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Como a ciência aprendeu a prever eclipses solares com precisão

Daniele Cavalcante

As civilizações antigas dependiam tanto do Sol que era preciso calcular com exatidão quando haveria luz solar. Os povos estudavam os ciclos do Sol para saber a época adequada para plantar, preparar-se para o inverno, e planejar cerimônias relacionadas a mudanças de estação. Não é uma surpresa que eles também temessem eclipses solares.

Embora o Sol fosse considerado um deus poderoso ou um herói cósmico em diversas culturas, ele tinha alguns inimigos para combater. Assim, o eclipse representava demônios da escuridão que escondiam o nosso astro. Considerando a importância da estrela para a vida humana e a falta de conhecimento científico, era compreensível imaginar que o eclipse seria um sinal de fúria divina, ou a ação de algum espírito maligno.

Hoje sabemos que eclipses solares acontecem quando a Lua se posiciona entre o Sol e a Terra de maneira a ocultar a estrela total ou parcialmente. Para isso, é necessário que o Sol, a Lua e a Terra estejam alinhados no mesmo plano, o que não acontece sempre que a Lua está entre a estrela e nosso planeta. Mas os antigos chineses, por exemplo, acreditavam que havia um dragão invisível no céu; quanto estava zangada com o povo, a besta devorava o Sol ou a Lua.

Geografia do grande eclipse solar de julho de 1748, exibindo um mapa preciso de todas as partes da Terra em que o evento seria visível, inclusive o Polo Norte (Imagem: Library of Congress)

Quando isso acontecia, eles seguiam diversos rituais para espantar o dragão e resgatar a luz solar. Por crenças como esta, povos antigos queriam saber quando iria acontecer o próximo eclipse, para que pudessem se preparar para os rituais. Não se sabe ao certo desde quando a humanidade tem buscado prever eclipses, mas isso começou a acontecer de modo empírico, ou seja, observando e anotando os ciclos de eclipses para determinar, mais ou menos, quando seria o próximo.

Por exemplo, antigos astrônomos eram capazes de prever eclipses por volta de 2.300 A.C. Eles já sabiam que eventos baseados nas posições relativas da Terra, do Sol e da Lua se repetem a cada determinado número de dias. Mas, ainda assim, eles tiveram muita dificuldade em prever eclipses solares com precisão, às vezes com resultados terríveis.

Os astrônomos bêbados

Observação do eclipse na China antiga. Os astrônomos observam calmamente o evento enquanto os servos, aterrorizados, se prostram no chão para aplacar o mau presságio (Imagem: Brunier and Luminet/Cambridge University Press)

Uma antiga tradição chinesa consistia em bater tambores e gongos, fazendo barulho para espantar o dragão que engolia o Sol. Os eclipses eram geralmente considerados uma perturbação na ordem natural, um indício de que algo estava errado. Assim, os astrônomos chineses dedicaram esforços para prever eclipses.

A astronomia chinesa antiga era principalmente uma atividade governamental, e era papel do astrônomo real acompanhar os movimentos solares, lunares e planetários para explicar ao imperador o que eles significavam. Uma história conta que, uma vez, dois astrônomos ficaram bêbados, falharam na previsão do eclipse e acabaram perdendo a cabeça por conta disso.

As histórias sobre Hsi (também grafado como Hi ou He) e Ho variam, mas a moral é a mesma. Eles eram os astrônomos da corte e eram responsáveis ​​por prever eclipses para que as pessoas pudessem bater os gongos, disparar flechas e assustar o dragão que estava comendo o Sol. No entanto, eles passaram a maior parte do tempo bebendo vinho, e não apenas falharam em prever um eclipse, como dormiram durante o evento - e foram executados por isso.

Esta história vem de um manuscrito antigo conhecido como O Livro dos Documentos, que foi traduzido de várias formas. De acordo com o relato, o chanceler, o primeiro-ministro ou o "príncipe" Yi Ying (dependendo da versão), exorta os funcionários do governo a não serem negligentes em seus deveres como Hsi e Ho. Esse eclipse específico teria acontecido provavelmente em 22 de outubro de 2.137 A.C.

A maçã, o cometa e o eclipse

Mapa do eclipse de 1715 por Edmond Halley (Imagem: Edmond Halley)

Conhecemos a história de Isaac Newton e sua constatação da gravidade quando uma maçã caiu enquanto ele relaxava na casa de sua mãe. Todo mundo já sabia que as coisas caíam no chão, mas ele percebeu algo absolutamente novo: que a gravidade é universal.

Newton viu a maçã cair em linha reta em direção à Terra. Isso é absolutamente comum e não teria nenhum valor científico se ele se limitasse a escrever apenas isso. O que na época foi revolucionário é que, além da queda, ele viu a maçã acelerar entre o estado “parado” para “se movendo” — e todas as acelerações exigem uma força. Então, a Terra só podia estar aplicando uma força na maçã, mesmo que não estivesse tocando nela.

Não parou por aí: o cientista também sabia que toda ação tem uma reação igual e oposta. Se a Terra estivesse aplicando uma força para acelerar a maçã, a fruta também deveria estar aplicando uma força para acelerar a Terra. Qualquer que seja essa força, ela deve ser mútua e nas duas direções. A razão pela qual a maçã se move mais do que a Terra é porque a massa da Terra é muito maior. Parece que a maçã está fazendo todo o movimento e a Terra está fazendo todo o trabalho de exercer a atração, mas, na visão reveladora de Newton, as coisas eram iguais quando se trata de forças.

Portanto, se a Terra está aplicando gravidade à maçã e a maçã está aplicando gravidade à Terra, essa força gravitacional deve estar operando em todas as duplas de objetos em todo o universo - como a Terra e a Lua, por exemplo. Em outras palavras, a gravidade deve ser universal.

Newton descobriu as implicações dessa força universal e, de repente, muitas coisas fizeram mais sentido. Ele foi capaz de prever a velocidade da Lua em sua órbita e fez uma releitura das leis de Kepler a partir de princípios muito mais simples. E também conseguiu explicar os movimentos de todos os planetas conhecidos à época e de todas as luas igualmente conhecidas ao redor desses planetas. Então, o velho Newton escreveu um livro sobre todas essas descobertas, o colocou em uma prateleira e se esqueceu dele.

Mapa de um eclipse de 1869

Todo esse trabalho fantástico ficou lá por anos até que um de seus amigos, o também cientista Edmond Halley, o viu e insistiu para que Newton o publicasse. Aparentemente, Newton, pensava que tudo fora apenas um passatempo durante uma tarde preguiçosa e não algo digno de interesse acadêmico, mas Halley viu a importância daquilo e pressionou seu amigo constantemente, até que finalmente - e felizmente - o trabalho foi publicado.

Halley fez um grande uso da nova teoria da gravitação universal. Com o trabalho em mãos, ele resolveu quase todos os problemas conhecidos por fazer os astrônomos perderem os cabelos. Seu trabalho mais notável foi a descoberta do padrão de um certo cometa - que agora leva seu nome -, vasculhando nos registros históricos as datas nas quais ele foi visto e usando esses dados para fazer cálculos usando a teoria de Newton. O resultado foi uma previsão precisa do reaparecimento periódico do que hoje chamamos de Cometa Halley.

Mas talvez outro trabalho de Halley tenha sido ainda mais importante. Ele pesquisou registros antigos sobre eclipses e conseguiu prever o próximo eclipse solar total que aconteceria em sua cidade natal, Londres. Usando a teoria da gravitação universal de Newton, Halley previu o eclipse de 3 de maio de 1715 com um erro de apenas quatro minutos - algo impressionante para a época. Hi e Ho seriam mais felizes se tivessem um amigo como Newton.

Eclipses na atualidade

Esquema do eclipse solar e sua visibilidade nas regiões do planeta

Hoje, somos capazes de compreender o movimento de corpos celestes e calcular as forças atuando sobre eles com grande precisão. Temos até mesmo programas de computador com todo esse conhecimento em suas bases de dados, capazes de calcular rapidamente a data de futuros eclipses.

Prever um eclipse é importante sob vários aspectos, e um deles é a divulgação científica. É que este tipo de evento atrai tanta a atenção da população em geral que escolas e divulgadores científicos aproveitam para ensinar como observá-lo corretamente, aproveitando para explicar como funcionam os movimentos dos corpos celestes do Sistema Solar. Acaba sendo uma ótima oportunidade de ensinar ciência a todos.

Além disso, cientistas usaram e ainda usam eclipses para novas descobertas. Por exemplo, durante o eclipse solar de 16 de agosto de 1868, Joseph Lockyer e Pierre Janssen descobriram, de forma independente, intrigantes sinais de hélio na corona solar. O hélio tornou-se assim o primeiro elemento químico descoberto fora da Terra, e seu nome vem da palavra grega para Sol: Helios.

No século XIX, estudiosos discutiram extensivamente como os eclipses solares bloqueiam a fotosfera e revelam a presença de uma atmosfera ao redor do Sol. A observação de eclipses revelou uma porção interior brilhante no Sol - a cromosfera - e um halo muito extenso - a coroa. Outro eclipse importante ocorreu em 29 de maio de 1919, quando Arthur Eddington testou e comprovou a Teoria da Relatividade Geral de Albert Einstein. Ele usou este eclipse para demonstrar que campos gravitacionais fortes como o do Sol são capazes de curvar a luz de estrelas. Aliás, o Brasil teve um papel fundamental nessa história.

Ainda hoje, os eclipses solares são utilizados para fotografar e estudar a composição e a dinâmica da coroa solar. É que esse envoltório luminoso só se torna visível quando o disco brilhante do Sol - ou fotosfera - é completamente encoberto. Cientistas também aproveitam o evento para estudar fenômenos relacionados ao clima espacial, como as erupções solares e as ejeções de matéria coronal.

Fonte: Canaltech

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