E se alguém lhe dissesse que, a qualquer momento, você estava viajando a velocidades bem superiores à velocidade do som? Você poderia pensar que eles estavam loucos, dado que – o melhor que você pode dizer – você estava em solo sólido, e não no cockpit de um jato supersônico. No entanto, a afirmação está correcta. A qualquer momento, estamos todos em movimento a uma velocidade de cerca de 1.674 quilômetros por hora, graças à rotação da Terra,
Por definição, a rotação da Terra é a quantidade de tempo que leva para girar uma vez no seu eixo. Isto é, aparentemente, realizado uma vez por dia – ou seja, a cada 24 horas. No entanto, existem na verdade dois tipos diferentes de rotação que precisam ser considerados aqui. Para um, há a quantidade de tempo que a Terra leva para girar uma vez no seu eixo, de modo a retornar à mesma orientação em comparação com o resto do Universo. Depois há o tempo que leva para a Terra girar para que o Sol volte ao mesmo ponto no céu.
Solar vs. Dia Sideral:
Como todos sabemos, leva exatamente 24 horas para que o Sol volte ao mesmo ponto no céu, o que pareceria óbvio. 24 horas é o que pensamos como sendo um dia completo, e o tempo que leva para a transição do dia para a noite e de volta novamente. Mas, na verdade, a Terra leva 23 horas, 56 minutos e 4,09 segundos para girar uma vez no seu eixo em relação às estrelas de fundo.
Porquê a diferença? Bem, isso seria porque a Terra está orbitando ao redor do Sol, completando uma órbita em pouco mais de 365 dias. Se você dividir 24 horas por 365 dias, você vai ver que fica com cerca de 4 minutos por dia. Em outras palavras, a Terra gira em seu eixo, mas também está orbitando ao redor do Sol, de modo que a posição do Sol no céu alcança 4 minutos a cada dia.
O tempo que leva para a Terra rodar uma vez no seu eixo é conhecido como um dia sideral – que é 23,9344696 horas. Como este tipo de medição do dia é baseada na posição da Terra em relação às estrelas, os astrônomos a usam como um sistema de controle de tempo para manter o registro de onde as estrelas aparecerão no céu noturno, principalmente para que eles saibam em que direção apontar seus telescópios em.
O tempo que leva para o Sol retornar ao mesmo ponto no céu é chamado de dia solar, que é 24 horas. No entanto, isso varia ao longo do ano, e o efeito acumulado produz desvios sazonais de até 16 minutos em relação à média. Isto é causado por dois fatores, que incluem a órbita elíptica da Terra ao redor do Sol e sua inclinação axial.
Órbita e Inclinação Axial:
Como Johannes Kepler afirmou em sua Astronomia Nova (1609), a Terra e os planetas Solares não giram sobre o Sol em círculos perfeitos. Esta é conhecida como a Primeira Lei de Kepler, que afirma que “a órbita de um planeta sobre o Sol é uma elipse com o centro de massa do Sol em um só foco”. No periélio (ou seja, o mais próximo) está a 147.095.000 km (91.401.000 milhas) do Sol; enquanto que no apélio está a 152.100.000 km (94.500.000 milhas).
Esta mudança na distância significa que a velocidade orbital da Terra aumenta quando está mais próxima do Sol. Enquanto sua velocidade média é de cerca de 29,8 km/s (18,5 mps) ou 107.000 km/h (66487 mph), na verdade, ela varia em um km por segundo no decorrer do ano – entre 30,29 km/s e 29.29 km/s (109,044 – 105,444 km/h; 67,756.8 – 65,519.864 mph).
A esta taxa, leva o Sol o equivalente a 24 horas – ou seja, um dia solar – para completar uma rotação completa sobre o eixo da Terra e retornar ao meridiano (um ponto no globo terrestre que corre de norte a sul através dos pólos). Visto do ponto de vantagem acima dos pólos norte do Sol e da Terra, a Terra orbita no sentido anti-horário em torno do Sol.
Esta rotação da Terra em torno do Sol, ou a precessão do Sol através dos equinócios, é a razão pela qual um ano dura aproximadamente 365,2 dias. É também por esta razão que a cada quatro anos, é necessário um dia extra (um 29 de Fevereiro durante cada Ano Bissexto). Além disso, a rotação da Terra sobre o Sol está sujeita a uma ligeira excentricidade de (0,0167°), o que significa que periodicamente ela está mais próxima ou mais distante do Sol em certos períodos do ano.
O eixo da Terra também está inclinado a aproximadamente 23,439° em direção ao eclíptico. Isto significa que quando o Sol cruza o equador em ambos os equinócios, o seu deslocamento diário em relação às estrelas de fundo está num ângulo em relação ao equador. Em junho e dezembro, quando o Sol está mais longe do equador celeste, um determinado deslocamento ao longo da eclíptica corresponde a um grande deslocamento no equador.
Então os dias solares aparentes são mais curtos em março e setembro do que em junho ou dezembro. Nas latitudes temperadas do norte, o Sol nasce ao norte do verdadeiro leste durante o solstício de verão, e se põe ao norte do verdadeiro oeste, invertendo-se no inverno. O Sol nasce ao sul do verdadeiro leste no verão para a zona temperada do sul, e se põe ao sul do verdadeiro oeste.
Rotational Velocity:
Como foi dito anteriormente, a Terra está girando muito rapidamente. Na verdade, os cientistas determinaram que a velocidade de rotação da Terra no equador é de 1.674,4 km/h. Isto significa que apenas por estar no equador, uma pessoa já estaria viajando a uma velocidade superior à velocidade do som em um círculo. Mas tal como medir um dia, a rotação da Terra pode ser medida de duas maneiras diferentes.
O período de rotação da Terra em relação às estrelas fixas é conhecido como um “dia estelar”, que é 86.164.098903691 segundos de tempo solar médio (ou 23 horas, 56 minutos e 4,0989 segundos). O período de rotação da Terra em relação ao equinócio vernal médio precessing ou em movimento, entretanto, é de 23 horas 56 minutos e 4,0905 segundos de tempo solar médio. Não é uma grande diferença, mas uma diferença não obstante.
No entanto, o planeta está a abrandar ligeiramente com a passagem do tempo, devido aos efeitos da maré que a Lua tem sobre a rotação da Terra. Os relógios atómicos mostram que um dia moderno é mais longo em cerca de 1,7 milissegundos do que há um século atrás, aumentando lentamente o ritmo a que o UTC é ajustado por segundos bissextos. A rotação da Terra também vai de oeste para leste, razão pela qual o Sol nasce no leste e se põe no oeste.
Formação da Terra:
Outra coisa interessante sobre a rotação da Terra é como tudo começou. Basicamente, a rotação do planeta deve-se ao impulso angular de todas as partículas que se juntaram para criar o nosso planeta há 4,6 bilhões de anos. Antes disso, a Terra, o Sol e o resto do Sistema Solar faziam parte de uma nuvem molecular gigante de hidrogênio, hélio e outros elementos mais pesados.
Como a nuvem desmoronou, o momentum de todas as partículas fez a nuvem girar. O actual período de rotação da Terra é o resultado desta rotação inicial e de outros factores, incluindo o atrito das marés e o impacto hipotético de Theia – uma colisão com um objecto do tamanho de Marte que se pensa ter ocorrido há cerca de 4,5 mil milhões de anos e que formou a Lua.
Esta rotação rápida é também o que dá à Terra a sua forma, aplanando-a para um esferóide oblato (ou o que se parece com uma bola esmagada). Esta forma especial do nosso planeta significa que os pontos ao longo do equador estão na verdade mais longe do centro da Terra do que nos pólos.
História do Estudo:
Nos tempos antigos, os astrônomos naturalmente acreditavam que a Terra era um corpo fixo no cosmos, e que o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas giravam todos ao seu redor. Pela antiguidade clássica, isto se formalizou em sistemas cosmológicos por filósofos e astrônomos como Aristóteles e Ptolomeu – que mais tarde ficou conhecido como o Modelo Ptolomeu (ou Modelo Geocêntrico) do universo.
No entanto, houve aqueles durante a Antiguidade que questionaram esta convenção. Um ponto de discórdia foi o fato de que a Terra não só estava fixa no lugar, mas que ela não girava. Por exemplo, Aristarco de Samos (ca. 310 – 230 a.C.) publicou escritos sobre o assunto que foram citados por seus contemporâneos (tais como Arquimedes). Segundo Arquimedes, Aristarco defendia que a Terra girava ao redor do Sol e que o universo era muitas vezes maior do que se pensava anteriormente.
E depois havia Seleucis de Seleucia (ca. 190 – 150 a.C.), um astrônomo helenístico que vivia no império de Seleucid do Próximo Oriente. Seleuco foi um defensor do sistema heliocêntrico de Aristarco, e pode até tê-lo provado através do cálculo preciso das posições planetárias e da revolução da Terra em torno do ‘centro de massa’ Terra-Lua.
O modelo geocêntrico do universo seria também desafiado por estudiosos medievais islâmicos e indianos. Por exemplo, em 499 d.C., o astrônomo indiano Aaryabhata publicou sua magnum opus Aryabhatiya, na qual ele propôs um modelo onde a Terra girava em seu eixo e os períodos dos planetas eram dados com respeito ao Sol.
O astrônomo iraniano do século 10 Abu Sa’id al-Sijzi contradisse o modelo Ptolemaic afirmando que a Terra girava em seu eixo, explicando assim o aparente ciclo diurno e a rotação das estrelas em relação à Terra. Mais ou menos ao mesmo tempo, Abu Rayhan Biruni 973 – 1048) discutiu a possibilidade de rotação da Terra sobre o seu próprio eixo e em torno do Sol – embora ele considerasse esta uma questão filosófica e não matemática.
No Observatório Maragha e Ulugh Beg (aka. Samarkand), a rotação da Terra foi discutida por várias gerações de astrônomos entre os séculos 13 e 15, e muitos dos argumentos e evidências apresentadas assemelhavam-se aos usados por Copérnico. Foi também nesta época que Nilakantha Somayaji publicou o Aryabhatiyabhasya (um comentário sobre o Aryabhatiya) no qual ele defendia um modelo planetário parcialmente heliocêntrico. Seguiu-se em 1500 o Tantrasangraha, no qual Somayaji incorporou a rotação da Terra no seu eixo.
No século XIV, aspectos do heliocentrismo e uma Terra em movimento começaram a emergir na Europa. Por exemplo, a filósofa francesa Nicole Oresme (ca. 1320-1325 a 1382 d.C.) discutiu a possibilidade de que a Terra girasse no seu eixo. Entretanto, foi o astrônomo polonês Nicolaus Copernicus que teve maior impacto na astronomia moderna quando, em 1514, publicou suas idéias sobre um universo heliocêntrico em um pequeno tratado intitulado Commentariolus (“Little Commentary”).
Como outros antes dele, Copérnico construiu sobre o trabalho do astrônomo grego Atistarchus, além de prestar homenagem à escola Maragha e a vários filósofos notáveis do mundo islâmico (ver abaixo). Intrínseco ao seu modelo foi o fato de que a Terra, e todos os outros planetas, vagueavam ao redor do Sol, mas também que a Terra girava sobre seu eixo e era orbitada pela Lua.
No tempo, e graças a cientistas como Galileu e Sir Isaac Newton, o movimento e a revolução do nosso planeta se tornariam uma convenção científica aceita. Com o advento da Era Espacial, a implantação de satélites e relógios atómicos, não só confirmamos que está em constante movimento, como temos sido capazes de medir a sua órbita e rotação com incrível precisão.
Em suma, o mundo tem girado desde o seu início. E, ao contrário do que alguns poderiam dizer, na verdade ele está desacelerando, embora a uma velocidade incrivelmente lenta. Mas, é claro, quando ele diminuir significativamente, provavelmente já teremos deixado de existir, ou escorregado seus “laços rudes” e nos tornamos uma espécie interplanetária.
Escrevemos muitos artigos interessantes sobre os movimentos da Terra aqui no Universo Hoje. Aqui está How Fast Does The Earth Rotate?, Earth’s Orbit Around The Sun, How Fast Does The Earth Rotate?, Why Does The Earth Spin?, What Would Happen If The Earth Stopped Spinning?, and What Is The Difference Between the Heliocentric and Geocentric Models Of The Solar System?
Se você quiser mais informações sobre a rotação da Terra, confira o Guia de Exploração do Sistema Solar da NASA na Terra. E aqui está um link para o Observatório da Terra da NASA.
Também gravamos um episódio de Astronomia Fundida tudo sobre a Terra. Ouve aqui, Episódio 51: Terra.