Ora bem, nos últimos tempos muito se tem falado em trânsitos. Principalmente de Vénus. No entanto, já o ano passado se falou do trânsito de Mercúrio, o qual não pude acompanhar ao contrário do de este ano, de Vénus. Mas ao certo, ao certo, há por aí muito boa gente que se poderá estar a interrogar sobre o que é ao certo um trânsito, pois normalmente a palavra aplica-se ao fluxo dos automóveis nas estradas (grave problema este, nas principais cidades do país). Mas pode complicar...Eu posso falar em oposições planetárias, eclipses e fases. Tudo isto são fenómenos que se aplicam a planetas (e alguns deles não só a planetas) mas que nem sempre são claros relativamente ao que efectivamente são e como efectivamente se processam. É sobre isto que vou falar, tentando explicar fácil e claramente o que é cada um deles e como se processam. No final, espero eu, vão perceber o porquê da mecânica celeste apaixonar tanta gente ao longo dos séculos...

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Comecemos pelo fenómeno mais comum, pois é o que pode ser observado mais facilmente e com maior regularidade: as fases lunares e, como veremos adiante, não só as lunares.

Todos nós sabemos que sensivelmente de mês a mês (28 em 28 dias), podemos observar a Lua Cheia, ou a Lua em Quarto Minguante e por aí fora. Mas o que provoca esta dança de fases? Como se processam?

Na realidade não é muito complicado perceber a dinâmica responsável pelas fases lunares. Uma das concepções mais encontradas no pensamento público é que as fases lunares são provocadas pela sombra da Terra sobre a Lua. Errado....A sombra da Terra provoca eclipses, de que falaremos mais à frente, mas não as fases da Lua. As fases da Lua têm mais a ver com o alinhamento do Sol e da Lua no céu.

A orientação do Sol e da Lua, determina qual a fase lunar. E não, também não tem a ver com o lado que a Lua nos mostra, pois mostra-nos sempre o mesmo lado.

Vamos agora abordar os nomes de cada fase. Sem dúvida alguma que todos saberemos as 4 fases principais, ou seja, Lua Cheia, Quarto Minguante, Quarto Crescente e Lua Nova. Mas há mais que isso, como se pode ver abaixo, pelas ilustrações:

Lua Nova		Primeira Falcada
Quarto Crescente		Primeira Giba
Lua Cheia		Segunda Giba
Quarto Minguante		Segunda Falcada

Cada uma destas fases, corresponde a um ponto diferente da evolução da Lua no seu percurso em torno da Terra. Esse percurso, devido às suas características, faz com que a Lua nos mostre sempre a mesma face, tal como referi anteriormente. E isso porquê? Porque a Lua tem rotação sincronizada com a translação, ou seja, o seu período de rotação é igual ao sue período de translação. Essa coincidência, não deverá ser casual. Calcula-se que tenha sido originada no tempo em que a Lua era muito jovem, pelas intensas forças de maré exercidas na Lua pela Terra.

As deformações provocadas, do tipo alongamento, causadas na superfície da Lua por esses efeitos, abrandaram a sua rotação até ela ficar com o bojo sempre virado para a Terra, e assim com período de rotação igual ao de translação. Essa perda de rotação, para conservar o momento angular, teve como consequência, o afastamento maior entre a Lua e a Terra. Hoje em dia, a Lua continua a afastar-se da Terra, a uma taxa de 4cm/ano.

O período de translação da Lua tem a duração de cerca de 27.3 dias, que tem o nome de período sideral. No entanto, o tempo que vai entre 2 Luas Novas, habitualmente designado por Lunação, é de aproximadamente 29.5 dias e tem o nome "oficial" de período sinódico.

Esta diferença, deve-se ao simples facto de enquanto a Lua roda sobre si mesma, também a Terra se move, originado a que a Lua tenha de cumprir mais alguma distância até se encontrar exactamente na mesma fase.

As fases em si, são provocadas pela posição da Lua e da Terra. Assim ,durante o seu percurso pela órbita, a Lua é iluminada pelo Sol. A percentagem da face iluminada da Lua que está visível da Terra corresponde à fase.

Para melhor perceber-mos isto, segue um diagrama e uma explicação fase a fase do que acontece.

Antes ainda de avançarmos para a explicação de cada fase lunar, diga-se que em cada noite que passa a Lua, aparece-nos no horizonte cerca de 49 minutos mais tarde que na noite anterior.

Lua Nova
Pois bem, quando a lua se encontra na fase de Lua Nova, não está visível. Isto deve-se ao facto de estar posicionada entre a Lua e o Sol, tendo a sua face iluminada virada para o Sol (obviamente). Nasce por volta das 6:00, atinge a máxima altura por volta das 12:00 e põe-se por volta das 18:00.
Primeira falcada
Quando a lua começa a mover-se na sua órbita, permitindo que se começa a ver, é altura da Primeira Falcada. Esta fase corresponde ao momento em que a face visível é igual a metade da fase seguinte, o Quarto Crescente. Pode ser observada, bastante baixa no horizonte, logo a seguir ao pôr-do-sol.
Quarto Crescente
Quando a Lua nos apresenta metade da sua face visível iluminada, quer dizer quês está na fase do Quarto Crescente. Neste ponto, a Lua e o Sol, observados a partir da Terra estão separados por um ângulo de 90 graus, a Lua está a leste do Sol, logo o seu lado iluminado é o Oeste. Nasce por volta das 12:00, atinge a altura máxima por volta das 18:00 e põe-se às 00:00. O terminador, que é a linha que separa a zona iluminada da não iluminada em qualquer das fases lunares, vai avançando da direita para a esquerda.
Primeira Giba
Nesta fase a Lua apresenta-se com cerca de 3 / 4 da sua face visível iluminados.
Lua Cheia
Agora podemos ver 100% da face visível da Lua. Nesta fase, a Lua encontra-se posicionada exactamente do lado contrário da posição ocupada aquando da fase de Lua Nova. Nasce às 18:00, sobe à sua altura máxima às 00:00 e põe-se às 06:00.
Segunda Giba
Agora a Lua vai aparecendo cada vez mais tarde no horizonte. Daqui em diante, o terminador vai avançando, até que a Lua atinja novamente a fase de Lua Nova.
Quarto Minguante
No Quarto Minguante, a lua nasce por volta das 00:00 horas, atinge a sua altitude máxima ás 06:00 e põe-se ás 12:00, com a sua metade esquerda iluminada, o terminador ocupa uma posição central. Após esta fase, volta a nascer cada vez mais tarde.
Segunda Falcada
No seu caminho para a Lua Nova, podemos observar mais uma fase mínima, a Segunda Falcada.

Mas a Lua não é o único astro que apresenta fases. Também as podemos observar em Mercúrio e Vénus (não podemos ver nos planetas exteriores, porque como as suas órbitas estão além da da Terra, nunca se encontram entre o Sol e a Terra.)

Existem 2 diferenças entre as fases da Lua e as de Mercúrio e Vénus. Uma delas é que não vemos todas as fases destes dois planetas. Vejamos a fase Cheia; esta ocorre quando o Sol ilumina podem estar na posição oposta da Terra ao Sol, já que as suas órbitas estão dentro da órbita da Terra. Assim, para isto ser possível, os planetas teriam de estar do outro lado do Sol, quando vistos da Terra. Para vermos esta fase, teríamos de poder ver através do Sol.

A segunda diferença é que Mercúrio e Vénus, parecem mudar de tamanho à medida que as suas fases avançam (seja como for, este fenómeno só é observável em Vénus, por este estar próximo o suficiente da Terra para permitir observar). Isto acontece porque a distância entre a Terra e os planetas muda consoante avançam nas suas órbitas. É por isso que Vénus nos parece mais pequeno ao telescópio quando está na fase crescente do que quando está na fase de Giba. E quanto a fases ficamos por aqui. A seguir, temos eclipses...

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Eclipses. Já todos ouvimos falar ou até já vimos um eclipse. Os eclipses são sempre espectáculos fantásticos e desde a antiguidade que são responsáveis por admiração e espanto nas hostes humanas. São também fenómenos carregados de superstição e mitos históricos e fonte de inspiração para histórias e contos fantásticos. No entanto, e isto é certo, não têm nada de mágico ou sobrenatural e devem-se exclusivamente à beleza e precisão da mecânica celeste.

Existem 2 tipos de eclipse, o lunar e o solar. Dentro destes temos, para o caso da Lua, os eclipses totais, os eclipses parciais e os eclipses penumbrais. Em relação a eclipses solares, também existem 3 variantes, o eclipse total, parcial e anular. Os processos são idênticos em todos os casos, mas a variação de algumas variáveis dá origem aos diferentes tipos de eclipse. Todos eles ocorrem em timmings específicos e numa zona do céu também especifica. Essa zona é a chamada ecliptica.

Mas o que é um eclipse? Bom, um eclipse é quando um astro fica oculto pela sombra de um outro astro. Logo, quando a Terra passa entre o Sol e a Lua, a sua sombra vai incidir sobre a Lua e não vai ser possível ver a Lua - este tipo de eclipse é um eclipse lunar. Se, por outro lado, for a Lua a passar entre a Terra e o Sol, a sua sombra vai incidir sobre a Terra e vai provocar que o Sol deixe de se ver - este é, obviamente, um eclipse solar. É, na realidade, um conceito simples de perceber. Por aqui se vê que para haver eclipses, os três bailarinos desta dança, o Sol, a Terra e a Lua, devem estar exactamente em linha recta. Isto quer dizer que, devido à Lua completar uma volta completa sobre a Terra a cada 28 dias (mais ou menos), deveríamos observar eclipses solares e lunares, alternados entre si, a cada 13.6 dias. Como devem saber, isto não é verdade. Na realidade temos apenas 2 eclipses solares e lunares por ano, embora a visibilidade dos dois tipos de eclipse seja bem diferente, pois um eclipse lunar é visível em qualquer ponto da Terra em que, no momento do eclipse, seja noite. Já o eclipse solar só é visível nos locais da Terra onde a sombra vá "cair", o que se deve ao facto de Lua ser muito mais pequena que a Terra.

Esta situação, de haver somente 2 eclipses de cada por ano, deve-se a um facto simples, determinado pelas orbitas da Terra e do Sol.

A ecliptica é uma linha imaginária que representa o caminho aparente do Sol pelo céu ao longo do ano (aparente porque na realidade é a Terra que roda em torno do Sol). Por sua vez, a Lua, ao descrever a sua órbita em torno da Terra, também o faz segundo uma linha imaginária no céu. Estas duas linhas estão muito próximas uma da outra, apenas havendo uma inclinação de cerca de 5 graus da linha traçada pela Lua em relação à ecliptica.

Esta diferença de 5 graus é o suficiente para permitir uma constância "controlada" da orientação da órbita da Lua. Esta constância cria duas posições em que é possível ocorrer o alinhamento dos três astros. Estas posições são os nodos e estão diametralmente opostas em relação ao Sol, o que implica que estejam separadas de 6 meses. Em cada um dos nodos, um eclipse lunar é precedido ou seguido, conforme os casos, por um eclipse solar mais ou menos em 13.6 dias. É por estas razões que apenas existem 2 eclipses solares e 2 eclipses lunares por ano.

Agora vamos, aprofundar um pouco cada um dos dois tipos de eclipse, primeiro o Solar e depois o Lunar. Comecemos então pelos eclipses solares. Então, se já leram a parte referente às fases lunares, pela explicação do que é um eclipse que já apresentei, percebem que um eclipse solar só se pode dar quando a Lua está na fase de Lua Nova, já que é nesta fase que a Lua se encontra entre a Terra e o Sol.

Pela imagem, facilmente se percebe que os raios solares provocam duas sombras distintas na Terra. Um cone onde a sombra é total - a Umbra - e uma outra zona, mais larga onde a sombra é apenas parcial - a Penumbra. Consoante a posição do observador na Terra, ele irá ver um eclipse solar total apenas se estiver posicionado num nos locais varridos pela Umbra, caso contrário, só poderá observar um eclipse parcial do Sol. A zona onde se pode observar a totalidade, ou seja, onde o eclipse é total é designada de "faixa da totalidade" e tem cerca de 16 000 km de comprimento e 1600 de largura.

A razão de um eclipse solar ser simplesmente mágico, não no sentido sobrenatural, mas no sentido figurado e sentimental, é o facto de ser um evento raro para uma qualquer zona da terra (reparem que acontecem 2 por ano, mas só é total na faixa estreita da totalidade, ao contrario dos eclipses da Lua, visíveis em todo o hemisfério nocturno da Terra) e também por permitir ver coisas que em condições normais não seria possível, tal como a coroa solar e a sua temperatura de 2 milhões de graus (coisa pouca...). Convém dizer que a fase da totalidade dura apenas alguns minutos, o que ajuda à emoção que existe em torno dos eclipses solares (noutros tempos, os eclipses solares eram conotados como sobrenaturais e místicos).

Mas ainda existem outras condicionantes que fazem com que os eclipses solares não sejam sempre totais, mesmo na zona da Umbra. Isto é motivado pelo simples facto de as órbitas planetárias não serem redondas e, tal como nos dizem as leis de Kepler sobre os movimentos planetários, a órbita da Lua também não o é. As órbitas são elípticas e, por isso mesmo, a distância Terra - Lua não é sempre igual ao longo da órbita lunar. Esta distância varia de 353 600 km e os 403 200 km. Esta variação de distância provoca que o chamado tamanho aparente da Lua (tamanho que a Lua parece ter quando vista da Terra) varie também, com consequências directas nos eclipses solares. Nos casos em que a Lua se encontre no ponto mais afastado da Terra, quando vai eclipsar o Sol, teremos a situação de que a Lua não será capaz de cobrir o Sol todo, devido ao tamanho aparente ser mais pequeno que o tamanho aparente do Sol. Este tipo de eclipse será um eclipse anular do Sol, visível apenas na faixa da totalidade.

Neste caso a Umbra não vai atingir a Terra. Neste caso a zona central do eclipse não é a Umbra, mas sim a Antumbra, também conhecida por sombra negativa e é provocada pelos dois cones de Penumbra também existentes no eclipse total. O que acontece aqui é que os dois cones de penumbra vá interferir um com o outro no na zona da Antumbra. Neste caso, o percurso feito pela Antumbra é designado por "faixa de anularidade". Quem estiver dentro dessa faixa poderá observar um eclipse caracterizado por um anel de luz em torno da Lua.

Em relação à Lua o processo geral é idêntico ao de um eclipse solar mas, por exemplo, só acontece quando a Lua está na fase de Lua Cheia , porque é nesta fase que a Terra se encontra entre o Sol e a Lua. É esta a principal diferença entre os eclipses solares e lunares.

As sombras recebem, inclusivamente, o mesmo nome que no eclipse solar: a sombra da zona central é a Umbra e a da outra zona é a Penumbra. Sempre que a Lua atravesse uma das sombras, acontece um eclipse lunar. Este tipo de eclipse pode ter 3 "sabores":

Eclipse penumbral lunar: São eclipses pouco perceptíveis. Acontecem quando a Lua passa pela Penumbra, e fazem cerca de 35% de todos os eclipses lunares.

Eclipse parcial lunar: quando uma parte da Lua atravessa a sombra da Terra, na zona da Umbra, acontece um eclipse parcial lunar. Este tipo de eclipse compõe cerca de 30% dos eclipses lunares que ocorrem e são facilmente observáveis na Terra, mesmo a olho nu.

Eclipse total lunar: Neste caso, como se consegue ver pelas explicações anteriores, este tipo de eclipse acontece quando a Lua mergulha totalmente na Umbra. Também, por dedução matemática ( J ), se vê que estes representam cerca de 35% de todos os eclipses lunares.

No caso dos eclipses lunares, não é preciso ser um "privilegiado" observador num determinada zona do globo. Basta estar no hemisfério da Terra em que seja noite para observar um eclipse lunar, sendo por esta razão, bem mais fácil e frequente de observar, para uma qualquer zona da Terra, este tipo de eclipses.

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Um trânsito planetário, pode ser visto como uma espécie de eclipse de um tipo muito especial. Visto daqui, da Terra, apenas se podem ver trânsitos dos planetas interiores (Mercúrio e Vénus). Outro facto importante é que os trânsitos são muito mais raros que os eclipses solares ou lunares, como exemplo, em média ocorrem 13 trânsitos de Mercúrio em cada século. Por outro lado, os trânsitos de Vénus ocorrem aos pares, intervalados de 8 anos mas, entre cada para de trânsitos de Vénus, passa mais de um século!!

Como curiosidade histórica, o primeiro trânsito a ser observado foi o que Mercúrio fez em 1631 e foi observado pelo francês Gassendi. No entanto, ocorreu passado um mês um trânsito de Vénus, mas Gassendi não o conseguiu observar pois não foi visível na Europa. Finalmente em 1639, ou seja 8 anos depois, Jerimiah Horrocks e William Crabtree conseguiram ser os primeiros a observar um trânsito de Vénus.

Mas vamos a factos. Presentemente os trânsitos de Mercúrio acontecem numa "time-frame", ou seja, em períodos muito específicos. Mercúrio tem os seus trânsitos em vários dias de Maio e vários dias de Novembro. Como a órbita de Mercúrio apresenta uma inclinação de 7 graus em relação à da Terra, intercepta a ecliptica (lembram-se dos eclipses?) em dois pontos (os nodos). Nas datas em que tal acontece, esses pontos, ou nodos, atravessam o Sol. Se Mercúrio passar pela sua conjunção inferior nessas datas, vamos poder testemunhar um trânsito.

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O ano passado, em Agosto, os olhos de toda a gente estiveram no céu para observar a Oposição de Marte, a melhor desde há 60 000 anos. No dia 27 de Agosto de 2003, Marte encontrava-se a "apenas" 55 milhões de quilómetros da Terra e em oposição com a mesma. Foi uma oportunidade única para observar Marte a partir da Terra, devido à sua proximidade connosco. Tirando os "profetas do fim do Mundo", foi um evento acompanhado por muita gente já que era uma oportunidade excelente que só se repetirá no ano 2287. A cada 2 anos temos oposições de Marte, esta apenas foi especial por ter proporcionado a menor distância entre os dois planetas desde o tempo do Homem de Neandertal. Mas explicando o que é isto de oposição.

Quando um planeta está em oposição, ele nasce ao pôr-do-sol, atinge a máxima altura no céu por volta da meia-noite e põe-se com o nascer do Sol. Este evento só é possível para os planetas exteriores (Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno, Plutão). Para além disto, o planeta estará no seu máximo brilho possível, estará na distância mais curta à Terra e apresenta o maior diâmetro aparente possível. É por isso que as oposições são as alturas ideais para observar e fotografar os planetas exteriores com o telescópio.

Diz-se que um planeta está em oposição quando o Sol e o planeta em questão estão alinhados de tal forma que a nossa estrela está num lado do céu e o planeta no lado oposto. Nesta situação, se pudéssemos observar o Sistema Solar de uma posição topográfica, ou seja, por cima dele, poderíamos observar o Sol, a Terra e o planeta em questão numa linha recta, como se vê na imagem (não está à escala).

Realmente, em relação aos outros fenómenos relatados anteriormente, este deve ser o mais simples de explicar e entender o seu funcionamento. Mas também é o que provoca mais confusões para quem não está por dentro do assunto. Vou relembrar algumas das confusões surgidas o ano passado com a oposição de Marte, muito em parte pelo destaque "anormal" dado pelos Media a esse evento único.

As oposições de Marte, devido à dinâmica celeste das órbitas da Terra e de Marte, dão-se sensivelmente de 2 em 2 anos. Tal como já expliquei, nessas ocasiões a aproximação entre a Terra e Marte é máxima, mas há oposições e oposições. No caso de Marte, temos o seguinte cenário:

De 15 em 15 anos, a aproximação vai ser maior que o normal nas oposições "regulares" que acontecem bienalmente, sendo consideradas as melhores para observação a partir da Terra. Mas, mais raramente, acontecem as oposições excepcionais com a aproximação a ser realmente pequena e essas ocorrem, por vezes, com intervalos de largas centenas ou milhares de anos, como foi o caso da oposição de Marte em 2003.

Em 2003 a distância mínima entre a Terra e Marte foi das mais pequenas de sempre, e já não havia uma oposição assim há 60 000 anos, desde o tempo dos Homens de Neandertal. O ano passado, apenas 55 milhões de quilómetros separaram os dois planetas no momento da oposição. Este facto deu origem a grandes confusões e havia pessoas a pensar que iriam ver Marte no céu do tamanho da Lua!

Na sessão onde estive presente, vi muita gente a ficar desiludida por se ver apenas uma bolinha e não uma coisa do tamanho da Lua. Depois das nossas explicações perceberam que afinal, não fazia sentido ver Marte do tamanho da Lua e disseram que o que tinham lido ou ouvido na televisão e na Internet os tinha induzido em erro. E depois, claro, havia os "adventistas do fim do mundo" que previram terramotos, inundações e outros cataclismos provocados pela aproximação de Marte... Vai haver um fim do Mundo, é mais que certo, mas vai demorar 5 000 milhões de anos a acontecer, quando o nosso Sol crescer para Gigante Vermelha no final da sua vida. Não há nada de místico nas oposições, assim como não há nada de místico ou sobrenatural nos eclipses ou outros fenómenos celestes. Há sim, e é inquestionável para mim, uma beleza e elegância enorme na mecânica celeste e na forma como se processam as coisas por cima das nossas cabeças.

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Fontes:
The Phases of The Moon - http://astrosun2.astro.cornell.edu/academics/courses/astro201/moon_phase_pict.htm
Fases da Lua - http://www.terravista.pt/nazare/2126/Lfases.html
Why the Moon has Phases? - http://starryskies.com/The_sky/events/lunar-2003/phases.html
SPACE.COM - www.space.com
Astroescuta - Textos em Português - As fases da Lua - http://astroescuta.home.sapo.pt/fases.htm
http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/time/eclipses.html
Associação de Física da Universidade de Aveiro - http://sweet.ua.pt/~fisua/eclipses.htm
O Observatório - http://www.oal.ul.pt/oobservatorio/vol9/n7/pagina4.html
http://zebu.uoregon.edu/~imamura/121/lecture-2/eclipse.html
Solar Eclipse: Why Eclipses Happen - http://www.exploratorium.edu/eclipse/why.html
CJ 10 - Ciência na net - http://www.ajc.pt/cienciaj/n10/cnet.php3
Eclipse History - From Fear to Fascination; Archilochus to Carly Simon - http://www.nauticom.net/www/planet/files/EclipseHistory-FearToFascination.html
Transits of Venus, by Peter M Langford - http://dspace.dial.pipex.com/town/estate/vs76/trans.htm
SpaceRef - http://www.spaceref.com/news/viewnews.html?id=13
Planetary Transits Across the Sun - http://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/transit/transit.html
Artefacts and Ambiguities in Planetary Transits (Focus on Earth-like planets), Jean Schneider
The Venus Transit 2004, ESO - http://www.vt-2004.org/Background/Infol2/EIS-A3.html

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