O sistema solar

Os astros do Sistema Solar, principalmente o Sol, estão muito presentes em nosso cotidiano. A maneira como medimos o tempo, a nossa percepção visual e a nossa própria existência estão diretamente ligadas às condições existentes no sistema solar. A nossa visão está adaptada ao tipo de radiação eletromagnética – luz visível - que é capaz de penetrar a nossa atmosfera. Essa radiação é também a mais emitida pelo Sol. A escala de tempo que utilizamos em nosso cotidiano é baseada nos ciclos do Sol e da Lua. Até mesmo a energia encontrada na superfície terrestre é, em sua maior parte, proveniente do Sol. Uma das questões fundamentais da humanidade é entender o Universo que a cerca e do qual faz parte.

O Sistema Solar, até a poucos séculos, constituía todo o Universo conhecido. Tem menos de 400 anos a noção de que as estrelas que vemos no céu são astros similares ao Sol; mas muito mais distantes. Como já foi dito, a observação do céu noturno, ainda na Antiguidade, mostrou ao Homem que alguns astros se movimentam contra um fundo de "estrelas fixas". Esses objetos celestes foram chamados planetas, isto é, astros errantes, pois planeta vem do grego e significa errante. São eles: a Lua, Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno. Hoje o significado da palavra planeta é diferente, e não mais chamamos a Lua de planeta. Mas, o que é a Lua? E o que são os hoje chamados planetas?

O Sistema Solar inclui o Sol e os planetas, mas abrange bem mais do que isso. Como podemos definir o que é e como é composto o sistema solar? No Universo, a distribuição e hierarquia dos objetos são regidas basicamente pela força gravitacional. Como o Sol é formado por uma grande quantidade de matéria concentrada em uma região relativamente pequena, ele é um foco de atração que reúne em torno de si vários corpos (planetas, asteróides, cometas, etc.). Assim, uma das definições para o sistema solar é:

O conjunto de todos os corpos (ou matéria) cujo principal centro de atração é o Sol.

Ela não é a única, porém, é a mais lembrada, pois também serve para outros sistemas planetários. Agora vamos considerar, por exemplo, a Terra e a Lua. Sabemos que é a força gravitacional que as mantém unidas, mas, se a força é de atração e na direção da linha que une os seus centros, por que, então, esses dois corpos não colidem? Isso acontece devido à rotação. A quantidade de rotação de um corpo com relação a um ponto é medida por uma grandeza chamada momento angular. A maior parte da massa do sistema solar está concentrada no Sol (99,86%). Já o seu momento angular está quase todo distribuído nos planetas (a melhor explicação para esta diferença é que o Sol tenha perdido seu momento angular através de seu campo magnético). Estes giram em torno do Sol no mesmo sentido que o Sol gira em torno de si mesmo, ou de seu eixo. Falando em linguagem astronômica, o sentido de rotação do Sol é o mesmo da translação dos planetas. Esse sentido é chamado prógrado.

Mas nem todos os planetas rotacionam (giram em torno de si mesmos) nesse mesmo sentido. O sentido de rotação de Vênus e Urano é contrário ao sentido prógrado, isto é, a rotação desses corpos é retrógrada.

No parágrafo anterior dissemos que os planetas giram em torno do Sol. Isto não é absolutamente correto. Os planetas giram em torno do centro de massa do sistema solar. Aliás, o próprio Sol, além de sua rotação, também translada em torno desse centro de massa. Em algumas configurações de distribuição dos planetas no sistema solar, o centro de massa do sistema solar pode estar a uma distância de dois raios solares do centro do Sol. Porém, na maior parte dos casos essa distância pode ser desprezada e o Sol pode ser considerado o centro do sistema solar.

Outra característica do sistema solar é a de que as órbitas dos planetas estão aproximadamente em um mesmo plano, que é o mesmo do equador do Sol; as órbitas são, também, quase circulares. Essas informações são importantes, não apenas para caracterizar o sistema solar, mas também porque devem ser reproduzidas pelos modelos que tentam explicar a sua formação. Nas últimas décadas, as missões espaciais produziram um grande avanço no conhecimento sobre o sistema solar. Foram elas que proporcionaram grande parte do que será apresentado nas próximas seções.

O SOL

Como já foi mencionado, o Sol é o centro gravitacional do sistema solar. Em torno dele orbitam os outros corpos, e é ele que mantém o sistema coeso. Mas, o que é o Sol? O Sol é uma estrela. Dentre as estrelas existentes no Universo, o Sol pode ser classificado como uma estrela típica, das mais comuns que existem no Universo. Por ser uma estrela, o Sol é uma fonte de energia na forma de radiação eletromagnética e partículas velozes (o vento solar). De toda energia existente na superfície da Terra, a maior parte é proveniente do Sol que fornece 99,98% dela. O brilho dos corpos do sistema solar é constituído, basicamente, pela reflexão da luz solar em sua superfície. O Sol é uma massa que se mantém coesa pela sua própria força de gravidade. O mesmo ocorre com os planetas. Por que a diferença, então? A resposta é que o Sol possui uma massa muito grande. Quão grande? Grande o suficiente para que a contração provocada pela força da gravidade torne tão altas as densidades e temperaturas em seu centro que passam a ocorrer as reações de fusão nuclear, com enorme produção de energia. É esse processo que caracteriza uma estrela e que não ocorre nos planetas.

Sua massa é composta por 73% de hidrogênio, o primeiro elemento químico da tabela periódica, e também o mais abundante no Universo. O restante é constituído basicamente por hélio. Apenas o,1% da massa do Sol é composta por elementos mais pesados.

É no núcleo solar, com sua altíssima temperatura, que ocorrem as reações nucleares de produção de energia. Essa energia é transportada até a superfície através de camadas que envolvem o núcleo, denominadas envoltórios. Na camada logo abaixo da superfície solar ocorre o processo de convecção do gás que aflora à superfície. A convecção é uma das formas pelas quais a energia é transportada de um local para outro. As porções mais internas do gás, aquecidas pela radiação que vem do núcleo, expandem-se e sobem até a superfície, onde perdem energia e esfriam. Ao esfriarem, tornam-se mais densas e pesadas, voltando a descer. É devido a esse processo, chamado convectivo, que a superfície do Sol apresenta-se coberta por grãos.

Observando-se a superfície solar com grande ampliação os padrões de granulação se assemelham às bolhas de gás quente transportando a energia do interior para a superfície.

FORMAS DE TRANSPORTE DE ENERGIA

Existem três formas de transportar-se energia: por condução, convecção e radiação.

CONDUÇÃO

Quando a sua mão se aquece ao segurar uma chapa de metal quente, a energia está sendo transportada por condução da chapa para sua mão.

CONVECÇÃO

Quando você esquenta um bule de água para fazer café, inicialmente a energia é transmitida através da água pelo modo condutivo. Porém, em um dado momento, a água de baixo fica muito mais quente que a da superfície e a condução sozinha não dá conta do transporte. Daí a água começa a ferver, isto é, bolhas de água quente sobem do fundo para a superfície. Nesse ponto, temos o transporte convectivo de energia.

RADIAÇÃO

Uma outra maneira de transportar energia é através da radiação. Vamos voltar ao exemplo da chapa de 

metal quente. Você também pode aquecer a sua mão sem encostar na chapa. Colocando sua mão perto de um ferro quente, você pode sentir o seu calor. Nesse caso, é a radiação que transporta o calor do ferro para sua mão.

A energia que recebemos do Sol é transmitida de forma radiativa, também. O Sol encontra-se a uma distância média de 150 milhões de quilômetros da Terra. Isso equivale a cerca de 8 minutos-luz, isto é, a luz do Sol demora esse tempo para chegar à Terra. A segunda estrela mais próxima é Próxima Centauri, que se encontra a uma distância 270 mil vezes maior, assim sua luz demora 4 anos e 4 meses para chegar até nós! Pela sua proximidade, podemos estudar o Sol melhor do que qualquer outra estrela do Universo.