A LUA (CIENCIAS,GEOGRAFIA)

Lua A Lua (do latim Luna) é o único satélite natural da Terra, situando-se a uma distância de cerca de 384.405 km do nosso planeta. Seu perigeu máximo é de 356.577 km, e seu apogeu máximo é de 406.655 km. Segundo a última contagem, mais de 150 luas povoam o sistema solar: Neptuno é cercado por 13 delas; Urano por 27; Saturno tem 60; Júpiter é o que tem mais até então e possui 64.

A ilustração da hipótese do impacto gigante que acredita-se ter formado a Lua.

A Lua terrestre não é a maior de todo o Sistema Solar - Ganimedes, uma das luas de Júpiter, é a maior   - mas nossa Lua continua sendo a maior proporcionalmente em relação ao seu planeta. Com mais de 1/4 do tamanho da Terra e 1/6 de sua gravidade, é o único corpo celeste visitado por seres humanos e onde a NASA (sigla em inglês de National Aeronautics and Space Administration) pretende implantar bases permanentes. Visto da Terra, o satélite apresenta fases e exibe sempre a mesma face (situação designada como acoplamento de maré), fato que gerou inúmeras especulações a respeito do teórico lado escuro da Lua, que na verdade fica iluminado quando estamos no período chamado de Lua nova.

Ilustração esquemática da estrutura interna da Lua.

Seu período de rotação é igual ao período de translação. A Lua não tem atmosfera e apresenta, embora muito escassa, água no estado sólido (em forma de cristais de gelo). Não tendo atmosfera, não há erosão e a superfície da Lua mantém-se intacta durante milhões de anos. É apenas afetada pelas colisões com meteoritos. É a principal responsável pelos efeitos de maré que ocorrem na Terra, em seguida vem o Sol, com uma participação menor. Pode-se dizer do efeito de maré aqui na Terra como sendo a tendência de os oceanos acompanharem o movimento orbital da Lua, sendo que esse efeito causa um atrito com o fundo dos oceanos, atrasando o movimento de rotação da Terra cerca de 0,002 s por século, e, como consequência, a Lua se afasta de nosso planeta em média 3 cm por ano.

A Lua fotografada por um telescópio doméstico de 180mm e ocular de 9mm usando uma câmera comum de 8 megapixels.

A Lua é, proporcionalmente, o maior satélite natural do nosso Sistema Solar. Sua massa é tão significativa em relação à massa da Terra que o eixo de rotação do sistema Terra-Lua encontra-se muito longe do eixo central de rotação da Terra. Alguns astrônomos usam este argumento para afirmar que vivemos em um dos componentes de um planeta duplo, mas a maioria discorda, uma vez que para que um sistema planetário seja duplo é necessário que seu eixo de rotação esteja fora dos dois corpos. Formação da Lua.

Lado visível da Lua.

A origem da Lua é incerta, mas as similaridades no teor dos elementos encontrados tanto na Lua quanto na Terra indicam que ambos os corpos podem ter tido uma origem comum. Nesse aspecto, alguns astrônomos e geólogos alegam que a Lua teria se desprendido de uma massa incandescente de rocha liqüefeita primordial, recém-formada, através da força centrípeta. Outra hipótese, atualmente a mais aceita, é a de que um planeta desaparecido e denominado Theia, aproximadamente do tamanho de Marte, ainda no princípio da formação da Terra, teria se chocado com nosso planeta. Tamanha colisão teria desintegrado totalmente o planeta Theia e forçado a expulsão de pedaços de rocha líquida.

Lado oculto da Lua.

Esses pequenos corpos foram condensados em um mesmo corpo, o qual teria sido aprisionado pelo campo gravitacional da Terra. Esta teoria recebeu o nome de Hipótese do grande impacto (Big Splash). Há ainda um grupo de teóricos que acreditam que, seja qual for a forma como surgiram, haveria dois satélites naturais orbitando a Terra: o maior seria a Lua, e o menor teria voltado a se chocar com a Terra, formando as massas continentais.

A Cratera Daedalus do lado escuro da Lua.

Geologia lunar O conhecimento sobre a geologia da lua aumentou significativamente a partir da década de 1960 com as missões tripuladas e automatizadas.            Apesar de todos os dados recolhidos ao longo de todos esses anos, ainda há perguntas sem respostas que unicamente serão contestadas com a instalação de futuras bases permanentes e um amplo estudo sobre a superfície da lua. Graças a sua distância da Terra, a Lua é o único corpo, junto com a Terra, do qual se conhece detalhadamente a sua geologia. As missões tripuladas Apollo contribuíram com a recoleção de 382 kg de rochas e amostras do solo, e as sondas automáticas soviéticas Luna cerca de 326 gr, dos quais seguem sendo o objeto de estudo para a compreensão sobre a formação de corpos celeste.

Esquema mostrando a influência da Lua nas marés terrestres.

Solo As explorações e os estudos do solo da Lua levaram os cientistas a concluir que a queda de meteoros em sua superfície desprotegida de atmosfera é a principal causa de seu solo ser esburacado  já que atmosfera pode frear ou diminuir a velocidade desses objetos, ao colidirem, razão pela qual abrem mais crateras contra a superfície lunar do que na terra.

Faces As partes mais próximas de um objecto em órbita em volta de um planeta sofrem uma atracção gravitacional maior deste (porque estão a uma menor distância dele) do que as mais distantes, ou seja, há um gradiente de gravidade. Isso faz com que se gere um binário que leva o objecto a acabar por ficar orientado no espaço de modo a que seja a sua parte com uma maior massa a ficar voltada para o planeta. É esse efeito que explica porque é que a Lua assume uma taxa de rotação estável que mantém sempre a mesma face voltada para a Terra. O seu centro de massa está distanciado do seu centro geométrico de cerca de 2 km na direcção da Terra. Curiosamente, não se sabe porquê, do lado voltado para a Terra a sua crosta é mais fina quanto à amplitude de relevo e é onde estão concentrados os mares - as zonas mais planas.

Uma das marcas deixadas em solo lunar pelas botas do astronauta Buzz Aldrin na missão Apollo 11 em 20 de julho de 1969.

As designações "continentes" e "mares" não devem ser entendidas com o mesmo significado que têm na Terra. Os continentes são escarpados e constituídos por rochas mais claras (anortositos), essencialmente formados por feldspatos, que reflectem 18% da luz incidente proveniente do Sol. Apresentam, em geral, um maior número de crateras de impacto e ocupam a maior extensão da superfície lunar. Os mares lunares não têm água, apresentam a sua superfície mais plana do que a dos continentes, fazendo lembrar a superfície livre de um líquido. São escuros, constituídos por basaltos, reflectindo apenas cerca de 6% a 7% da luz incidente. A formação dos mares, que são mais abundantes na face visível do que na face não visível (lado escuro), relaciona-se com os impactos meteoríticos. A superfície da lua possui várias crateras de impacto,  que se formaram quando asteroides e cometas colidiram na superfície lunar.

Há cerca de meio milhão de crateras com mais de um quilômetro na Lua.  A falta de uma atmosfera, o clima e recentes processos geológicos fazem com que asteroides consigam se chocar na Lua com muita facilidade, o que deixa a superfície lunar cheia de crateras. A maior cratera na Lua, que também tem a distinção de ser uma das maiores crateras conhecidas no Sistema Solar,  é a Cratera do Polo-sul Aitken. Ela está no lado escuro da Lua, entre o polo sul e o equador, e tem cerca de 2240 quilômetros de diâmetro. Crateras no lado visível da Lua incluem Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium e Mare Nectaris.

Superlua de 2011. Este fenômeno ocorre quando a Lua cheia coincide com o perigeu (o momento em que a Lua encontra-se mais próxima da Terra). Em 19 de março de 2011, a distância lunar ficou em 356.577 km.

Água Segundo descobertas recentes anunciadas pela NASA,  conseguidas graças à missão LCROSS (iniciais de Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, do inglês, Satélite de Observação e Sensoriamento de Crateras Lunares), foi confirmada a existência de água em estado sólido na Lua. O aparelho carregava um estágio do foguete Centaur, que atingiu a Lua com extrema força de impacto no dia 9 de outubro de 2009, nas proximidades do polo sul lunar. Um buraco de 30 metros de largura foi aberto, onde foram encontrados quase 100 litros de água congelada. Analisada pelo satélite LCROSS, a nuvem de vapor e poeira fina resultantes também revelou o local com fonte de grandes quantidades de hidrogênio. A experiência faz com que os cientistas acreditem na possibilidade de haver mais água espalhada por todo o subsolo lunar do que se poderia imaginar. O satélite natural da Terra agora começa a ser encarado seriamente como terreno para a construção de uma base espacial que serviria de apoio para missões tripuladas a outros planetas do Sistema Solar.

Marés As marés altas não ocorrem exactamente no alinhamento entre os centros da Terra e da Lua. Os altos correspondentes às marés altas são levados um pouco mais para a frente pela rotação da Terra. Como resultado disso, a força de atracção entre Terra e Lua não é exercida exactamente na direcção da linha entre os seus centros e isso gera um binário sobre a Terra que contraria a sua rotação (e atrasa a rotação da Terra por cerca de 0,002 segundos por século) e uma força de atracção sobre a Lua, puxando-a para a frente na sua órbita e elevando-a para uma órbita (afastando-se da Terra cerca de 3,8 cm por ano). Ou seja, há uma transferência líquida de energia da Terra para a Lua.

Eventualmente este efeito fará com que o alto da maré acabe por ficar exactamente alinhado com a linha Terra-Lua e a partir daí o efeito de travagem causado pelo binário acabará. Mas nessa altura a Terra fará uma rotação exactamente no mesmo tempo em que a Lua faz uma rotação em volta da Terra: a Terra mostrará sempre a mesma face à Lua. Como as marés originadas pela Terra na Lua são muito mais fortes, a rotação da Lua já foi travada de modo a ela nos mostrar sempre a mesma face, desaparecendo um binário que já terá existido. A mesma coisa aconteceu já à maioria dos satélites do sistema solar.

Exploração lunar No início da década de 1960 o presidente John F. Kennedy colocou como meta para os Estados Unidos o envio de um Homem à Lua antes do fim da década. Este desafio foi concretizado no projeto Apollo. Em 20 de Julho de 1969 Neil Armstrong tornou-se o primeiro Homem a caminhar na Lua. Existem grupos que duvidam deste evento, alegando ser a aterrisagem (alunissagem) na Lua transmitida pela televisão em um cenário montado, e todo o evento teria sido usado como propaganda do regime estadunidense durante a Guerra Fria.

A última missão tripulada norte-americana à Lua foi a Apollo 17, em dezembro de 1972. O veículo de exploração lunar (LRV - Lunar Roving Vehicle), comandado por Eugene A. Cernan, explorou por 33 quilômetros um vale da Lua, o Taurus-Littrow. Os astronautas, Cernan e Harrison H. Schmitt, exploraram a superfície da Lua, enquanto o terceiro membro da equipe, o comandante naval Ronald Ellwin Evans permanecia em órbita. A permanência da tripulação em solo lunar foi de 22 horas.

Trajectória lunar É tentador aceitar que a trajetória da Lua roda em volta da Terra de tal modo que por vezes anda para trás. Mesmo quando vemos uma representação da sua trajectória como a que se mostra na figura ao lado, a nossa percepção cria-nos uma ilusão: a Lua parece andar para trás. E, na verdade (mesmo nesta figura, em que a sua trajectória é representada como uma curva sinusoidal), ela avança sempre. A principal razão para essa ideia errada é o facto de nas representações do sistema solar, em que as trajectórias dos planetas são desenhadas do ponto de vista do observador posicionado no Sol ao passo que também é comum representar a trajectória da Lua do ponto de vista de um observador na Terra, o que é o observado, mas acontece que esse movimento diário é aparente devido à rotação da Terra em torno do seu eixo e não da Lua propriamente dito o que contribuiria com outro conceito errado que é a suposta existência de um lado escuro da Lua, quando na realidade é a face oculta.

De facto, como a força gravitacional do Sol sobre a Lua é 2,2 vezes mais forte do que a força da Terra sobre a Lua, a Lua descreve uma elipse de afastamento constante da Terra ao mesmo tempo que, devido a força gravitacional, ambos percorrem uma trajetória de translação deformada em espiral a volta do Sol. E a sua trajectória é sempre convexa: curva-se sempre na direcção do Sol. Não é esse o caso da maioria dos satélites artificiais, que fazem uma rotação em volta da Terra em menos de 2 horas. Mas a rotação da Lua em volta da Terra é umas 4 centenas de vezes mais lenta. A figura abaixo descreve melhor o que realmente acontece. É mais esclarecedor visualizar o movimento da Lua como se ela fosse uma mota que acompanha um automóvel (a Terra), ambos em movimento numa mesma estrada. A mota, uma vez por mês acelera e ultrapassa o automóvel pela direita e depois deixa-se ficar para trás pela esquerda. De facto, a Lua, quando fica para trás (quarto crescente) é acelerada pela atracção gravítica da Terra e quando se adianta (quarto minguante) é travada pela força de gravidade da Terra .

Tanto a Terra como a Lua estão em queda-livre em volta do centro de massa do sistema Terra-Lua (localizado dentro da Terra) que, por sua vez, está em queda-livre em torno do centro de massa do sistema Sol-Terra-Lua (localizado dentro do Sol). Por isso, podia ser mais esclarecedor e menos geocêntrico dizer que a Terra e a Lua rodam ligeiramente em torno do seu centro de massa comum, à medida que seguem a uma órbita comum em torno do Sol. Alguns astrónomos defendem aliás que o sistema Terra-Lua é um planeta duplo, já que a influência gravitacional do Sol é comparável com sua interação mútua.

A Lua e a trajectória da Terra Quando a Lua está em quarto minguante, a Lua está à frente da Terra. Como a distância da Terra à Lua é de cerca de 384404 km e a velocidade orbital da Terra é de cerca de 107 mil km/h, a Lua encontra-se num ponto onde a Terra vai estar daí a cerca de 3 horas e meia. Do mesmo modo, quando vemos a Lua em quarto crescente, ela encontra-se aproximadamente no ponto do espaço "onde nós estávamos" 3 horas e meia antes.

O brilho lunar O brilho da Lua, também conhecido como luar, não diminui para metade quando ela está em quarto. O seu brilho é apenas 1/10 do que ela tem quando está cheia. Isso deve-se ao relevo da Lua: quando ela está em quarto as partes mais elevadas projectam sombras nas partes menos elevadas e reduzem a quantidade de luz solar reflectida na direcção da Terra. Eclipses são fenômenos que ocorrem quando o Sol, a Terra e Lua estão alinhados. Eclipses solares ocorrem durante a lua nova, quando a Lua está entre o Sol e a Terra. Eclipses lunares ocorrem durante a lua cheia, quando a Terra está entre o Sol e a Lua. Eclipses acontecem quando a Lua alinha-se com o Sol e a Terra, mas devido à orbita elíptica dela de 6°, os eclipses não acontecem em cada lua cheia e nova.

Eclipse solar Eclipses solares ocorrem quando a lua está entre a Terra e o Sol, ocultando completamente a sua luz numa estreita faixa terrestre. Um eclipse do Sol pode ser visto apenas em um ponto da Terra, que move-se devido à rotação da Terra e da translação da Lua. A distância da Lua em relação à Terra determina a quantidade de luz que é coberta do Sol, bem como a largura da penumbra e escuridão total (mais ou menos cem quilômetros). Essa largura estará no máximo se a Lua aparece no perélio, na qual a largura pode atingir até 270 quilômetros. Eclipses totais do sol são eventos relativamente raros.

Apesar deles ocorrerem em algum lugar da Terra a cada dezoito meses, é estimado que eles recaem (isto é, duas vezes) em um dado lugar apenas a cada trezentos ou quatrocentos anos. Após um longo tempo esperando, eclipse total do Sol dura apenas alguns minutos, dado que a umbra da Lua move-se leste a mais de 1700 km/h. Escuridão total não dura mais que 7 minutos e 40 segundos. A cada milênio ocorrem menos que 10 eclipses totais do Sol que ultrapassam mais de 7 min de duração. A última vez que isso aconteceu foi em 30 de junho de 1973, e a próxima está a acontecer apenas em 25 de junho de 2150. Para os astrônomos, um eclipse total do Sol é uma rara oportunidade de observar a coroa solar (a camada externa do Sol). Normalmente, a coroa solar não é visível a olho nu devido ao fato que a fotosfera é muito mais brilhante do que a coroa solar.

O eclipse solar de 1999.

Eclipse lunar Um eclipse lunar ocorre quando a Terra está entre a Lua e o Sol, sempre durante a lua cheia. Ao contrário dos eclipses solares, que são vistos apenas em pequenas partes do planeta, o eclipse lunar pode ser visto de várias regiões. A Lua não desaparece completamente na sombra da Terra, mesmo durante um eclipse total, podendo então, assumir uma coloração avermelhada ou alaranjada. Isso é consequência da refração e da dispersão da luz do Sol na atmosfera da Terra que desvia apenas certos comprimentos de onda para dentro da região da umbra. Esse fenômeno também é responsável pela coloração avermelhada que o céu assume durante o poente e o nascente. De fato se nós observássemos o eclipse a partir da Lua, nós veríamos o Sol se pondo atrás da Terra.

Os eclipses lunares são classificados de acordo com a parte da Lua que é obscurecida pela sombra da Terra, e por qual parte da sombra da Terra ela está sendo obscurecida. Os eclipses penumbrais ocorrem quando a Lua entra na região de penumbra, o que resulta numa variação do brilho da Lua que dificilmente é notada; o eclipse parcial ocorre quando apenas parte da Lua é obscurecida pela sombra da Terra; o eclipse total, quando toda a face visível da Lua é obscurecida pela umbra assim deixando a Lua totalmente obscurecida e com a coloração meio marrom ou avermelhada; e um último tipo de eclipse lunar raro é denominado eclipse horizontal, que ocorre quando o Sol e a Lua, em eclipse, estão visíveis ao mesmo tempo no céu, sempre ou no nascente ou no poente.

Eclipse lunar