Eclipses do Sol
Como ocorrem os eclipses. Duração máxima de um eclipse. O último eclipse do milênio.
Aprendemos na escola que um eclipse do Sol acontece quando a Lua cobre o disco solar e um eclipse da Lua se dá quando a sombra da Terra oculta o disco lunar. Nessa seção especial vamos falar sobre os eclipses solares. Daremos algumas informações a mais, além das que você aprendeu no primário. É possível que mesmo quem já sabe muita coisa sobre os eclipses possa achar alguma novidade nesse relato.
Sombra e penumbra. Eclipse total e eclipse parcial do Sol.
Uma fonte de luz muito pequena (fonte “pontual”) projeta sombras de contornos bem definidos (A). Mas, se a fonte for “extensa”, isto é, se tiver volume apreciável, forma-se, em torno da sombra, uma região de lusco-fusco, que é chamada de penumbra (B). Pontos dessa região recebem luz de parte da fonte extensa, mas não de toda.
O Sol é uma fonte extensa. Veja que isso não se deve só ao fato dele ser grande. As estrelas são tão grandes quanto o Sol (ou até mais), mas estão tão longe que, para nós, aparecem como fontes pontuais de luz. Quando olhamos para o Sol, no crepúsculo, por exemplo, vemos um disco brilhante. O ângulo entre retas que partem de seu olho e passam por pontos diametralmente opostos do disco solar (chamado de “ângulo aparente”) vale, aproximadamente, 0,5°. Por uma feliz coincidência, o ângulo aparente do disco da Lua também vale, aproximadamente, 0,5°. A figura (B) tenta representar uma das raras ocasiões em que o Sol, a Lua e a Terra estão na mesma reta; isto é, quando se dá um eclipse solar. A Terra é representada como um plano e é evidente que essa figura está completamente fora de escala.
Dependendo da distância entre a Lua e a Terra, como veremos a seguir, é possível que a sombra da Lua alcance a Terra (B). Nesse caso, os habitantes que estão nos locais onde essa sombra se projeta presenciam um eclipse total do Sol. Quem está na zona de penumbra vê um eclipse parcial do Sol, com o disco da Lua cobrindo apenas parte do disco solar.
Pode acontecer, como veremos a seguir, que a Lua fique um pouco mais distante, de tal modo que sua sombra não chega a atingir a superfície da Terra (C). Nesse caso, não haverá eclipse total do Sol.
Veja, a seguir, quais são as condições para que um eclipse total do Sol aconteça. Vamos ver que essas condições decorrem de um grande golpe de sorte, onde os tamanhos dos astros e suas distâncias são exatamente o necessário para que possam haver eclipses, mesmo raros.
Condições necessárias para um eclipse total do Sol. O que é um eclipse anular.
A primeira condição para que aconteça um eclipse solar é, evidentemente, que os três astros, Sol, Lua e Terra estejam na mesma linha reta, com a Lua entre o Sol e a Terra. Portanto, só pode haver eclipse solar em dia de lua nova, com a Lua cortando a órbita da Terra. Como a órbita da Lua é inclinada em relação à órbita da Terra, essa condição só é satisfeita, no máximo, poucas vezes por ano. Veremos mais sobre isso, na próxima seção.
Antes disso, queremos comentar que os eclipses totais do Sol só acontecem por conta de uma feliz coincidência. Acontece que a órbita da Lua em redor da Terra não é circular; é uma elipse. Por conta disso, a distância da Lua à Terra varia de 356.000 km (perigeu) a 399.100 km (apogeu). Se a órbita da Lua fosse circular, com um raio igual à média entre esses valores, 378.000 km, não haveria eclipse total do Sol pois o disco
lunar nunca cobriria por inteiro o disco solar (A).
O ângulo aparente médio do disco solar é da ordem de 0,53°. O ângulo do disco lunar, se a Lua estivesse sempre a uma distância de 378.000 km, isto é, se sua órbita fosse circular, seria de 0,528°. Com esse valor, o cone de sombra da Lua chegaria perto mas não alcançaria a superfície da Terra, e nunca haveria um eclipse total do Sol (A). Mas, para nossa sorte, a órbita da Lua é elíptica e sua distância é de apenas 356.000 km, quando ela está em seu ponto mais próximo da Terra. Se, exatamente nesse dia, o Sol passar por trás da Lua, temos um eclipse solar total (B).
Assim mesmo, o diâmetro da sombra da Lua sobre a superfície da Terra é de, no máximo, 268 quilômetros, nas condições mais favoráveis. Ao se deslocar, a sombra varre uma faixa que tem, no máximo, essa largura. São poucos os locais da Terra cobertos pela sombra da Lua enquanto ela se desloca pela superfície do globo terrestre.
Se houver um alinhamento exato dos três astros em uma ocasião em que a distância da Lua à Terra seja tal que o cone de sombra não chegue à superficie, haverá o que se chama de eclipse anular. O disco da Lua passa exatamente na frente do disco solar mas não consegue cobrí-lo por inteiro. Esse também é um belo espetáculo, mas igualmente raro.
Duração máxima de um eclipse total do Sol. Quantos eclipses podem ocorrer a cada ano.
Os babilônios já sabiam que os eclipses se repetem a cada 18 anos, mais ou menos. Eles chamavam esse intervalo de saros, que significa “repetição”. Qual a razão para ocorrer esse ciclo? Esse é o tempo necessário para haver coincidência entre dois ciclos do movimento da Lua em sua órbita. Cada um desses ciclos é chamado de “mês”:
1) O mês sinódico é o intervalo entre duas fases iguais da Lua. Por exemplo, é o tempo entre duas luas novas sucessivas. Vale 29,5306 dias. É o tempo gasto pela Lua em uma volta completa em redor da Terra.
2) O mês draconítico é o intervalo entre duas passagens sucessivas da Lua pelo plano da órbita da Terra, chamado de eclíptica. Se os pontos onde a Lua corta a eclíptica fossem fixos (chamados de “nodos”), esses dois tipos de meses coincidiram. No entanto, os nodos se deslocam com o tempo, e, por causa disso, o mês draconítico vale 27,2122 dias.
Para que haja eclipse do Sol, a Lua deve ser nova, isto é, deve estar entre o Sol e a Terra e, ao mesmo tempo, deve estar cortando a eclíptica. Em outras palavras, o tempo entre dois eclipses solares sucessivos deve ser um número inteiro de meses sinódicos e um número inteiro diferente de meses draconíticos. Isto é, devemos ter:
29,5306 X = 27,2122 Y
onde X e Y são inteiros. Basta achar, portanto, dois inteiros que reproduzam a fração 27,2122 / 29,5306. Um par de inteiros que cumpre essa tarefa com boa precisão é X = 223 e Y = 242. Isto é, o saros dura 223 meses sinódicos e 242 meses draconíticos. Isso dá 6.585,32 dias, ou 18 anos e 10,3 dias (ou 11,3 dias, se só houver 4 anos bissextos no intervalo).
Os seguintes eclipses correspondem à mesma série saros e estão separados exatamente por esse intervalo, como você pode verificar:
24/01/1925; 4/02/1943; 15/02/1961; 26/02/1979; 9/03/1997.
Todo ano devem ocorrer, pelo menos, dois eclipses do Sol. O número máximo de eclipses por ano é 7, contando tanto os solares quanto os lunares. Como vemos, os eclipses são relativamente freqüentes, embora nem todos sejam totais. Além do que, seguem um padrão regular no tempo. No entanto, não há nenhum padrão aparente nas repetições de eclipses em um mesmo lugar na Terra. Cada local pode ver, em média, 2,5 eclipses parciais por ano. Mas, só verá um eclipse total a cada 360 anos, em média!
Note, no entanto, que falamos de valores médios. Alguns locais já passaram mais de 1000 anos sem ver um eclipse total do Sol. Já em Angola, na África, ocorreram dois eclipses totais do Sol, um em 21 de Junho de 2002 e, outro, em 4 de Dezembro do mesmo ano!
Quanto tempo pode durar um eclipse total do Sol? Dura, no máximo, 7 minutos e meio. Para isso, deve ocorrer na região do equador e ter todas as condições super favoráveis. Um eclipse com essa duração é realmente raro; a totalidade dura, normalmente, uns 2 ou 3 minutos. Em 11 de Julho de 1991, um eclipse visível no México durou quase 7 minutos em seu ponto mais longo.
Como a sombra da Lua se desloca pela superfície da Terra durante um eclipse.
Em um eclipse total do Sol, a sombra da Lua, cujo diâmetro é, no máximo, de 268 km, desloca-se pela superfície da Terra varrendo uma faixa com essa largura. Agora, perguntamos: essa sombra se desloca de leste para oeste ou de oeste para leste? Em outras palavras, se o eclipse ocorrer em nossa região, a sombra da Lua vai do Brasil para a África (oeste-leste) ou vem da África para o Brasil (leste-oeste)?
Se você considerar apenas a rotação da Terra em torno de seu próprio eixo polar, pode parecer que a sombra vai de leste para oeste. No entanto, ela vai, realmente, de oeste para leste.
A velocidade tangencial da Terra, no equador, é de 0,5 km/s no sentido oeste-leste. Se a Lua estivesse parada, sua sombra pareceria correr sobre a Terra no outro sentido, com essa velocidade. Mas, a Lua e sua sombra deslocam-se no sentido oeste-leste com uma velocidade de ~1 km/s. A velocidade da sombra sobre a superfície da Terra, que é a velocidade da Lua em sua órbita menos a velocidade tangencial da Terra, será de 1 – 0,5 km/s = 0,5 km/s, no equador. Perto dos pólos, onde a velocidade tangencial se aproxima de zero, a velocidade da sombra será cerca de 1 km/s.
Com 0,5 km/s a sombra de 268 km de diâmetro levaria cerca de 9 minutos para passar. Cálculos mais exatos, porém, mostram que a duração máxima da totalidade é de 7,5 minutos.
Um desafio para quem entendeu como são os eclipses.
Em um eclipse solar, um habitante do hemisfério norte sempre vê o disco da Lua se aproximar do disco do Sol, vindo da direita para a esquerda.
Já um habitante do hemisfério sul sempre vê o contrário, isto é, o disco lunar se aproximando do Sol da esquerda para a direita.
Se você entendeu bem como são os eclipses pode, perfeitamente, explicar isso.
O último eclipse total do Sol do Sec. 20 ocorreu em Agosto de 1999. Veja como foi.
O último eclipse total do Sol do século passado ocorreu no dia 11 de agosto de 1999 e foi visível na Europa. Foi também o último eclipse total do milênio pois não houve eclipse total do Sol no ano 2000.
A duração máxima da totalidade desse eclipse foi de pouco mais de 2 minutos e ocorreu na Romênia, terra do Drácula. Em Paris, o eclipse foi parcial, com 99,4% do Sol encoberto. A figura abaixo mostra a trajetória da sombra da Lua sobre a Europa. Observe que ela se deslocou de Oeste para Leste (como devido), vindo da costa da Inglaterra para dentro do continente e prosseguindo até a Ásia.
Infelizmente, tão cedo não teremos um eclipse total do Sol visível no Brasil. Em 26 de março de 2006, haverá um, muito breve, visível em Natal, RN. Ocorrerá logo após o nascer do Sol e durará apenas poucos instantes para os natalenses. Depois disso, um brasileiro que quiser ver eclipses totais do Sol terá de viajar ou viver bastante, pois várias décadas passarão sem que esse fenômeno astronômico aconteça por aqui.
Para compensar a frustração, leia mais sobre o eclipse solar que ocorreu em Sobral, no Ceará, em 1919, e qual foi sua relação com a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein.
