Astronomia - Movimentos planetários - Rotação, translação, precessão e nutação

• Introdução aos movimentos celestes
• As leis de Kepler e Newton
• Aceleração gravitacional

Com as leis de Kepler estavam colocadas as bases para explicar toda a mecânica do Sistema Solar, bem como de qualquer sistema estelar convencional.

A lei da gravitação universal, de Newton, permitiu compreender e calcular as forças de atração existentes entre corpos celestes de diferentes massas e tamanhos. Partindo-se dela, completamos a compreensão e podemos calcular as acelerações gravitacionais de superfície, as velocidades de escape e as relações entre massa, períodos e raios orbitais de sistemas.

Sabemos que os planetas descrevem órbitas elípticas ao redor do Sol e que os satélites naturais de cada planeta também o fazem ao redor do planeta. Como estas órbitas são uma elipse, existirão momentos em que os corpos estarão mais próximos entre si e momentos em que estarão mais afastados.

Descrição e nomes dos movimentos

Quando Kepler descobriu isso, teve de dar nome aos dois pontos, pois até então se pensava que as órbitas eram circunferências. Sol em grego é hélios. Desta forma, o astrônomo alemão batizou os pontos para os casos em que pensamos em um planeta dentro de sua órbita ao redor do Sol:

Afélio é o ponto da órbita onde o planeta está mais longe do Sol (ponto A); e Periélio é o ponto da órbita onde o planeta está mais perto do Sol (ponto B).

Aproveitando o nome grego da Terra (geia), batizamos também os pontos para os casos em que estivermos estudando as órbitas entre a Terra e a Lua ou entre a Terra e outro planeta: Apogeu será a posição de maior afastamento entre os corpos; e Perigeu será a posição de maior aproximação entre os corpos.

Denominamos período o tempo que leva para o planeta completar uma órbita ao redor de sua estrela (ou que o satélite leva para orbitar seu planeta). No caso da Terra, ele vale aproximadamente 365 dias terrestres. Um ano terrestre (1 ano) valerá então cerca de 365 dias da Terra. Mais precisamente: 365 dias, 5 horas, 48 minutos e 45 segundos e meio, que é a duração do chamado ano trópico. Por isso, para corrigir a diferença, a cada quatro anos se adiciona mais um dia (ano bissexto).

É importante saber também que os planetas podem girar em torno do seu próprio eixo, no movimento a que chamamos de rotação. A cada rotação completa teremos um dia completo. Na Terra, esse dia tem aproximadamente 24 horas (mais precisamente: 23 horas, 56 minutos e 4 segundos).

Por esta definição, cada planeta terá um dia de duração própria, medida em horas, que dependerá de sua velocidade de rotação e de seu diâmetro.

Já o nome translação é dado ao movimento que a Terra e os outros planetas fazem ao redor do Sol ou ao redor do centro do sistema em que estão inseridos. Logo, temos que a Terra executa uma composição de movimentos: translação e rotação.

Existem ainda dois outros movimentos do planeta, menos pronunciados, que são a precessão e a nutacão. A precessão é o movimento cíclico em que o eixo de rotação terrestre descreve um cone, completado a cada 25.800 anos. A nutação é a oscilação do eixo terrestre em torno da posição média de sua órbita, causada por alterações cíclicas da órbita lunar. Cada oscilação é efetuada no período de 18 anos e 7 meses.

Planetas do Sistema Solar

O Sistema Solar possui oito planetas, que giram ao redor de sua estrela, gastando períodos (tempos) diferentes para finalizar uma órbita completa.

Quanto mais distante o planeta está do Sol, maior será o tempo gasto por ele para dar uma volta completa, pois terá de percorrer uma distância maior no espaço. Portanto, Mercúrio é o planeta que completa uma volta em menor tempo (88 dias terrestres). Já Plutão, um planeta-anão extremamente afastado do Sol, é o que tem o maior período entre todos (cerca de 248 anos terrestres).

Uma simulação das voltas dos planetas em torno do Sol pode ser encontrada no site Kids Astronomy.

Estudando a segunda lei de Kepler, observamos também que a velocidade de um planeta não é constante durante toda a sua trajetória orbital: próximo do Sol ele é um pouco mais veloz, ficando mais lento quando está mais afastado dele (no afélio).

As características gerais dos planetas de nosso Sistema Solar podem ser encontradas no site de astronomia e astrofísica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul.

Quem gira em torno de quem?

Galileu Galilei observou fatos que evidenciavam que a Terra era móvel e devia girar em torno do Sol, como Copérnico apresentou em seu modelo. Entretanto, ele não provou realmente isso, pois poderíamos admitir outros modelos que explicassem o que Galileu viu.

Apenas no século 19 foi provado, em termos físicos, que a Terra se movia. Isso foi feito utilizando-se a aberração da luz (descoberta por James Bradley). Quando um observador está em movimento, como é o caso de um observador na Terra olhando outros astros que estão no espaço, a luz observada sofre um desvio de frequência. Ao medir esse desvio, provamos que estamos em movimento.