Observando os céus: O movimento dos planetas

Somos curiosos. Gostamos de olhar para o céu estrelado, gostamos de falar sobre as estrelas e os mistérios dos céus, mas isso não vem de hoje. Desde as épocas antigas o ser humano tem curiosidade acerca do que está acima de nós, os mistérios que estão além da nossa visão limitada, os mistérios do espaço. Assírios, babilônicos, chineses e fenícios, já observavam os céus e graça a religião, a sua astronomia se desenvolvia e eles desenvolveram o sistema de calendário e sabiam as melhores épocas do ano para plantio e colheita. A astronomia só ganhou maior notoriedade na Grécia antiga, quando os gregos começaram a desenvolver estudos mais aprofundados nessa área. Um dos astrônomos mais importantes foi Hiparco de Nicéia (190 a.C – 120 a. C), ele é o ponto mediano entre a astronomia babilônica e Ptolomeu. Em sua vida de estudos, chegou a catalogar cerca de 800 estrelas no que ele chamava de grau de magnitude, que ia de 1 a 6, sendo 1 as estrelas mais brilhantes 6 as com menor brilho. Também calculou a distância da Terra a Lua.

O modelo do Sistema Solar proposto pelos gregos foi o modelo Geocêntrico, com a Terra no centro do Universo(para eles o Sistema Solar era o Universo completo) com a Lua, Sol e outros planetas fazendo o movimento circular ao redor dela. Sendo os planetas internos: Mercúrio e Vênus e os planetas externos: Marte, Júpiter e Saturno. Os planetas Urano e Netuno ainda não eram conhecidos porque não era possível vê-los a olho nu, sendo descobertos em 1781 e 1846 respectivamente. Ao redor do universo estavam as estrelas fixas. Muitos modelos foram propostos, como o de Filolau, mas o modelo geocênctrico se tornou o padrão quando se falava no Universo conhecido. Existia um problema que dava dor de cabeça nos astrônomos gregos, o movimento retrógrado do planeta Marte(aqui pode ser adicionada a figura e uma legenda explicando brevemente sobre o movimento). Eles não conseguiam explicar esse movimento que Marte e foi apenas no século II onde um astrônomo tentou explicar o movimento. Cláudio Ptolomeu(90 d. C. – 168 d. C. ) foi um cientista, astrônomo e geógrafo, ele escreveu o maior tratado da astronomia antiga, cunhado pelo nome que traduzido fica como “A Grande Coleção”, os árabes em contato com a obra usaram o prefixo Al que significa “máxima”, daí o que conhecemos hoje como Almagesto. Sua explicação para o movimento de Marte eram os epiciclos(podemos colocar mais uma imagem aqui) que eram círculos dentro de círculos e isso parecia explicar o movimento de Marte. Graças a isso, as explicações bíblicas estavam salvas com a Terra sendo o centro do Universo e a Igreja Católica adotou o modelo de Ptolomeu como o modelo correto a ser ensinado.

Quase no final do séc. XV nascia um dos que mudaria a história da astronomia para sempre, seu nome era Nicolau Copérnico, foi Cônego por pouco tempo e voltou a sua cidade natal para estudar e tornou-se matemático e astrônomo, propôs que a Terra não seria o centro do Universo e sim o Sol, colocando em xeque o modelo geocêntrico. Copérnico em seu livro “Das revolução das esferas celestes” ele escreveu que o movimento retrógrado dos planetas é explicado pelo movimento da Terra que gira ao redor do Sol. Com seus estudos e esse novo modelo de sistema de universo proposto, deu-se início ao que chamamos hoje de Revolução Copernicana. Anos depois um astrônomo explica de forma definitiva o movimento dos planetas, ainda sendo tido como movimentos circulares.

Johannes Kepler foi um dos nomes mais importantes no meio científico, propôs com base em estudos, juntamente com seu contratante Tycho Brahe, que os planetas se moviam em órbitas elípticas ao redor do Sol, com o Sol em um dos pontos(figura), o movimento elíptico dos planetas é quase circular por conta da sua excentricidade, sendo essa a primeira Lei de Kepler. Nas sua segunda lei propôs que o segmento que une o centro do Sol aos planetas varrem áreas iguais em intervalos de tempos iguais. No final do texto, existem dois vídeos, mostrando as leis de Kepler. Graças as observações de Brahe, Kepler conseguiu desenvolver suas leis e anos depois, Newton as explicou matematicamente. Antes de Isaac Newton, a concepção que se tinha era a de que as leis que regiam o movimento aqui na terra deveriam ser diferentes das que regem os movimentos dos planetas e corpos celestes em geral, porém Newton propôs que as leis do movimento deveriam ser as mesmas em ambos os casos, criando assim o que conhecemos por síntese Newtoniana.

Com base nesta síntese, Newton supôs que existe uma força que puxa os corpos em direção ao centro da terra. Generalizando esse pensamento, afirmou ainda que o mesmo tipo de força seria responsável por manter as órbitas dos planetas e satélites, passando a chamar esta força de gravidade. (Muitos contam que ele fez essa associação por causa que uma maçã caiu sobre sua cabeça, mais sabemos que ninguém faz ciência de maneira tão simples, desta forma trata-se apenas de um boato para deixar a história mais atrativa).

Porém Newton raciocinou além disso, sugerindo que da mesma forma que a terra atrai um objeto, o objeto atrai a terra. Desta forma concluiu que não só os planetas se atraem mutuamente, mais também todos os objetos que possuem massa exercem uma força de atração uns sobre os outros, logicamente os corpos que possuem muita massa (os planetas por exemplo) terão uma maior força de atração.

Desta forma ele enunciou a Lei da Gravitação Universal, afirmando que a força gravitacional é igual ao produto das massas de dois corpos dividido pelo quadrado da distância que os separa. Em outras palavras, quanto maior a distância menor será a intensidade dessa força (o contrário também é valido). Esta lei explicaria a interação entre corpos com determinadas massas, como por exemplo, a interação do movimento orbital dos planetas, do movimento da lua em torno da terra ou da queda de uma maçã de uma macieira em direção ao chão.

A partir da Lei da Gravitação as órbitas dos planetas em torno do sol deixam a forma de círculo, passando a ser elípticas (um formato quase oval). A força gravitacional garante que os corpos celestes permaneçam em movimento em torno de outros corpos, pois na ausência de forças naturalmente eles tendem a seguir um movimento retilíneo, porém a força gravitacional interfere nesse movimento em linha reta provocando um movimento agora orbital.

Concluindo, a Gravitação Universal é uma lei fundamental da Física para descrever o movimento de todos os corpos com massa. Atualmente possui uma aplicação moderna no cálculo de lançamentos de satélites artificiais. Graças a ela também podemos explicar os movimentos das marés, calcular massas de estrelas e planetas e classificá-los com base na sua área ocupada e por causa dos avanços nesta área podemos usufruir também de aparelhos com transmissão via satélite, dentre outras aplicações. Todo esse avanço tecnológico só foi possível através da contemplação do Universo durante os anos.

Foi a nossa curiosidade que nos trouxe até aqui.