LUA: CARACTERÍSTICAS, ESTRUTURA, ÓRBITA, FASES, MOVIMENTOS - ARTE - 2024

A Lua é o satélite natural da Terra, ligado a ela por atração gravitacional. Por ser a estrela mais próxima do nosso planeta, é a mais conhecida de todos e a primeira que a humanidade visitou. É um corpo rochoso com um raio de 1738 quilômetros, perto da metade do raio da Terra, enquanto sua massa é apenas 1/81 da massa da Terra.

Quanto à densidade média, é 3,3 vezes a da água, enquanto a densidade média da Terra é 5,5. E, claro, há sua gravidade, que é 0,17 vezes o valor da Terra.

Figura 1. Lua cheia. Fonte: Pixabay.

Em um modelo em escala com a Terra do tamanho de uma bola de basquete, a Lua seria uma bola de tênis e as duas teriam uma distância de cerca de 10 metros.

A distância real Terra-Lua de cerca de 385 mil quilômetros mais ou menos. Leva 1,3 segundos para que a luz que a Lua reflete do Sol chegue à Terra.

Outra característica significativa é que a Lua não tem atmosfera própria, dificilmente há vestígios de alguns elementos gasosos como hidrogênio, hélio, néon, argônio e outros em quantidades diminutas.

E um detalhe ainda mais impressionante é que a Lua sempre mostra a mesma face para a Terra. É porque seu período de rotação em torno de seu eixo é igual ao de sua órbita em torno da Terra: aproximadamente 27 dias.

Se houvesse alguma diferença entre os dois períodos, o lado oposto da Lua seria visível da Terra em algum ponto, mas este não é o caso e é devido ao efeito chamado acoplamento de maré. Este efeito será discutido com mais detalhes posteriormente.

Estrutura da Lua

Figura 2. Seção transversal da Lua mostrando sua estrutura de camadas e o raio aproximado de cada uma delas. Fonte: Wikimedia Commons. Bryan Derksen na Wikipedia em inglês A estrutura interna da Lua é conhecida graças aos sismógrafos instalados pelas missões Apollo. Os sismógrafos são dispositivos que registram os movimentos da Terra e os da Lua são capazes de registrar terremotos lunares, ondas produzidas pelo impacto de meteoritos.

A partir desses registros, a Lua é conhecida por ter a seguinte estrutura em camadas:

-Cardk, com aproximadamente 80 km de espessura, mais fino na face voltada para a Terra e mais grosso na face oposta, devido às forças das marés.

-Manto, com raio estimado em cerca de 1.300 km, composto principalmente por óxidos de ferro e magnésio.

-Núcleo, pequeno, com aproximadamente 587 km de raio, que por sua vez é composto por um núcleo sólido interno, um núcleo externo e um líquido mais uma camada semi-fundida circundante.

-A Lua carece de atividade tectônica, ao contrário da Terra, pois perdeu quase todo o seu calor interno, por esfriar muito rapidamente.

Superfície lunar

Figura 3. Imagem da superfície lunar do outro lado. Fonte: NASA via Wikimedia Commons.

A superfície lunar é coberta por uma poeira pegajosa e abrasiva chamada regolito. As áreas escuras que se distinguem são chamadas de mares, do latim "mare", embora não contenham água, mas lava solidificada.

Acredita-se que esses mares tenham sido causados ​​pelo impacto de grandes asteróides cerca de 4 bilhões de anos atrás, e que mais tarde foram preenchidos com lava fluindo de seu interior. O Mare Imbrium é o maior, com 1200 km de largura.

As áreas mais claras que podem ser vistas ao redor dos mares são regiões montanhosas com cadeias de montanhas que receberam os nomes da Terra, por exemplo, os Alpes e os Cárpatos.

É distinta a presença de numerosas crateras de todos os tamanhos, possivelmente causadas por impactos de pequenos asteróides e meteoritos. Eles têm o nome de pessoas famosas, por exemplo a cratera Copernicus.

Outra teoria sobre a origem das crateras lunares considera que elas têm origem vulcânica, embora a teoria da origem por meteoros tenha um maior apoio por parte dos astrônomos.

Também existem rachaduras profundas na superfície da Lua, cuja origem ainda não está totalmente clara, embora se acredite que venham de antigos fluxos de lava. Um exemplo é a fenda Hyginus, com duas ramificações no centro da qual está uma cratera com o mesmo nome.

As imagens tiradas pela nave espacial do lado que não podemos ver mostram uma superfície semelhante à do lado visível, embora com menos mares.

Órbita

Graças à atração gravitacional exercida pela Terra, a Lua segue uma órbita elíptica de pouca excentricidade de leste a oeste em torno de nosso planeta, de acordo com as leis de Kepler.

É por isso que a distância Terra-Lua indicada no início de 385 mil quilômetros, é uma distância média, embora devido à sua pequena excentricidade, a órbita seja quase circular. Ou seja, às vezes a Lua está mais próxima (perigeu) e outras vezes está mais longe (apogeu).

Além disso, não é uma órbita fixa, pois existem outras perturbações, como a atração gravitacional do Sol e dos outros planetas, que a modificam continuamente.

O plano que segue a órbita lunar não coincide exatamente com o que segue a órbita da Terra, mas está inclinado cerca de 5º. Durante uma revolução, a Lua está localizada cerca de 5º acima e abaixo do plano da órbita da Terra. Ambas as órbitas se cruzam em pontos chamados nós lunares.

A seguir está uma representação da Terra girando em torno do Sol e da Lua em torno da Terra:

Rotação síncrona

A Lua sempre mostra a mesma face para a Terra, portanto há um lado escuro que não pode ser visto daqui. A explicação é que a Terra e a Lua formam um sistema sob ação gravitacional mútua, mas a Terra tem uma massa maior.

Nesse caso, o corpo menor acopla seu movimento ao do corpo maior, ou seja, iguala seu período de rotação ao de translação.

Figura 4. Rotação síncrona da Lua e da Terra. Fonte: Wikimedia Commons Fernando de Gorocica O sistema Terra-Lua chegou a esse ponto por causa das forças das marés, assim como foi dito no início. E ao mesmo tempo acontece porque a atração gravitacional não é uniformemente "distribuída", já que a Terra e a Lua têm dimensões apreciáveis.

Em outras palavras, as partes de cada um deles mais próximas se atraem mais fortemente do que os extremos mais distantes, e essa diferença pode ser grande o suficiente para causar uma protuberância no planeta.

É assim que a Lua é responsável pelas marés da Terra, porque os oceanos "sobem" em resposta à atração gravitacional do satélite. Mas a crosta lunar também se deformou, dando origem a forças de atrito que fizeram com que seu período de rotação diminuísse gradualmente.

Este fenômeno é frequente entre um planeta e suas luas, por exemplo Plutão e seu satélite Caronte estão em rotação síncrona um com o outro.

O lado escuro da Lua

Há muito tempo, quando a Lua havia acabado de se formar, ela girava mais rápido em torno de seu eixo e estava mais perto da Terra do que está agora. Então, em algum ponto do início da história da Terra, deve ter se parecido com um enorme disco prateado iluminando o céu noturno.

Este hemisfério da Lua é sempre o mesmo, visto da Terra, como foi explicado. No entanto, uma metade da Lua sempre recebe luz do sol (e lá faz muito calor, cerca de 134 ºC) e a outra metade não, a menos que ocorra um eclipse. Mas essas metades não correspondem aos rostos que vemos daqui.

O hemisfério lunar que recebe a luz do sol é aquele que olha diretamente para ele, enquanto o outro fica escuro e muito frio, cerca de -153 ºC. A fina atmosfera lunar é responsável por essa grande variação de temperatura.

Esses hemisférios mudam à medida que a lua continua seu movimento de translação ao redor da Terra, de modo que a Lua inteira realmente recebe luz do Sol em algum ponto.

Fases da lua

Figura 5. Ilustração das fases da lua. Fonte: Wikimedia Commons. Orion 8.

Vista da Terra, a Lua passa por mudanças em sua parte iluminada por um período de cerca de um mês. São as chamadas fases lunares: lua nova, quarto crescente, lua cheia e quarto minguante, que se repetem continuamente na mesma ordem.

Na verdade, o tempo que a Lua leva para passar por todas as suas fases é de pouco menos de um mês. Esse período é chamado de lunação ou mês sinódico e dura 29 dias e 12 horas.

As fases da lua dependem da posição relativa entre a Lua, a Terra e o Sol. Vejamos:

Lua Nova

Em uma lua nova ou lua nova dificilmente é possível distinguir a lua, porque estando interposta entre a Terra e o Sol, o lado visível daqui não é iluminado.

Quarto Crescente

Então, ao longo do período de aproximadamente 7,4 dias, que é aproximadamente a duração de cada fase, a área iluminada aumenta gradativamente até atingir o primeiro quarto, onde metade do disco lunar é iluminada. Pode ser observado do meio-dia à meia-noite.

lua cheia

A área iluminada continua a aumentar após o primeiro quarto até atingir a lua cheia ou lua cheia, quando a Lua está atrás da Terra e o Sol a ilumina completamente de frente (figura 1). A Lua cheia pode ser vista desde o momento em que o Sol se põe até o nascer do sol, atingindo sua altura máxima à meia-noite.

Quarto Minguante

Finalmente, o tamanho da Lua diminui aos poucos, indo para um quarto minguante, quando novamente metade do disco é iluminada. Pode ser visto saindo por volta da meia-noite, até atingir sua altura máxima ao nascer do sol. Em seguida, continua diminuindo para iniciar um novo ciclo.

Deve-se notar que do hemisfério norte o movimento da luz vai da direita para a esquerda e no hemisfério sul ocorre o oposto.

Assim, podemos saber, por exemplo, se a lua está crescendo ou diminuindo. Se estiver em crescente, o lado direito da Lua é o que está iluminado no hemisfério norte e o lado esquerdo se está no hemisfério sul.

Movimentos da Lua: rotação e translação

A Lua faz uma órbita ou revolução completa ao redor da Terra em 27,32 dias, chamado de mês sideral (não deve ser confundido com o mês sinódico de 29 dias e 12 horas). Fá-lo a uma taxa de 1 km / s.

A diferença entre o mês sideral e o sinódico se deve ao fato de que enquanto a Lua traça sua órbita, a Terra avança 27º em seu próprio movimento translacional em torno do Sol. Quando isso ocorre, as posições relativas Sol-Terra-Lua passam a as mesmas.

Nosso satélite também realiza uma rotação em seu próprio eixo no mesmo período de tempo, devido à rotação síncrona.

Hovers

A Lua executa mais movimentos além da rotação em seu eixo e translação, que são considerados os movimentos principais. Além deles, tem os pairadores.

Librações são movimentos oscilatórios da Lua que nos permitem observar 59% de sua superfície, ao invés dos 50% esperados pelo fato de sempre oferecer a mesma face para a Terra. Eles são conhecidos desde a época de Galileu.

Composição

A Lua é rochosa e tem uma atmosfera muito fina. A presença de água líquida é descartada nos hemisférios lunares expostos alternadamente ao Sol, devido às altas temperaturas que ali são atingidas.

No entanto, nos pólos lunares existem crateras que não são atingidas pelo calor solar há milhões de anos. As temperaturas podem cair até -240ºC.

Lá as sondas enviadas pela Índia e pelos Estados Unidos conseguiram detectar água em forma de gelo.

Quanto à composição das rochas lunares, elas são abundantes em oxigênio: até 43%. Além disso, são estimados 20% de silício, 19% de magnésio, 10% de ferro, 3% de cálcio, 3% de alumínio, 0,42% de cromo, 0,18% de titânio e 0,12% de manganês. Prata e mercúrio também foram detectados na poeira lunar.

Mas, em vez disso, não há carbono, nitrogênio e hidrogênio livres, os elementos que constituem a matéria viva. E nas rochas lunares não há água, ao contrário das rochas terrestres, em cuja estrutura ela se encontra.

Treinamento

A teoria mais aceita pela comunidade científica é que a Lua teve sua origem em uma colisão entre a Terra e um objeto semelhante ou maior que Marte, chamado Theia, durante a formação do sistema solar.

Além de dar origem à Lua, a colisão com Theia mudou a inclinação do eixo de rotação da Terra e desestabilizou a atmosfera primitiva.

Essa teoria explica por que a Lua é menos densa que a Terra, já que a colisão com Theia rasgou parte de seu manto, cuja densidade é semelhante à densidade lunar. No entanto, não explica a existência do núcleo semi-fundido da Lua, que é conhecido por existir graças às informações sísmicas.

Outra teoria alternativa considera que a Lua se formou em outra parte do sistema solar e foi capturada pela gravidade da Terra em algum ponto.

A base para essas idéias é que as rochas lunares, embora contenham os mesmos elementos que as da Terra e sejam da mesma idade, têm muitas diferenças do ponto de vista químico.

Eclipses

Eclipse lunar

Figura 6. Eclipse da Lua. Fonte> Wikimedia Commons.

Os diâmetros aparentes do Sol, da Terra e da Lua são os mesmos vistos da Terra. Portanto, quando a Terra está entre o Sol e a Lua, é possível observar um eclipse lunar.

O eclipse lunar só pode ocorrer durante a lua cheia e quando cai na sombra da Terra, chamada de umbra. Desta forma, escurece, adquirindo uma tonalidade avermelhada ou alaranjada, dependendo das condições atmosféricas da Terra. Pode ser visto na seguinte imagem:

A Lua pode cair totalmente na sombra da Terra ou apenas em parte, no primeiro caso o eclipse é total e, caso contrário, é parcial. Eclipses parciais podem ser confundidos com uma fase da lua, até que o eclipse termine e a lua cheia nasça novamente.

Ao contrário dos eclipses do sol, os eclipses lunares podem ser vistos de qualquer lugar do mundo onde seja à noite e também podem durar várias horas.

Eclipse solar

Figura 7. Eclipses do Sol. Fonte> Wikimedia Commons.

Quando os discos do Sol e da Lua coincidem, vistos de algum ponto da Terra, ocorre um eclipse do Sol. A Lua parece passar na frente do Sol, para o que é necessário que esteja na lua nova, embora eclipses solares eles não ocorrem em toda lua nova.

Para que ocorra o eclipse solar, o alinhamento entre o Sol, a Terra e a Lua deve ser total, e isso não acontece o tempo todo, mas pelo menos duas vezes por ano, até um máximo de cinco. Quanto à duração, o tempo que o Sol permanece obscurecido é variável, da ordem de cerca de 8 a 10 minutos.

Eclipses do Sol podem ser totais, parciais ou anulares, dependendo se a lua cobre o Sol completamente ou em parte. No caso de eclipses anulares, o diâmetro relativo da Lua não é suficiente para cobrir completamente o Sol, deixando um anel luminoso deste visível. O seguinte é um eclipse solar total:

Eclipses totais do Sol são fenômenos celestiais impressionantes e fornecem uma oportunidade maravilhosa para estudar detalhes das camadas mais externas do Sol.

Influência na vida na Terra

A Terra e a Lua formam um dueto maravilhoso que influenciou a vida e a humanidade em particular desde o início dos tempos:

-Graças à Lua há estações.

-Cada ano a Lua se afasta cerca de 4 cm da Terra, o que ajuda a desacelerar a rotação da Terra e alongar os dias em alguns milésimos de segundo. Essa distância não é constante, pois depende muito da disposição das massas continentais e aquáticas da Terra, que, como sabemos, mudou muito desde a formação de ambas.

-Graças a esse alongamento dos dias, as plantas tiveram tempo suficiente para fazer a fotossíntese.

-Se a teoria do impacto com Theia for verdadeira, a atmosfera terrestre sofreu modificações que a tornaram mais apropriada para o surgimento de vida.

-A Lua serviu de guia durante o desenvolvimento da humanidade, por exemplo os agricultores, ainda hoje, usam as fases lunares para cultivar os campos.

-As marés oceânicas são produzidas graças à interação gravitacional entre a Terra e a Lua e são extremamente importantes para a pesca e o clima, além de serem fontes de energia.

Figura 8. Antigo moinho de marés em Huelva, Espanha. Fonte: Wikimedia Commons.

-Há uma crença popular de que a lua cheia influencia o humor das pessoas, tornando-as mais suscetíveis do ponto de vista psicológico neste período.

-A Lua serviu de inspiração para inúmeros romances e filmes de ficção científica, mesmo antes do início da corrida espacial.

Referências

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2. Geoenccyclopedia. Fases da lua. Recuperado de: geoenciclopedia.com.
3. Iglesias, R. La Luna: primeiro continente cósmico. Recuperado de: redalyc.org.
4. Oster, L. 1984. Modern Astronomy. Editorial Reverté.
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6. Wikipedia. Geologia da Lua. Recuperado de: es.wikipedia.org.
7. Wikipedia. Lua. Recuperado de: es.wikipedia.org.