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Sistema Solar: Terra, Lua e Sol
Ensino de Astronomia na UFABCRenato Dias da Cunha
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Nosso pálido ponto azul
Diâmetro equatorial: 12 756 km
Diâmetro polar: 12 713 km
Volume: 1,083x10^12 km^3
Massa: 5,972x10^24 kg
Distância do Sol: 150 milhões de km (1 AU)
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Condições ideais para a vida
Temperatura média: 15°C
- efeito estufa;
- água nos 3 estados;
- diversos habitats;
- zona habitável do Sistema Solar;
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- Terceiro planeta mais próximo do Sol;
- Mais denso;
- Quinto maior planeta;
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Composição atômica da TerraFerro (32,1%)
Oxigênio (30,1%)
Silício (15,1%)
Magnésio (13,9%)
Enxofre (2,9%)
Níquel (1,8%)
Cálcio (1,5%)
Alumínio (1,4%)
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PLANETAÁGUA?
- Oceanos cobrem cerca de 70% da superfície da Terra- É pouca água em comparação ao raio do planeta;
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1 – Toda água (esfera sobre o Estados Unidos Ocidental aprox. 1384 km de diâmetro)
2 – Toda água líquida fresca em lençóis freáticos, lagos, pântanos e rios ( esfera sobre o Kentucky, ap.272 km de diâmetro)
3 – Toda água de lagos e rios de água doce ( esfera sobre a Georgia, aprox. 56 km de diâmetro)
Informações retiradas da aula de 2018 do curso, da profa. Michelle
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A quantidade de água doce no
planeta corresponde a apenas 2,5% do
total de água na Terra.
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Atmosfera
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Composição química da atmosfera terrestre
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A gravidade influencia na disposição dos materiais, organizando-os por suas densidades. Como consequência temos camadas no interior da Terra.
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Alguns fenômenos naturais se devem por consequência das camadas internas da Terra:
- Terremotos
- Vulcões
- Formação de montanhas
- Movimentação dos continentes
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Campo magnético da Terra
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Consequências do campoBússola aponta para o norte geográfico pois se alinha com o campo (Imã gigante);
O campo deflete partículas de alta velocidade vindas do Sol;
Caso não houvesse essa proteção, seria impossível a comunicação por ondas de rádio, TV, internet etc;
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O que é a Aurora Boreal?O Sol emite partículas que ‘batem’ no campo magnético de proteção terrestre e são puxadas para os pólos. Quando elas entram na atmosfera, elas colidem com elementos que fazem acontecer as Auroras Boreais no Pólo Norte.
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Movimentos terrestres
Me chamou?
Isaac Newton
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Movimentos terrestres
Eu também!
Johannes Kepler
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Relembrando: Leis de KeplerA 1ª Lei descreve as órbitas dos planetas. Kepler propôs que os planetas giram em torno do Sol, em uma órbita elíptica, com o Sol em um dos focos.
A 2ª lei de Kepler assegura que o segmento (raio vetor) que une o sol a um planeta varre áreas iguais em intervalos de tempo iguais.
A 3ª lei de Kepler indica que o quadrado do período de revolução de cada planeta é proporcional ao cubo do raio médio de sua órbita.
Ex: Calcular o período de rotação de Urano ao redor do Sol sabendo que o planeta está a 19,14 AU de distância do Sol, e que a constante de Kepler é 1.
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Relembrando: Lei da Gravitação UniversalAs leis de Kepler só consideram o movimento;
Newton percebeu que a velocidade desses planetas varia em valor e direção;
Para isso, forças deveriam estar atuando nesses planetas.
Ex: calcular a força exercida entre a Terra e o Sol. Dados: r = 1,496x 10^8 km
massa da Terra = 5,972 × 10^24 kg; Massa do Sol = 1,98892 × 10^30 quilogramas;
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Chega de conta!
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Rotação
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DIA SOLAR Intervalo de tempo entre duas passagens consecutivas do Sol pelo Meridiano Celeste do lugar.O dia Solar varia ao longo do ano, e é maior que o dia Sideral.
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É o tempo desde que uma estrela que está numa posição, dá a volta toda à esfera celeste, e volta a estar na posição anterior. Isto demora 23:56h. Decorre do movimento de rotação.
DIA SIDERAL
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TRANSLAÇÃO
Ou Revolução é o movimento realizado pela Terra ao redor do Sol.Dura 365 dias 5h 48’ 50’’.
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TRANSLAÇÃOAo mesmo tempo que a Terra faz o movimento de rotação, ela realiza o movimento de translação que dura 365 dias 5h 48’ 50’’.
Devido essas “6h a mais”, a cada 4 anos temos um ano bissexto, ou seja, um ano com 1 dia a mais. Fazemos isso para “ajustar” nosso calendário com a translação da Terra.
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ÓRBITAExcentricidade da órbita da Terra: ϵ=0,0167
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Exemplo: Calcular a órbita do cometa Halley, dado a excentricidade 0,967
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Inclinação do eixo da Terra em relação ao eixo da eclíptica (por 23,5°);
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).
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A eclíptica é inclinada (por 23,5°) em relação ao equador celeste.
Por causa disso, o Sol fica no hemisfério sul de ~23/9 a ~20/3, e no norte na outra metade do ano.
Por isto, de março a setembro ele passa mais alto no céu no hemisfério sul, causando estações mais quentes e dias mais longos, e o oposto no hemisfério norte De setembro a março, é o oposto (Sol baixo no sul, etc.).
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SOLSTÍCIOSOcorre em junho e dezembro é o ponto mais distante entre o equador celeste e a eclíptica.
Enquanto em um hemisfério ocorre o de inverno, no outro ocorre o de verão.
Marca o início do verão ou inverno.
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EQUINÓCIOSOcorre em Março e Setembro, quando há o cruzamento entre os planos do equador celeste e da eclíptica.
Ambos os hemisférios da Terra encontram-se igualmente iluminados pelo Sol, e o dia e a noite têm a mesma duração.Marca o início da primavera ou do outono.
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A região do Equador recebe ao longo de todo o ano uma quantidade de radiação solar quase constante.
Por isso todas as estações são muito parecidas.
Em 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.
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A duração dos dias varia com a época do ano e com a latitude.
Devido à inclinação do eixo da Terra em relação à eclíptica, nos polos temos alguns fenômenos interessantes:
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Sol da meia noite: o Sol é visível por 24h ( datas próximas ao solstício de verão.)
Noite polar: O sol não nasce ( datas próximas ao solstício de inverno).
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SOLDistância média da Terra: 149.600.000 KMDiâmetro equatorial: 1.391.400 kmMassa: 1,98892 × 1030 Kg - 332 900 x TerraVolume: 1,412 × 1018 km3 -
1 300 000 x Terra
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O Sol possui 99,8% de toda a massa do nosso Sistema Solar.
O Sol é uma estrela, ele é como uma bola de gás (92,1% H e 7,8% He), mantida íntegra pela sua própria gravidade.
O Sol é a fonte de Energia da Terra.
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LUADiâmetro equatorial: 3474,8 KmVolume: 2,19X1010 Km³Massa: 7,34X10 22 Kg
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A Lua é o único satélite natural da Terra e o quinto maior do Sistema Solar.
A lua realiza o movimento de rotação e translação ao redor da Terra.
Assim como os outros planetas e satélites, a Lua apresenta uma órbita elíptica.
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Apogeu: 405.700 Km Perigeu: 363.100 km
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As forças gravitacionais da Lua e do Sol produzem um torque que tende a alinhar o eixo de rotação da Terra com o eixo da eclíptica, mas, como esse torque é perpendicular ao momento angular de rotação da Terra, seu efeito é mudar a direção do eixo de rotação, sem alterar sua inclinação.
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Por conta disso, os polos celestes não ocupam uma posição fixa no céu: cada um se move lentamente em torno do respectivo polo da eclíptica, descrevendo uma circunferência em torno dele com raio de 23,5°º. O tempo necessário para descrever uma volta completa é 25 770 anos. Caminho aparente do Polo Norte
celeste no céu
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a mesma coisa acontece com o ponto da primavera, causando o fato, de que os signos não coincidem mais com as épocas, naquelas o Sol está na constelação correspondente.
https://www.youtube.com/watch?v=qlVgEoZDjok
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FASES DA LUAAo longo do mês observamos que o formato da Lua no céu muda. Chamamos esse fenômeno de “Fases da Lua”.
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As fases da Lua são o resultado de como observamos, da Terra, a iluminação do Sol sobre a Lua ao longo do tempo. O ciclo completo dura 29 dias 12h 44’ 2,9’
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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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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.
A fase da Lua é definida em termos do número de dias decorridos desde a Lua Nova (de 0 a 29,5) e em termos da fração iluminada da face visível (0 a 100%).
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Nessa fase, a face visível da Lua não recebe luz do Sol, pois, vistos da Terra, os dois astros estão na mesma direção.
Durante o dia a Lua está no céu, próximo ao Sol. Durante os dias seguintes , a Lua vai ficando cada vez mais a leste do Sol e, portanto, a face visível vai ficando mais iluminada a partir da borda que aponta para o oeste.Os eclipses solares ocorrem nessa fase.
LUA NOVA
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QUARTO CRESCENTENessa fase, a Lua está no céu à tarde e no começo da noite e podemos vê-la como um semi-círculo com a parte iluminada voltada para o Oeste*.
Sol e Lua, vistos da Terra, estão separados por aprox. 90°.
Após esse dia a porção iluminada continua a crescer.
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Nessa fase 100% da face visível está iluminada, e a Lua fica no céu durante a noite.
Lua e Sol, vistos da Terra, estão em direções opostas.
Somente nesta fase ocorrem os eclipses lunares.
LUA CHEIA
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Nessa fase, a Lua está aproximadamente 90° a oeste do Sol, e aparece no céu no fim da noite e fica visível durante a manhã.
Vista da Terra a Lua se parece com um semi-círculo. No hemisfério Sul a Lua tem a parte iluminada voltada para o Leste.
QUARTO MINGUANTE
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O tempo entre duas fases consecutivas da lua é de aproximadamente 29,5 dias.Chamamos esse período de Mês Sinódico.
MÊS SINÓDICO
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MÊS SIDERAL
Tempo necessário para a lua completar uma volta em torno da Terra, em relação às estrelas e dura aproximadamente 27,32 dias.
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O LADO OCULTO DA LUA
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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 (***nem sempre é escuro)
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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Seis vistas ortográficas da Lua criadas a partir do novo mosaico global WAC. Do canto superior esquerdo para o inferior direito, a longitude central é 0 °, 60 °, 120 °, 180 °, 240 °, 300 °.Crédito: NASA / Goddard / Arizona State University.
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FORÇAS DE MARÉMarés 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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Por causa da rotação da Terra e da revolução da Lua, estas elevações se propagam pela superfície da Terra, causando marés altas a cada 12 horas e 25 minutos, e marés baixas entre as marés altas.
As marés também acontecem com a crosta da Terra, elevando o chão por 10 cm durante maré alta.
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Quando Terra, Lua e Sol estão alinhados, o Sol amplifica as forças da Lua sobre a Terra, causando marés extra altas e baixas, chamadas de sizígia (alinhamento) ou vivas.
Durante os quartos crescente e minguante, as forças são menores, e causam as marés de quadratura, ou mortas.
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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 a cada ano, e a duração do mês
aumenta (mas a uma taxa menor que a rotação da
Terra).
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O efeito das marés é recíproco entre a Terra e a Lua. Como a Terra possui uma massa maior que a massa da Lua, ela causa uma força de maré muito maior na mesma. É muito provável que a sincronização dos períodos de rotação e translação da Lua tenham ocorrido devido esse efeito.
Por outro lado, isso implica que a interação entre esses dois corpos
faz com que a velocidade de rotação da Terra diminua,
aumentado a duração de um dia por 0,0016s a cada século, e
consequentemente a distância entre a Terra e a Lua aumentam a
uma taxa de 4 cm/ano por causa da conservação do momento
angular.
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Teoricamente, isto continua até que a rotação da Terra e a revolução da Lua estejam sincronizadas. A chamada ressonância dos períodos.
Neste 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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ECLIPSES Um eclipse é um evento astronômico que acontece quando um objeto celeste se move para a sombra de outro.
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O diâmetro do Sol é de cerca de 1 400 000 km. O diâmetro da Lua é aprox. 3500 km. Portanto, o diâmetro solar vale cerca de 400 vezes o diâmetro lunar.
Mas o Sol também está cerca de 400 vezes mais longe de nós do que a Lua.
Dessa coincidência resulta o fato de que ambos os astros, vistos da Terra apresentam o mesmo tamanho aparente
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PRECESSÃO DO EIXO DA TERRA
A Terra não é perfeitamente esférica: ela é achatada nos polos e bojuda no equador.
O plano do equador terrestreestá inclinado em 23,5° emrelação à eclíptica e 5° emrelação ao plano da órbita lunar.
![Page 77: Sistema Solar: Terra, Lua e Sol - WordPress.com · Halley, dado a excentricidade 0,967. Inclinação do eixo da Terra em relação ao eixo da eclíptica (por 23,5°); ... A Lua é](https://reader030.fdocumentos.tips/reader030/viewer/2022040103/5e79fc18f928253e4e3c7810/html5/thumbnails/77.jpg)
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.
ECLIPSES SOLARES
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Nos locais que ficam dentro dessa 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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![Page 81: Sistema Solar: Terra, Lua e Sol - WordPress.com · Halley, dado a excentricidade 0,967. Inclinação do eixo da Terra em relação ao eixo da eclíptica (por 23,5°); ... A Lua é](https://reader030.fdocumentos.tips/reader030/viewer/2022040103/5e79fc18f928253e4e3c7810/html5/thumbnails/81.jpg)
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.
ECLIPSES LUNARES
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![Page 83: Sistema Solar: Terra, Lua e Sol - WordPress.com · Halley, dado a excentricidade 0,967. Inclinação do eixo da Terra em relação ao eixo da eclíptica (por 23,5°); ... A Lua é](https://reader030.fdocumentos.tips/reader030/viewer/2022040103/5e79fc18f928253e4e3c7810/html5/thumbnails/83.jpg)
Os eclipses lunares são menos frequentes do que os solares, mas quando ocorrem são visíveis em grandes extensões do planeta Terra, mais da metade.
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Os eclipses ocorrem nos períodos em que há a intersecção dos planos da eclíptica e do plano orbital da lua, e essa intersecção, chamada linha dos nodos, coincide com a linha Sol-Terra.Esses períodos duram de 1 a 2 meses, dando tempo para que ocorram 2 ou 3 eclipses (Lunar ou Solar, muitos parciais).
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O tempo entre dois desses períodos é de aproximadamente 173 dias, devido à precessão do eixo da revolução da Lua ser de 18 anos e 11 dias.
Este período recebe o nome de saros, e depois dele a sequência de eclipses ( geralmente 41 solares e 29 lunares), se repete.
Quaisquer dois eclipses separados por um ciclo de Saros compartilham
geometrias muito similares. Eles ocorrem no mesmo nó com a Lua
quase na mesma distância da Terra e na mesma época do ano. Como o
período de Saros não é igual a um número inteiro de dias os eclipses
subsequentes são visíveis de diferentes partes do globo.
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O deslocamento extra de 1/3 de dia significa que a Terra deve girar mais ~ 8 horas ou ~ 120° a cada ciclo. Para os eclipses solares, isso resulta no deslocamento de cada caminho sucessivo do eclipse em aproximadamente 120º para oeste. Assim, uma série Saros retorna para aproximadamente a mesma região geográfica a cada 3 saroses (54 anos e 34 dias).
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