Física do ensino fundamental · Grades 1–9

26O Sistema Solar

A Terra, você já sabe, dá uma volta por ano em torno do Sol. Mas será que ela viaja sozinha? Olhe para cima numa noite limpa: entre os brilhos fixos, algumas luzes fortes andam devagar de uma semana para a outra. Os antigos as chamavam de errantes; nós as chamamos de planetas — mundos girando em torno do mesmo Sol que nós.

26.1 Uma estrela, oito planetas

Definição 26.1 (Estrela)

Uma estrela é uma bola gigantesca de material incandescente que fabrica a própria luz — uma verdadeira fonte de luz. O Sol é uma estrela: a nossa estrela, perto o bastante para esquentar o nosso rosto. (As outras estrelas da noite ganham um capítulo só delas no ano que vem.)

Definição 26.2 (Planeta)

Um planeta é um mundo grande e redondo que viaja em torno de uma estrela e não fabrica luz nenhuma — vemos os planetas, como vemos a Lua, pela luz do Sol que eles devolvem. A Terra é um planeta.

Definição 26.3 (O Sistema Solar)

O Sistema Solar é o Sol junto com tudo o que viaja em torno dele: os oito planetas — em ordem: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno — mais as luas deles e uma multidão de rochas menores e bolas de gelo.

O Sol e os seus oito planetas, em ordem — desenhados ombro a ombro aqui, embora na verdade cada órbita fique muito, muito além da anterior.

Proposição 26.4 (Os hábitos dos planetas)

Os planetas têm hábitos organizados: cada um viaja em torno do Sol pela sua própria estrada quase circular, todos giram no mesmo sentido e todas as estradas ficam quase num mesmo plano — como anéis desenhados num mesmo tampo de mesa. E quanto mais longe do Sol está a estrada de um planeta, mais tempo ele leva para dar uma volta: Mercúrio dá a volta em $88$ dias, a Terra em um ano, o distante Netuno em $165$ anos.

Exemplo 26.5 (Planetas rochosos e gigantes gasosos)

Os quatro planetas de dentro — Mercúrio, Vênus, Terra, Marte — são bolas de rocha, pequenas e sólidas: mundos em que se poderia pisar. Os quatro de fora — Júpiter, Saturno, Urano, Netuno — são os gigantes: bolas enormes feitas quase só de gás espesso, sem chão nenhum onde pisar. Júpiter, o maior, engoliria mais de mil Terras; Saturno usa os seus famosos anéis brilhantes — incontáveis pedacinhos de gelo girando em volta dele como uma multidão de luas minúsculas.

Os rostos reais do Sol e dos seus oito planetas, fotografados por sondas espaciais (tamanhos e distâncias fora de escala; Vênus aparece como um mapa de radar — as nuvens dele escondem o chão). Fotos: NASA (domínio público). — o Sol, a nossa estrela

Exemplo 26.6 (Luas não são planetas)

A nossa Lua gira em torno da Terra, e não do Sol diretamente — então ela não é um planeta, e sim uma lua, uma companheira de planeta. Outros planetas têm luas próprias: Marte tem duas pequenininhas, Júpiter e Saturno têm dezenas cada um. Uma lua pertence ao seu planeta; o planeta pertence ao Sol.

26.2 O tamanho do longe

Método 26.7 (Um modelo em escala do Sistema Solar)

As distâncias entre os planetas são enormes — milhões de quilômetros. Para senti-las, construa um modelo em escala do Sistema Solar numa praça, encolhendo todos os tamanhos e todas as distâncias pelo mesmo fator:

deixe o Sol ser uma bola de futebol colocada no portão;
aí a Terra é um grão de pimenta — e, para colocá-lo no lugar certo, caminhe uns $30$ passos largos a partir da bola;
Mercúrio, uma cabeça de alfinete, fica a uns $12$ passos da bola; Júpiter, uma bolinha de gude, a uns $150$ passos; Netuno, uma continha, a uns $900$ passos — quase um quilômetro de distância!

Percorra o caminho a pé e sinta o que desenho nenhum mostra: o Sistema Solar é quase inteiramente espaço vazio, com mundos minúsculos muito distantes uns dos outros. Nesse modelo, um passo largo representa cerca de cinco milhões de quilômetros de espaço de verdade.

O modelo em escala: encolha o Sol até virar uma bola de futebol, e o Sistema Solar inteiro cabe numa praça — por pouco.

Exemplo 26.8 (Os errantes no nosso céu)

Vênus costuma ser a primeira “estrela” da noite, brilhando forte a oeste depois do pôr do sol — tão brilhante porque é a nossa vizinha mais próxima, embrulhada em nuvens brancas que devolvem a luz do Sol com generosidade. Marte brilha com um alaranjado fraco; Júpiter e Saturno brilham firmes e fortes. Observe um deles por algumas semanas contra as estrelas fixas: ele anda — é exatamente esse andar que deu aos planetas o nome antigo deles.

Observação 26.9 (Um retrato antigo, redesenhado)

Durante quase toda a história, as pessoas colocaram a Terra no centro de tudo, com o Sol, a Lua e os planetas girando em volta de nós. Os observadores atentos dos errantes descobriram que esse retrato rangia — os planetas às vezes andam para trás por um tempo, o que é difícil de explicar com a Terra entronizada no meio. O retrato com o Sol no centro, que você acabou de aprender, explicou as andanças de um jeito simples, e está entre as ideias mais ousadas que a humanidade já aceitou: a nossa casa não é o centro — ela é o terceiro planeta a partir do Sol.

26.3 Exercícios

Exercício 26.1 ★

Qual é a diferença entre uma estrela e um planeta? Qual dos dois é o Sol? E a Terra?

Solução

Solução de Exercício 26.1.

Uma estrela fabrica a própria luz; um planeta não fabrica nenhuma e viaja em torno de uma estrela, brilhando só pela luz do Sol que devolve. O Sol é uma estrela; a Terra é um planeta.

Exercício 26.2 ★

Recite os oito planetas em ordem a partir do Sol. Qual é o nosso?

Solução

Solução de Exercício 26.2.

Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno — o nosso é o terceiro, a Terra.

Exercício 26.3 ★

Quais planetas são pequenos e rochosos? Quais são os gigantes gasosos? Diga o maior de todos e o que tem os anéis famosos.

Solução

Solução de Exercício 26.3.

Rochosos: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte. Gigantes: Júpiter, Saturno, Urano, Netuno. O maior: Júpiter. Os anéis: Saturno.

Exercício 26.4 ★

Por que a Lua não é contada entre os planetas? Em torno de quem ela gira?

Solução

Solução de Exercício 26.4.

Ela gira em torno da Terra, e não do Sol diretamente — então é uma lua, companheira de um planeta, e não um planeta.

Exercício 26.5 ★

Mercúrio dá a volta no Sol em $88$ dias, a Terra em $365$ , Netuno em $165$ anos. Qual hábito dos planetas esses números mostram?

Solução

Solução de Exercício 26.5.

Quanto mais longe do Sol está a estrada, mais demorada é a volta: o próximo Mercúrio corre a volta depressa, o distante Netuno leva vidas inteiras.

Exercício 26.6 ★

No modelo em escala da praça, o que faz o papel do Sol, e a quantos passos fica a Terra? Do que o Sistema Solar é quase todo feito, em termos de espaço?

Solução

Solução de Exercício 26.6.

Uma bola de futebol faz o papel do Sol; a Terra (um grão de pimenta no modelo) fica a uns $30$ passos largos de distância. Em termos de espaço, o Sistema Solar é quase inteiramente espaço vazio.

Exercício 26.7 ★

Vênus brilha lindamente e, mesmo assim, não é estrela. De onde vem a luz dele? (Uma velha conhecida responde: pense na Lua.)

Solução

Solução de Exercício 26.7.

Do Sol: Vênus, como a Lua, só devolve a luz do Sol — e as nuvens brancas dele a devolvem com tanta generosidade que ele brilha mais que qualquer estrela de verdade no nosso céu do começo da noite.

Exercício 26.8 ★

Como você poderia descobrir, observando o céu por algumas semanas, que uma luz forte é um planeta e não uma estrela?

Solução

Solução de Exercício 26.8.

Observando-a contra os brilhos fixos por algumas semanas: um planeta anda devagar entre eles — ele erra pelo céu — enquanto as estrelas de verdade guardam os seus lugares nos desenhos do céu.

Exercício 26.9 ★

No modelo da praça, Júpiter fica a uns $150$ passos e a Terra a uns $30$ . Aproximadamente quantas vezes mais longe do Sol está Júpiter em relação à Terra?

Solução

Solução de Exercício 26.9.

$150 \div 30 = 5$ : Júpiter está cerca de cinco vezes mais longe do Sol que a Terra.

Exercício 26.10 ★★

Um colega desenha o Sistema Solar com os oito planetas bem juntinhos em volta do Sol, como no primeiro desenho do capítulo, e pergunta por que as sondas levam anos para chegar aos planetas de fora. Explique a ele com o modelo em escala da praça — sobre o que quase todos os desenhos do Sistema Solar mentem, e por que eles precisam mentir?

Solução

Solução de Exercício 26.10.

Quase todos os desenhos mentem sobre as distâncias: desenhada em escala, uma página que mostrasse a órbita de Netuno encolheria os planetas até virarem pontinhos invisíveis — então os artistas espremem as órbitas para conseguir mostrar os mundos. Na verdade — como o modelo percorrido a pé mostra — os planetas viajam num vazio imenso: até a luz e as sondas rápidas precisam atravessar centenas de “passos” de nada, e isso leva anos.

Exercício 26.11 ★★

Quando se acreditava que a Terra ficava no centro de tudo, qual enigma da observação do céu rangia contra esse retrato? Como pôr o Sol no centro dissolveu o enigma — e o que o novo retrato nos custou em orgulho?

Solução

Solução de Exercício 26.11.

Os errantes às vezes andam para trás em relação às estrelas durante semanas — algo desajeitado de explicar com tudo girando em volta de uma Terra entronizada. Com o Sol no centro, o andar para trás é uma simples ultrapassagem: a Terra, numa estrada interna mais rápida, passa por um planeta mais lento de fora, que então parece deslizar para trás. O custo: abrir mão do centro — aceitar que a nossa casa é o planeta número três.

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