4 de julho: Você sabia que hoje estamos mais longe do sol?

Nascer do sol visto do espaço (Fonte: pixabay)

Hoje, o tamanho aparente do Sol visto daqui na Terra é o menor possível. Duvido que você tenha notado. Eu não percebi. A diferença é mínima. Mas existe, e só pode ser determinado com instrumentos mais precisos. No “globo ocular”, não há como.

Antes de você me perguntar: “O sol encolheu?”, Garanto a você e a todos os leitores que não. De fato, o Sol ainda tem o mesmo diâmetro estelar de cerca de 1.392.700 km, o qual, visto daqui na Terra, parece estar em torno de 0,5 graus. O menor tamanho aparente do Sol hoje se deve ao fato de a Terra estar passando mais longe dele. Isso acontece anualmente e sempre no início de julho.

Estás interessado? Eu explico o seguinte tópico. Vem comigo?

Os planetas do Sistema Solar, incluindo a Terra, têm órbitas ovais.

A órbita da Terra em seu movimento de translação ao redor do Sol não é perfeitamente circular. Segundo Johannes Kepler (1571-1630), em sua Primeira Lei, também conhecida como Lei das Órbitas:

As órbitas dos planetas no Sistema Solar são elípticas, com o Sol colocado em um dos focos.

A ilustração a seguir, deliberadamente fora de escala e oval exageradamente, nos dá uma idéia do que é uma órbita elíptica com o Sol, não no centro, mas em uma posição excêntrica geometricamente chamada de foco da elipse.

As distâncias mínimas (d_min) e máximo (d_max) de um planeta para o Sol

O ponto de órbita de um planeta mais próximo do Sol é chamado periélio. Na posição diametralmente oposta, temos o ponto de distância máxima que conhecemos como afélio.

Hoje, às 8h35 (horário de Brasília), a Terra passou por seu afélio. A informação que eu respondo aqui vem de outro Astrocard produzido pelo professor. Irineu Varella, querido amigo das redes sociais e renomado astrônomo que sempre nos dá seu Astrocard super didático! Isso, novamente, eu recebi do prof. Irineu no Facebook.

Astrocard Irineu Gomes Varella (/ Fonte: Facebook)

Anualmente, no início de julho, a Terra tem seu passo apélico. Do outro lado de sua órbita ao redor do Sol, com seis meses de intervalo, no início de janeiro, a Terra tem seu caminho peri-helicoidal. Nisto Enviar, Também ilustrado com um Astrocard pelo prof. Irineu, destaco uma passagem periélica da Terra.

Mas tenha cuidado: não é por causa dessa distância máxima do sol que a temperatura ambiente aqui no Brasil é baixa! Lembre-se de que no Brasil e em todo o hemisfério sul do planeta estamos no inverno, um tempo de temperaturas médias baixas altamente esperadas e muito normais. No hemisfério norte, que fica no mesmo planeta que hoje se afastou do sol, no meio do verão, as temperaturas são altas.

O que causa as estações é a inclinação do eixo da Terra em relação ao plano orbital, que faz com que os raios do sol, dependendo da época do ano, alcancem um hemisfério mais diretamente que o outro. Nisto Enviar a partir de 2015 eu explico melhor a idéia das estações do ano. Neste outro Enviar Mais recentemente, quando o inverno de 2020 começou no hemisfério sul, também abordo essa questão emocionante.

Quão oval (estritamente falando, elíptica) é a órbita da Terra?

A órbita da Terra é um oval muito pequeno. Medimos o caráter oval de uma elipse pela grandeza geométrica “e” chamada excentricidade. Um círculo tem excentricidade zero (e = 0). A excentricidade da órbita da Terra é e = 0,0167086. Dessa forma, a órbita da Terra em torno do Sol é quase circular. Mas paramos em “quase”. A rigor, é uma elipse ligeiramente oval com o Sol ligeiramente deslocado do centro para um dos focos da elipse. A ilustração a seguir, comparada à ilustração analógica anterior, nos dá uma idéia melhor de quão pouco a órbita da Terra ao redor do Sol é oval.

As distâncias mínimas (d_min) e máximo (d_max) da Terra, em uma pequena órbita excêntrica, até o Sol

Se a órbita da Terra ao redor do Sol fosse mais oval, seria possível afastar-se mais do Sol ao passar pelo afélio e ficar muito mais próximo da nossa estrela ao passar pelo periélio. E isso pode causar mudanças significativas de temperatura a ponto de afetar o clima do planeta. Isso não acontece e, confirmando o que eu disse anteriormente, a razão para as quatro estações do ano está no fato de haver uma inclinação do eixo de rotação da Terra em relação ao plano orbital. Também pudemos notar a olho nu, ao longo do ano, mudanças graduais no tamanho aparente do sol.

Para lhe dar uma noção quantitativa, a distância média entre o Sol e a Terra mede aproximadamente 150 milhões de quilômetros.

Para calcular a distância mínima do Sol à Terra (em periélio), usamos:

E, para saber a distância máxima Sol-Terra (no afélio)), como hoje, usamos:

Nas expressões acima, a = 150.10^{6 6} km (150 milhões de km) é a distância média de Sol-Terra e e = 0,0167086 é a excentricidade orbital da Terra. Então podemos calcular:

No periélio: d_min = a. (1 – e) = 150 (1 – 0,0167086) = 150. (0,983214) = 147.10^{6 6} km (147 milhões de km);
Em afélio: d_max = a. (1 + e) = 150 (1 + 0,0167086) = 150. (1,0167856) = 152.10^{6 6} km (152 milhões de km).

Hoje, no início desta manhã de inverno, às 8:35 da manhã, passamos cerca de 152 milhões de quilômetros do Sol e, a partir de agora até o início de janeiro, vamos nos aproximar dele.

Vale ressaltar que, como a força gravitacional mutuamente atraente entre o Sol e a Terra depende do inverso do quadrado da distância entre os centros de massa de duas estrelas, quando a Terra se aproxima do Sol, para não cair sobre ele, tem sua velocidade aumenta gradualmente. Pelo contrário, quando se afasta do Sol, para não escapar para o espaço, a velocidade orbital do nosso planeta diminui. Hoje, exatamente quando passou pelo afélio, a velocidade orbital da Terra atingiu o menor valor possível.

Na prática, nosso planeta passa seis meses acelerando (entre afélio e periélio) e outros seis meses parando (entre periélio e afélio). A velocidade média da Terra em torno do Sol é de aproximadamente 30 km / s. E cresce / diminui muito pouco entre periélio e afélio, variando entre V_min = 29,3 km / s em afélio e V_max = 30,2 km / s no periélio.

Não sentimos os efeitos inerciais da aceleração / desaceleração do nosso planeta porque a variação de 30,2 – 29,3 = 0,9 km / s leva seis meses para ocorrer. Graças à gravidade, permanecemos colados e apoiamos o planeta, viajando sem problemas e sem solavancos, pelo menos do ponto de vista mecânico.

Se você quiser saber mais sobre a órbita da Terra, leia aqui (em PDF) o artigo “O problema de ensinar órbita terrestre”, escrito pelo prof. Dr. João Batista García Canalle, coordenador de OBA – Olimpíada Brasileira de Astronomia, publicada na Revista Física na Escola (volume 4, número 2, 2003), publicação oficial da SBF – Sociedade Brasileira de Física. O texto é muito agradável e ilustrativo.