O que é
Astronomia é a ciência que estuda os corpos celestes e os fenômenos do Universo. Os astrônomos investigam a composição dos astros e sua evolução ao longo do tempo. Para isso, fazem observações e usam conhecimentos de Física e Matemática. Ao estudar a luz do Sol ou calcular a órbita de um planeta, esses pesquisadores obtêm informações sobre o espaço e sobre a própria Terra.
Os seres humanos observam o céu desde a Pré-História. Sem instrumentos ópticos, acompanhavam os ciclos da Lua e as mudanças na posição do Sol ao longo do ano. Na Antiguidade, babilônios e egípcios registraram fenômenos celestes e organizaram calendários. Na China e entre os povos maias, observadores também desenvolveram conhecimentos astronômicos próprios. Com esses registros, as comunidades podiam organizar atividades agrícolas e marcar celebrações.
Entre os estudiosos gregos, Hiparco elaborou um catálogo de estrelas no século II a.C. Ptolomeu, no século II d.C., sistematizou um modelo geocêntrico, com a Terra imóvel no centro dos movimentos celestes. Durante a Idade Média, estudiosos do mundo islâmico traduziram obras gregas e trabalharam com conhecimentos indianos e persas. Em observatórios, aperfeiçoaram cálculos e instrumentos para medir posições no céu. Essa produção circulou por traduções e pelo contato entre centros de estudo, como registra o Portal do Patrimônio da Astronomia.
Em 1543, Nicolau Copérnico publicou um modelo em que a Terra e os demais planetas giravam em torno do Sol. No começo do século XVII, Johannes Kepler descreveu órbitas planetárias elípticas, isto é, curvas com formato oval. Galileu Galilei usou uma luneta para observar o céu e, em 1610, identificou quatro luas de Júpiter. Isaac Newton explicou, em 1687, os movimentos dos astros por meio das leis do movimento e da gravitação. Nos séculos seguintes, pesquisadores passaram a analisar a luz das estrelas; no século XX, começaram a usar radiotelescópios e equipamentos enviados ao espaço.
Os objetos de estudo da Astronomia
No estudo do céu, os astrônomos distinguem os objetos por sua composição e por seus processos físicos:
• Estrelas são grandes esferas de gás quente, em estado chamado plasma. Durante a maior parte da vida de uma estrela, ocorrem reações de fusão nuclear em seu núcleo: núcleos de hidrogênio se unem e formam hélio, com liberação de energia. O Sol é uma estrela.
• Planetas são corpos que orbitam estrelas. No Sistema Solar, os astrônomos classificam como planetas os corpos quase esféricos que dominam gravitacionalmente sua vizinhança orbital. Podemos observar alguns deles a olho nu porque refletem a luz solar.
• Satélites naturais são corpos que orbitam planetas ou outros corpos menores. A Lua é o satélite natural da Terra.
• Asteroides são corpos menores, em geral rochosos ou metálicos. Cometas contêm gelo e poeira; quando se aproximam do Sol, podem desenvolver uma nuvem ao redor do núcleo e caudas.
• Nebulosas são nuvens de gás e poeira no espaço. Em algumas delas, os astrônomos observam regiões onde novas estrelas se formam.
• Galáxias são conjuntos de estrelas e matéria interestelar unidos pela gravidade, com participação de matéria escura. A Terra pertence à Via Láctea. Os pesquisadores inferem a presença da matéria escura por seus efeitos gravitacionais, embora ainda investiguem sua natureza.
A Terra no Sistema Solar
O Sistema Solar inclui o Sol e os corpos que orbitam essa estrela. Os oito planetas, em ordem de distância média ao Sol, são Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. A Terra ocupa a terceira posição. Os quatro primeiros têm superfície rochosa; os quatro externos possuem dimensões maiores e composição distinta da dos planetas rochosos.
Nesse conjunto também existem planetas anões, como Plutão e Ceres. Pela classificação astronômica, eles têm forma quase esférica, mas não dominam gravitacionalmente a vizinhança de suas órbitas. Os astrônomos calculam que o Sistema Solar se formou há cerca de 4,6 bilhões de anos, a partir de uma nuvem de gás e poeira.
O Sol também se move: ele orbita o centro da Via Láctea, acompanhado pelos planetas. Ao ampliar a escala de observação, encontramos outras galáxias, reunidas em grupos e aglomerados. O Universo abrange toda a matéria e o espaço-tempo, incluindo regiões além do alcance dos nossos instrumentos.
Gravidade e movimentos dos astros
Chamamos de gravidade a interação pela qual corpos com massa se atraem. Com ela, os astrônomos calculam órbitas e explicam a formação de sistemas de astros. Um planeta permanece em órbita por causa da combinação entre sua velocidade e a atração gravitacional da estrela. Durante esse percurso, sua trajetória se curva ao redor dela.
A Terra realiza rotação, o giro em torno do próprio eixo, e translação, a órbita ao redor do Sol. Para a alternância entre dia e noite, usamos como referência um dia de cerca de 24 horas. Já uma volta ao redor do Sol leva aproximadamente 365 dias e seis horas.
As estações do ano decorrem da inclinação do eixo terrestre em relação ao plano da órbita. Ao longo do ano, cada hemisfério recebe luz solar com diferentes ângulos de incidência e durações do dia. Quando o Hemisfério Sul recebe iluminação mais direta e tem dias mais longos, ocorre o verão nessa metade do planeta; no Hemisfério Norte, ocorre o inverno.
Fases da Lua e eclipses
Ao observarmos a Lua durante um mês, vemos porções diferentes de sua metade iluminada pelo Sol. Essa mudança depende da posição da Lua em relação à Terra e ao Sol. Chamamos essas aparências de fases lunares; entre elas estão a nova e a cheia. O ciclo entre duas luas novas dura cerca de 29,5 dias.
Durante um eclipse solar, a Lua passa entre o Sol e a Terra e encobre o disco solar para observadores de certas regiões. Em um eclipse lunar, a Terra fica entre os outros dois astros e projeta sua sombra sobre a Lua. Como a órbita lunar é inclinada em relação ao plano da órbita terrestre, esses alinhamentos não acontecem em todas as luas novas ou cheias.
As distâncias no espaço
Os astrônomos usam unidades próprias para expressar distâncias que, em quilômetros, exigiriam números extensos. A unidade astronômica, abreviada como UA, equivale a cerca de 150 milhões de quilômetros, valor próximo da distância média entre a Terra e o Sol. Ela permite comparar distâncias dentro do Sistema Solar.
Para distâncias entre estrelas, costuma-se usar o ano-luz: a distância que a luz percorre no vácuo durante um ano, cerca de 9,46 trilhões de quilômetros. Essa é uma unidade de distância. Quando observamos uma estrela situada a cem anos-luz, recebemos a luz que ela emitiu cerca de cem anos antes. Por isso, os astrônomos estudam os astros conforme eram quando a luz partiu deles.
Como os astrônomos investigam o Universo
Os astrônomos coletam a radiação que chega dos astros. Com telescópios ópticos, registram a luz visível; com radiotelescópios, captam ondas de rádio. Outros equipamentos detectam radiação infravermelha ou raios X. Os pesquisadores colocam parte desses instrumentos em satélites porque a atmosfera terrestre bloqueia certas faixas da radiação.
Ao separar a luz em suas cores ou comprimentos de onda, os cientistas obtêm um espectro. Nele, identificam marcas associadas a elementos químicos e calculam propriedades como a temperatura. Também podem medir movimentos a partir de alterações na posição dessas marcas. Para investigar corpos próximos, equipes enviam sondas que fotografam superfícies e fazem medições no local.
Os pesquisadores comparam os dados com previsões matemáticas. Se uma explicação prevê uma órbita diferente da observada, eles precisam verificar as medições ou revisar o modelo. Nas universidades e nos observatórios, equipes analisam resultados que outros grupos podem conferir por novas observações.
Áreas de pesquisa e questões em estudo
Na Astrofísica, os pesquisadores aplicam as leis da Física aos astros. Eles investigam, por exemplo, como as estrelas produzem energia e como se formam os buracos negros. Um buraco negro é uma região do espaço da qual a luz não consegue escapar depois de atravessar um limite chamado horizonte de eventos.
Na Ciência Planetária, as equipes estudam a formação dos planetas e as condições de seus ambientes. Na Cosmologia, investigam o Universo em grande escala e sua evolução. Pelo modelo do Big Bang, o Universo observável evoluiu de um estado mais quente e denso, e o espaço se expande desde as primeiras fases dessa história. Os cientistas estimam sua idade em cerca de 13,8 bilhões de anos, conforme explica a NASA em sua apresentação do Universo.
Os astrônomos também procuram exoplanetas, nome dado aos planetas que orbitam outras estrelas. Ao estudar suas atmosferas, investigam condições que poderiam permitir a existência de vida. Encontrar água ou uma temperatura adequada, por si só, é insuficiente para confirmar seres vivos.
Observação do céu no cotidiano
É possível começar a observar o céu a olho nu. Em um local com pouca iluminação artificial, o observador consegue acompanhar as fases lunares e reconhecer desenhos formados pelas estrelas. Aplicativos e cartas celestes permitem localizar astros conforme o horário e a cidade de observação. A posição aparente deles muda ao longo da noite por causa da rotação terrestre.
Para registrar uma observação, pode-se anotar a data e o horário, além do local e das condições do céu. Ao comparar os registros, o observador percebe mudanças na posição da Lua e dos planetas. A observação do Sol exige filtros próprios para uso solar, instalados conforme as instruções do fabricante; olhar para ele com instrumentos sem proteção adequada pode causar lesões permanentes nos olhos.
Você sabia?
• Os cientistas identificaram o hélio na luz do Sol em 1868, antes de isolá-lo em uma amostra terrestre, em 1895. Seu nome deriva de “helios”, palavra grega para Sol. A Sociedade Americana de Física conta essa história em seu artigo sobre a descoberta do hélio.
• A União Astronômica Internacional divide o céu em 88 constelações. Na classificação oficial, cada uma corresponde a uma região com limites definidos, além do desenho tradicional associado às estrelas. Todo ponto do céu pertence a uma dessas regiões, conforme explica a entidade responsável pela padronização.
