prateado, refletindo para a Terra cerca de 7% da luz que recebe do Sol. Essa é a pior ocasião para observá-la ao telescópio. A Lua Cheia é visível durante toda a noite, nascendo por volta das 18h e se pondo às 6h da manhã. Somente nessas noites ocorrem os eclipses lunares. Nos dias subsequentes a porção da face iluminada passa a ficar cada vez menor à medida que a Lua fica cada vez mais a oeste do Sol; o disco lunar vai dia a dia perdendo um pedaço maior da sua borda voltada para o oeste. Aproximadamente 7 dias depois, a fração iluminada já se reduziu a 50%, e temos o Quarto-Minguante.

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Lua Quarto-minguante

A Lua está a oeste do Sol, que ilumina seu lado voltado para o leste. A Lua nasce meia-noite e se põe meio-dia. O quarto-minguante é também conhecido como quarto-decrescente e visto do hemisfério Sul a Lua realmente lembra a letra "D", de decrescente. A Lua está aproximadamente 90° a oeste do Sol, e tem a forma de um semicírculo apontando para o leste. Nos dias subsequentes a Lua continua a minguar, até atingir o dia 0 do novo ciclo.

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O intervalo de tempo médio entre duas fases iguais consecutivas é de 29d 12h 44 m (29,5 dias). Esse período é chamado mês sinódico ou lunação.

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Planeta duplo? Lua: 3500 km de diâmetro. Terra: 12700 km de diâmetro.

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Lado oculto da Lua A duração do período de rotação da Lua é igual ao do período de translação (27,3 dias) e, consequentemente, a Lua tem uma face sempre voltada para a Terra e outra que não é visível do nosso planeta: a face oculta da Lua. Rotação e translação demoram o mesmo tempo para serem completadas, porque, ao longo de bilhões de anos, a interação gravitacional entre a Terra e a Lua forçou essa sincronização. É o chamado acoplamento de maré.

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The dark side of the Moon!

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Eclipses

Um eclipse é um evento astronômico que acontece quando um objeto celeste se move para a sombra de outro. O termo eclipse é usado com mais frequência para descrever um eclipse solar e lunar. Entretanto, ele pode se referir a eventos além do sistema Terra-Lua.

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Eclipses solares

Os eclipses solares ocorrem quando a Lua, em seu movimento de translação em torno da Terra, passa à frente do Sol e cobre a luz, projetando um cone de sombra sobre a superfície terrestre. Nos locais que ficam essa sombra observa-se o eclipse total. A seu redor, onde existe uma zona de penumbra, o disco solar é parcialmente visível; nessa região, observa-se um eclipse parcial. Um eclipse do Sol só é visto no mesmo local da Terra a cada 360 anos (em média).

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Eclipses lunares

Os eclipses lunares ocorrem quando a Terra se posiciona entre a Lua e o Sol. Nessas condições a sombra da Terra cobre totalmente a Lua que, por não ter luz própria, perde seu brilho e deixa de ser vista. Os eclipses são totais ou parciais dependendo do quanto a Lua penetra no cone de sombra produzido pela Terra.

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Os eclipses lunares são menos frequentes do que os Sol, mas quando ocorrem são visíveis em grandes extensões do planeta Terra.

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As camadas da Lua têm composição similar as da Terra. Indicando que as duas tem uma origem comum.

Hipóteses de formação da Lua

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4 teorias: - Co-acreção: Terra e Lua se formaram ao mesmo tempo a partir da Nebulosa Solar. Falsificável: A Composição química dos dois mundos não são suficientemente similares. - Fissão: Lua era parte da Terra até se separar da mesma devido a sua rotação. Mas: Composição química não suficientemente similar; eixos de rotação da Terra e de revolução da Lua não são paralelos.

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- Captura: Lua se formou em outro lugar do cosmos e foi capturada pela gravidade da Terra. Mas: Composição química similar demais e a captura de um corpo tão grande é difícil de realizar. - Colisão: Lua era parte da Terra e foi separada da mesma por um impacto com algum objeto celeste do tamanho de Marte. (Theia)

A última, colisão, é vista como a mais provável.

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Efeito das Marés Marés são as alterações do nível das águas do mar causadas pela interferência gravitacional da Lua e do Sol (esta última com menor intensidade, devido à distância) sobre o campo gravitacional da Terra.

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Efeito das Marés o Por causa da rotação da Terra e da revolução da Lua, estas elevações se

propagam pela superfície da Terra, causanda marés altas a cada 12 horas e 25 minutos, e marés baixas entre as marés altas.

o As marés também acontecem com a crosta da Terra, elevando o chão por 10 cm durante maré alta.

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Efeito das Marés O Sol também aplica forças de maré na Terra, menores que as devidas à Lua. Quando Terra, Lua e Sol estão alinhados, durante lua cheia ou nova, estas forças amplificam as da Lua, causando marés extra altas e baixas, chamadas marés de sizígia (alinhamento) ou vivas. Durante os quartos crescente e minguante, elas reduzem as da Lua, causano marés de quadratura ou mortas.

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Efeito das Marés As marés se propagando pela Terra causam forças de fricção, que freiam a rotação da Terra, tal que a duração de um dia aumenta por 0.0016 s cada século. O momento angular perdido pela Terra é transferido pra Lua, aumentando a órbita desta, tal que ela se afasta da Terra por 3 a 4 cm cada ano, e a duração do mês aumenta (mas a uma taxa menor que a rotação da Terra). Teoricamente, isto continua até que a rotação da Terra e a revolução da Lua estejam sincronizadas. A chamada ressonância dos períodos. Naquele momento, a Terra ficará sempre com o mesmo lado voltado pra Lua. Visto da Terra, a Lua ficará sempre na mesma posição no céu. O dia e o mês durarão o mesmo tempo de 47 dias atuais.

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Isto já aconteceu com a Lua há um tempão, já que a Terra também aplica forças de maré nela, muito mais fortes. Por isso, a Lua sempre mostra o mesmo lado pra Terra. O outro lado, o lado oculto, ou negro ou escuro, só foi observado por um satélite em 1959. No Início a, Lua estava a 22 mil km da Terra. Atualmente, a distância evoluiu para 450 mil km.

Terra sobre o horizonte da Lua

O lado oculto da Lua

Efeito das Marés

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Caminhando na Lua O nosso satélite é o único corpo celeste visitado por humanos até agora. Primeira visita em 20/07/1969: Neil Armstrong, Edwin Aldrin e Michael Collins na espaçonave Apollo 11 6 visitas até dezembro 1972.

Desde então nunca mais voltamos.

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