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FORMA E ESTRUTURA DO NOSSO PLANETA
FORMA, ESTRUTURA E MOVIMENTOS
DO PLANETA TERRA
FORMA
Na era de ouro da comunicação, pululam informações falsas que buscam difundir crenças sem qualquer base científica. Conceitos consolidados ao longo de séculos, como a esfericidade da Terra, passam a ser questionados de forma simplória e irresponsável. Páginas pseudocientíficas na internet desautorizam, por exemplo, a eficácia de vacinas e a utilidade da energia nuclear. Mas, conhecer e entender o mundo a partir do método científico é a forma mais eficiente de melhorá-lo (Moricone, 2018).
Segundo Moricone (2018), um dos conselhos mais conhecidos em divulgação científica é: se há algo importante a ser dito, que seja dito logo. Cumpra-se, então, o conselho:
A Terra é redonda.
Para um(a) leitor(a) desavisado(a), pode parecer exagero ter que lembrar o formato de nosso planeta, mas os tempos mudam e nem sempre para melhor.
Esse fato científico consolidado desde Aristóteles e Eratósthenes, tem sido questionado em muitos sítios pseudocientíficos na internet.
Nossa tarefa como professores e alunos é consertar esse equívoco, por que aceitamos o método científico e todas as evidências disponíveis apresentadas por pesquisadores ao longo da história (modif. Moricone, 2018).
Recentemente, em todo mundo, o que inclui o Brasil, proliferam "sociedades" que defendem a teoria da Terra plana. Ao contrário do que imaginaríamos a partir de todo o conhecimento e evidências adquiridos a favor de um planeta esférico, os chamados "terraplanistas" defendem a ideia de que a Terra é um disco plano, que estaria acelerado "para cima", simulando o efeito da gravidade. Para os integrantes desses grupos, aliás, a gravidade não existe. Os modelos sobre a Terra plana são vários, mas a ideia básica de todos é a mesma (Moricone, 2018).
O modelo de Terra plana não é nem um pouco recente. Na verdade, é uma ideia bem arcaica com a qual civilizações da Idade do Bronze e da Idade do Ferro do Oriente Médio concordavam. Essa concordância era quase unanime pois as evidências objetivas mostravam que o sol nascia a leste passava pelo meridiano ao meio dia e se punha a oeste, logo se eu não consigo perceber meu movimento, mas vejo o Sol se movendo é razoável pensar que estou parado e que todo o universo se move ao meu redor. Na Índia, até os primeiros séculos d.C. e na Grécia antes do período helenístico, esse conceito também era popular.
Um conhecimento antigo
Entre os mais esclarecidos, a convicção de que o mundo é uma bola, globo ou esfera, existe desde os tempos antigos. Ao contrário do que alguns pensam, a Igreja medieval reconhecia isso, conforme se vê em diversas obras daquele tempo, em que o mundo era representado por um orbe (esfera) na mão de governantes, inclusive Jesus e Maria, como símbolo de seu poder.
No século 4 a.C. o conceito de Terra esférica já era aceito por boa parte dos filósofos gregos. Por volta de 350 a.C., Aristóteles formulou seus argumentos para prová-lo e relatou uma estimativa da circunferência da Terra, talvez de Eudoxo, de 400 mil estádios (cerca de 60 mil km). Arquimedes relatou que contemporâneos seus estimavam esse valor em 45 mil km. (Veja aqui Histórico do conceito de terra esférica).
Não discutiremos aqui nenhuma ideia que não leve em conta a ciência e seus métodos.
EVIDÊNCIAS EMPÍRICAS
O primeiro registro em que se propõe que a Terra é redonda foi feito por Aristóteles em seu livro De Caelo "Sobre o céu" (1, 2), em 350 a.C.
Nesse livro, ele expõe sua teoria sobre o que forma e diferencia os objetos celestes dos objetos na região sublunar, isto é, na área abaixo da Lua, próxima à Terra.
Essa região sublunar seria composta dos quatro elementos: terra, água, fogo e ar, ao passo que a substância das coisas celestes seria diferente, uma substância perfeita chamada éter.
Segundo Aristóteles, no livro Metaphisica, ele menciona que os quatro elementos tenderiam a se ordenar em torno do centro do
mundo, cada qual em seu “lugar natural”. Se um elemento é removido de seu lugar natural, seu
“movimento natural” é retornar de maneira retilínea: terra e água tendem a descer, ar e fogo
tendem a subir. O “movimento violento” envolve a remoção de um corpo de seu lugar natural,
ou é o resultado do exercício de uma força por um agente. Os corpos celestes envolveriam um
quinto elemento, o éter, que daria conta da imutabilidade dos céus, em seu eterno movimento
circular.
Os pré-socráticos falavam no princípio de “atração dos iguais pelos iguais”, o que
explicaria porque a pedra tende a cair para o chão, mas o princípio se aplicava a tudo. Para
Aristóteles, todo movimento tem um agente (um motor) e um paciente (o movido). A fonte do
movimento é uma força (dynamis ou ísquis). No movimento natural a força é interna, e no
movimento violento ela é externa, tendo que haver contato contínuo entre o motor e o movido. (Pessoa Jr. 2022)
Segundo Aristóteles, a Terra é uma coisa; o céu, outra. Passaram-se mais de 2.000 anos para se entender que a substância do universo é uma e a mesma em todos os lugares, i.e., a matéria formada por átomos (Moricone, 2018).
O raciocínio de Aristóteles
Para Aristóteles, os "elementos pesados", terra e (com menos intensidade) água, buscam o seu "lugar natural", que é o centro da Terra e, coincidentemente, o centro do universo. O formato esférico é o ideal nessa busca.
Aqui, a ideia de uma Terra esférica surge como um ideal de perfeição, racional, sem comprovação experimental.
Entretanto Aristóteles se baseou em evidências empíricas que dispunha em sua época para chegar a essa conclusão.
Para a água, o lugar natural é uma concha esférica ao redor da Terra, explicando os mares.
Como bolhas sobem na água, o lugar natural do ar (gás) é acima da água, uma vez que é mais leve.
Finalmente, o fogo, que sobe com mais intensidade, tem seu lugar acima do ar, ainda na camada sublunar (Moricone, 2018).
As duas hipóteses aristotélicas: a busca dos elementos pelo seu lugar natural e as observações que levaram a conceber a Terra esférica e estática se complementam e resolvem a situação paradoxal do porquê de os viajantes não caírem (fora da Terra) à medida que se afastam rumo ao horizonte, e resolvem também a observação empírica do porque de um barco que se afasta de um porto parecer afundar, a sombra da Terra projetada na superfície da lua durante um eclipse, constelações visíveis em um e outro hemisfério, algo que só pode ocorrer se a Terra for esférica.
1) Eclipses lunares
Além desse raciocínio puro, Aristóteles forneceu argumentos empíricos, baseados na observação, para justificar o formato esférico da Terra. Um deles é a observação de eclipses lunares.
Já era aceito que a Lua refletia a luz do Sol, ou seja, ela não tem luz própria, ideia proposta pela primeira vez pelo também filósofo grego Anaxágoras (500 - 428 a.C.). O fato de eclipses lunares apresentarem sempre o formato de um arco circular e serem causados pela sombra da Terra na Lua é um indicativo, uma evidência (visual) de que a forma da Terra é esférica.
Um fato evidente visível a olho nu, é o de que a sombra da terra projetada na superfície lua em eclipses lunares totais (quando a Terra passa pela umbra do planeta) apresentarem sempre o formato de um arco circular. Esse arco circular é o resultado da projeção da sombra da Terra na superfície da Lua, quando nosso satélite passa pelo cone de sombra da Terra. Esse fato é uma evidência de que a Terra é esférica.
Eclipse
Eclipse é uma palavra latina: eclīpsis, que vem do grego antigo ἔκλειψις, ékleipsis, “eclipse”, de ἐκλείπω, ekleípō, “eu abandono, desapareço, oculto”, de ἐκ, ek, “fora” e λείπω, leípō, “eu deixo para trás”.
O eclipse lunar é um fenômeno astronômico que ocorre quando a Lua é ocultada totalmente ou parcialmente pela sombra da Terra, sendo visível a olho nu. Isto ocorre sempre que o Sol, a Terra e a Lua se encontram próximos ou em perfeito alinhamento, estando a Terra no meio destes outros dois corpos.
Por isso o eclipse lunar só pode ocorrer quando coincidem a fase de Lua cheia e a passagem dela pelo seu nodo orbital. Este último evento também é responsável pelo tipo e duração do eclipse.
(WP)
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Os nodos de uma órbita são pontos onde a órbita cruza o plano da eclíptica (WP).
Como a excentricidade da órbita da Terra em torno do Sol é de 0,0167, o diâmetro angular do Sol varia 1,67% em torno de sua média, de 31'59". A órbita da Lua em torno da Terra tem uma excentricidade de 0,05 e, portanto, seu diâmetro angular varia 5% em torno de sua média, de 31'5", chegando a 33'16", muito maior do que o diâmetro máximo do Sol. Quando mais afastada da Terra, fica menor do que o Sol e ocorre o eclipse anular (UFRGS).
Embora Hipparcos (c.190-c.120 a.C.) não conhecesse estas variações de distância, com os epiciclos ele conseguia calcular com precisão de uma a duas horas a ocorrência dos eclipses da Lua. Seus cálculos foram publicados no Almagesto, de Ptolomeu (85 d.C. - 165 d.C.). As Tabelas de Toletan (Oliveria Filho e Saraiva, 2023), de Abu Ishaq Ibrahim Ibn Yahya Al-Zarqali (Arzachel em latim), foi um famoso estudioso andaluz latinizado como Arzaquel de Toledo, foram publicadas em 1080, atualizando os cálculos. As subsequentes foram as Tabelas Alfonsinas, em hora do rei Alfonso X de Leon e Castilha (1221-1284), publicadas em Toledo em 1252. John Müller de Königsberg (1436-1476), Alemanha, conhecido como Regiomantanus, notou que o eclipse da Lua ocorria já uma hora mais tarde do que nas Tabelas Alfonsinas. Domenico Maria Novara da Ferrara (1454-1504), professor de Nicolao Copérnico (1473-1543), foi seu aluno. Regiomontanus publicou Ephemerides, com tabelas astronômicas para 30 anos, inclusive dados para se encontrar a latitude e longitude no mar, provavelmente utilizado por Cristovão Colombo (1451-1503), na sua primeira viagem de descoberta das Américas, em 1492. Copérnico assume órbitas circulares em sua teoria, mas usa epiciclos para explicar suas variações, recalcula a excentricidade do movimento aparente do Sol estabelecida nos epiciclos de Ptolomeu, e publica tabelas para que a posição aparente do Sol e da Lua possam ser calculadas, refinando o cálculo dos eclipses. Seu colega Erasmus Reinhold (1511-1553) publicou em 1551 as Tabulae Prutenicae, baseadas no De Revolutionibus de Copérnico, somente superadas pelas Tabelas Rudolfinas, publicadas por Johannes Kepler (1571-1630) em 1623 (UFRGS).
(WP)
(Fonte: techtudo)
(Fonte: gifs)
(Fonte: gifs)
Nesse esquema: a penumbra é a sombra mais clara projetada pela Terra, enquanto a umbra (sombra) mais escura. (Fonte:Reprodução/timeanddate.com;Fonte: terra)
Esquema mostrando os nodos lunares ascendente e descendente (clarin)
Nodos lunares (personare)
(UFMG)
(UFMG)
2) Estrelas e Constelações visíveis em cada hemisfério
Além disso, os gregos já haviam notado que nos céus havia mais de um tipo de objeto. Alguns desses objetos ocupavam o mesmo lugar durante todo o ano, as chamadas estrelas fixas, enquanto outros detinham um movimento errático, os planetas, cujo significado em grego é, justamente, "errante" (Moricone, 2018).
O fato de navegantes observarem um movimento das estrelas fixas à medida que se deslocavam para o norte ou sul indica que a superfície da Terra deve ser curva.
Além de perceberem que a Terra deveria ser esférica, os gregos entenderam que se tratava de uma esfera muito grande, pois o efeito de curvatura é perceptível, mas muito sutil.
À época da navegação do explorador genovês Cristóvão Colombo (1451-1506), ao contrário do que se pode pensar pelo anedotário popular, a pergunta em aberto não era se a Terra era redonda, mas qual era o seu tamanho.
Essa questão tinha, claramente, um valor prático imenso, pois determinava a quantidade de água e alimento que deveria ser levada nas viagens. Colombo errou com relação ao tamanho, mas foi salvo por uma descoberta notável no meio do caminho: a América (Moricone, 2018).
(xingu)
(xingu)
Constelações
Outra fonte de evidência vem da observação de estrelas no céu para orientação em navegação.
Polaris é uma estrela do tipo variável, de magnitude 1,95 e também é conhecida como “estrela do norte". Apesar de ter sido muito utilizada no passado nas navegações que ainda não contavam com satélites e GPS, Polaris não pode ser vista por qualquer observador na Terra.
A estrela está localizada no pólo norte celeste e, se um observador se move na direção sul, deixará de observá-la a medida que se aproxima da Linha do Equador. A geometria esférica da Terra diminui a distância até o horizonte e esconde os objetos, a medida que nos afastamos do Norte geográfico e celeste. Assim, constata-se que ao sul do equador, Polaris não é visível e, obviamente, não pode ser usada para navegação.
No século XVI, Fernão de Magalhães atravessa o mundo circular de Leste a Oeste, confirmando a forma que já se observava na sombra do planeta Terra projetada na Lua durante os eclipses.
No século anterior a Fernão, em 1478, Johannes de Sacro Bosco publica o Tractatus de sphæra (USP), onde apresenta as várias evidências de que a Terra é redonda além de explorar o formato circular das órbitas aparentes dos demais planetas. Muito antes da exploração espacial, a humanidade tinha motivos suficientes para acreditar que a Terra era esférica. A crença de que os antigos acreditavam que a Terra era plana não se sustenta.
3) Navios se aproximando/afastando do porto
Uma evidência que certamente já era conhecida por Aristóteles, mas que, por alguma razão, não foi mencionada em seus escritos é o fato de um barco desaparecer no horizonte à medida que se afasta do observador. Até hoje, esse é um fenômeno de fácil observação, mas igualmente encantador (Moricone, 2018).
Um fenômeno observado por marinheiros é o seguinte: a medida que o barco se aproxima de uma cidade na costa, as primeiras estruturas que aparecem são os edifícios mais altos como torres e picos das montanhas e depois as casas e por fim a praia.
Para uma análise detalhada desse pormenor, recomendo a leitura do artigo “A cinemática e a dinâmica da aeronave em voo paralelo ao solo”, disponibilizado pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Navios se afastando ou se aproximando do porto
Note que há dois navios no horizonte, porém um deles está quase que completamente ocultado, aparecendo apenas as estruturas superiores do navio. Algo semelhante é observado na imagem seguinte, na qual há dois navios e um deles está quase que totalmente ocultado, aparecendo apenas os contêineres que carrega:
Pesquise outras evidências que mostram o conhecimento da Terra esférica para postar no seu blog.
4) Aviões no horizonte
Quando um avião em grande altitude aparece no horizonte ele é visto “em pé”, como se fosse um foguete indo para o espaço. E quando desce no horizonte oposto parece estar caindo de bico. No entanto, no distante local onde ele se encontra, ele está perfeitamente paralelo ao solo. Esse efeito do “avião em pé” ou “caindo” acontece por causa da curvatura da Terra! O que já não ocorre quando ele está mais próximo do observador. (Medeiros, 2020).
A) O avião surge “em pé” no horizonte (subindo parecendo um foguete) e passa por cima da nossa cabeça, B) e some “caindo” no lado oposto, quando esta se afastando de nós. C) Só é visto de frente quando estamos próximos a ele e comumente quando esta taxiando para decolar ou chegando.
(modif. de Medeiros, 2020).
5) O experimento de Eratósthenes
Eratósthenes de Cirene, Ἐρατοσθένης ὁ Κυρηναῖος, Eratosthénes o Cirenaios; c. 276 a.C. - c. 194 a.C., foi um polímata grego: matemático, geógrafo, poeta, astrônomo e teórico musical. Ele era um homem culto, e bibliotecário chefe da Biblioteca de Alexandria. Seu trabalho equivale ao que hoje é conhecido como estudo da Geografia, onde ele introduziu algumas das terminologias usadas ainda hoje (WP).
Por volta do séc. III a.C., o matemático, astrônomo e geógrafo Eratósthenes de Cirene, usou uma abordagem simples para provar que a Terra não é plana. Mais que isso, ele usou geometria básica de Thales de Mileto e Euclides, para calcular a circunferência de nosso planeta.
Euclides, Εὐκλείδης; c. 300 a.C., (Εὐ + κλείδης, nome derivado de εὖ, eu, bem e -κλῆς, klês, fama, que significa: renomado, glorioso) foi um matemático, geômetra e lógico greto (WP).
Considerado o "pai da geometria", Euclides é conhecido principalmente pelo tratado dos Elementos, onde estabeleceu os fundamentos desta ciência que dominou amplamente o campo até o início do século XIX, sendo usada até hoje. Seu sistema, agora conhecido como geometria euclidiana, envolveu inovações em combinação com uma síntese de teorias de matemáticos gregos anteriores, incluindo Eudoxo de Cnido, Hipócrates de Quios e Teeteto. Com Arquimedes e Apolônio de Perga, Euclides é geralmente considerado um dos maiores matemáticos da antiguidade e um dos mais influentes na história da matemática (WP). Nos Elementos, Euclides deduziu os teoremas de um pequeno conjunto de axiomas. Ele também escreveu trabalhos sobre perspectiva, seções cônicas, geometria esférica, teoria dos números e rigor matemático. Além dos Elementos, Euclides escreveu um texto inicial central no campo da óptica, Óptica, e obras menos conhecidas, incluindo Dados e Fenômenos. (WP). Seu método ainda hoje é usado para demonstrar como podemos chegar à mesma conclusão com experimentos semelhantes.
Um dos feitos mais notáveis da filosofia natural grega foi a medida da circunferência da Terra, por Eratósthenes (276 a. C. – 194 a. C.).
Partindo da hipótese de que a Terra é uma esfera, Eratósthenes desenvolveu um raciocínio geométrico engenhoso.
Ele sabia, pelos livros, que ao meio-dia, no solstício de verão, na cidade de Syene, ou Siena (atual Assuan, no Egito), o Sol estava exatamente no zênite, o que chamamos de Sol a pino. Nessa situação, uma pessoa em pé não projeta sombra.
É possível, por exemplo, observar o Sol diretamente a partir do fundo de um poço.
Já, na cidade de Alexandria, distante de Syene, nessa mesma data e horário, o Sol não se encontra no zênite, ou seja, uma estaca projetará uma sombra.
Eratósthenes contratou um bematista para medir a distância de Alexandria a Syene, que por sorte estavam ambas quase no mesmo meridiano.
A cidade de Alexandria está ao norte de Syene e portanto em Alexandria no solstício de verão o Sol NÃO está no zênite. Um estaca cravada verticalmente em Alexandria, ao meio-dia no solstício, projeta uma sombra cerca de 8 vezes menor do que a altura da estaca. Ou seja, a luz do Sol ao meio dia (em 21/6) tem uma orientação que perfaz um ângulo de aproximadamente 50 vezes menor que o ângulo subtendido pela circunferência, isto é, cerca de 7,2°. (Lang, 2015).
Partindo da hipótese de que a Terra é redonda, Eratósthenes fez um raciocínio geométrico engenhoso: ele sabia que, ao meio-dia, no solstício de verão, na cidade de Syene (Egito), o Sol estava a pino e, portanto, não projetava sombras. Já, em Alexandria, uma estaca projetava sombra na mesma data e horário. Conhecendo a distância entre Syene e Alexandria, ele fez uma medida geométrica e calculou a circunferência da Terra. Devemos notar que Eratósthenes provavelmente conhecia o pensamento de Aristóteles de que a Terra era esférica, mas não sabia que tamanho tinha essa esfera. Assim, ele
Duas retas paralelas cortadas por uma transversal formam ângulos alternos internos iguais.
Para calcular a circunferência da Terra, então, Eratóstenes precisava conhecer a distância entre Syene e Alexandria, o que foi feito mediante a contratação de itinerantes, pessoas que mediam as distâncias por meio de passadas regulares. A partir de uma análise geométrica, Eratóstenes obteve um valor para a circunferência da Terra próximo do conhecido atualmente, que é 40.008 km.
Na Grécia antiga, os bematistas grego antigo: Βηματισταί, grego moderno: Βηματιστές. de βῆμα, bema, “passo”, eram especialistas treinados para medir distâncias contando seus passos percorridos entre dois pontos geograficamente distantes.
Eratósthenes sabia que num determinado dia de cada ano, no Solstício de Verão ou solstício de junho, (21 de junho), no hemisfério norte, na cidade de Συήνη, Syene (hoje Assuan), no sul do Egito, o Sol podia ser visto refletido no fundo de um poço, o que significa dizer que o Sol estava exatamente no zênite; e as pessoas e os objetos verticais não produziam sombra.
O que Eratósthenes sabia
Ele sabia pela obra de Aristóteles, De Caelo, e pelas evidências disponíveis na época: navios se aproximando ou se afastando de portos, sombra da Terra projetada na na Lua durante um eclipse lunar, que a Terra era esférica. Ele sabia da esfericidade da Terra, mas qual era o tamanho dessa esfera?
“Cleomedes nos conta, em uma história frequentemente recontada, que Eratóstenes determinou o tamanho da Terra a partir dos seguintes dados:
(1) a distância entre Siena e Alexandria é de 5000 estádios, e esses dois lugares ficam no mesmo meridiano;
(2) ao meio-dia no solstício de verão em Siena não há sombra, ou seja, o sol está diretamente acima, no zênite; e
(3) ao meio-dia no solstício de verão em Alexandria a sombra projetada por uma ponta de um gnômon em um relógio de sol de tigela (skuphe) atinge um arco igual a 1/50 de um círculo da base do gnômon.
Por meio de um argumento geométrico simples, Eratóstenes calculou a circunferência da Terra em 250.000 estádios (para o texto desta passagem, veja, por exemplo: [Thomas 1968, II, 266-2731; sobre Cleomedes, veja também Neugebauer 1941])”.
"We are told by Cleomedes, in a story often retold, that Eratosthenes determined the size of the earth from the following data:
(1) the distance between Syene and Alexandria is 5000 stades, and these two places lie on the same meridian;
(2) at noon on summer solstice at Syene there is no shadow, i.e., the sun is directly overhead; and
(3) at noon on summer solstice at Alexandria the shadow cast by a point of a gnomon in a bowl sundial (skuphe) reaches an arc equal to 1/50th of a circle from the base of the gnomon.
By means of a simple geometric argument Eratosthenes calculated the circumference of the earth to be 250,000 stades (for the text of this passage, see, for example: [Thomas 1968, II, 266-2731; on Cleomedes, see also Neugebauer 1941)".
Um relógio de sol em que OA é o gnômon de comprimento g que projeta uma sombra na linha horizonta AB de comprimento s quando o sol está na direção BO. O problema é encontrar a quantidade de arco AC a partir da razão entre s e g.
(i) Como poderia Eratósthenes converter a proporção entre sombra e um gnômon em um arco; isto é, em termos modernos, como poderia ser avaliada a função arco tangente?
(ii) Existe uma maneira de aumentar a proporção entre sombra e gnômon de modo que o arco correspondente seja um pouco maior que 1/50,5 de um círculo (ou seja, mais próximo de 1150 de um círculo)?
A estratégia para (i) será encontrar a tangente de 30”, e com o meio ângulo fórmula mostrada abaixo, as tangentes de 15” e 7 1/2º serão calculadas: esta fórmula provavelmente era conhecida por Arquimedes, um contemporâneo de Eratósthenes (cf. Pedersen 1974). Para fazer isso, precisamos de uma forma de aproximar raízes quadradas e de uma forma de aproximar a proporção de números grandes que são relativamente primos pela proporção de números pequenos. Nesse ponto podemos invocar a interpolação linear para encontrar o arco tangente procurado. (Goldstein, 1984)
O que Eratósthenes queria saber
Ele percebeu que poderia descobrir o quão grande era a circunferência da Terra usando conhecimento de geometria da época.
Para isso era necessário
1) conhecer (medir) a distância da cidade de Alexandria até a cidade de Syene,
2) Medir alguns ângulos e executar alguns cálculos matemáticos.
Ele também necessitava fazer algumas suposições que são tidas como "verdade" por exemplo:
(I) o Sol está muito distante da Terra e se comporta como um ponto luminoso.
(II) Os raios luminosos do Sol se deslocam em linha reta.
(II) Os raios solares que chegam na superfície da Terra são paralelos.
(III) Alexandria e Siena devem estar no mesmo meridiano (essa suposição foi um golpe de sorte de Eratósthenes (?), pois naquela época não existia a ideia de latitude, e Syene estava quase na mesma latitude de Alexandria). (Teria Eratósthenes investigado previamente, a posição de Alexandria e Syene, ao produzir seu mapa com distâncias entre as diferentes localidades e os meridianos e paralelos (?)). Essa informação não chegou até nós.
(IV) A posição das cidades do experimento original exigia que o experimento fosse realizado no solstício de verão ou solstício de junho (no Hemisfério Norte), uma vez que nessa época do ano, a inclinação da Terra em relação ao eixo da eclíptica é de 23, 4º.
Quando ocorre solstício de verão no Hemisfério Norte, o Polo Norte está inclinado cerca de 23,5° em direção ao Sol. Isso faz com que os raios solares sejam deslocados para o norte do Equador, e os raios solares são verticais ao meio-dia e incidem verticalmente diretamente sobre a latitude de 23,5°N. O solstício de verão no Hemisfério Norte ocorre entre os dias 20 e 22 de junho, e marca o início do verão e o dia mais longo do ano para esse hemisfério. O solstício de verão acontece duas vezes por ano, uma vez em cada hemisfério. A Terra orbita o Sol em um ângulo inclinado, e durante metade do ano o Hemisfério Sul está inclinado em direção ao Sol, na outra metade do ano é o Hemisfério Norte que está inclinado em direção ao sol.
No dia do solstício o hemisfério norte está voltado para o Sol e nesse dia (20, 21, ou 22/junho) o Sol alcança sua altura máxima e no momento seguinte inicia sua volta para o sul. Que é o mês,o que dizer que a Terra nunca para está sempre em movimento em sua órbita ao redor do Sol. Portanto o solstício dura apenas um breve momento. Para efeitos práticos e para o senso comum o solstício dura um dia.
(cfg)
No solstício de inverno, a sombra é mais longa e o ponto de sombra da ponta do gnômon corre ao longo da linha horizontal superior. No equinócio da primavera e do outono, a sombra se move ao longo da linha média. Na época do solstício de verão, quando a sombra é mais curta, o ponto de sombra pode ser observado ao longo da linha inferior (skaphe).
Um meridiano é um círculo imaginário na superfície da Terra que passa pelos pólos norte e sul. O plano de qualquer meridiano corta a Terra. Se Alexandria e Siena se encontram no mesmo meridiano, é garantido a Eratósthenes que as duas cidades e o centro da Terra estão todos contidos no mesmo plano.
(Os paralelos são linhas imaginárias dispostas horizontalmente, formando círculos concêntricos que diminuem de tamanho conforme se distanciam da Linha do Equador. A medida dos paralelos é chamada de latitude. Os meridianos, por sua vez, consistem em semicírculos "traçados verticalmente e que se encontram nos polos. A medida dos meridianos recebe o nome de longitude (brasilescola).
Como geógrafo, e antes de calcular a circunferência da Terra, Eratósthenes produziu cartograficamente um mapa com informações disponíveis na época. Para isso utilizou a enorme quantidade de informações disponíveis na grande biblioteca de Alexandria. Eratósthenes procurou corrigir o mapa grego tradicional do mundo. Ele examinou inúmeros textos, compilando registros de distâncias medidas e comparando vários relatos de semelhanças em flora, fauna, clima, observações astronômicas, povos locais, etc. O mapa apresentava um “paralelo” principal, correndo de leste a oeste pela cidade de Rodes, e um meridiano principal, correndo norte e sul através de Rodes. Usando essas duas linhas principais perpendiculares, Eratósthenes dividiu o mapa em regiões retangulares, que poderiam então ser usadas para calcular geometricamente qualquer distância no mundo conhecido, daí o termo “geografia matemática”. O principal meridiano deste mapa passa diretamente por várias cidades, incluindo Alexandria e Syene. Portanto, a primeira suposição de Eratósthenes se baseia em um mapa que ele construiu usando a riqueza de conhecimentos disponíveis na biblioteca de Alexandria (sphaericaest).
Pelo seu livro, e por ter demonstrado cientificamente a forma da Terra e calculado sua circunferência Eratósthenes é considerado o pai da geografia e também é o pai da geografia matemática.
Em seu livro "Geographia" dedica a primeira seção ao estudo dos fenómenos resultantes da interação entre a superfície da terra e do sol e a lua, juntamente com estudos de sua forma, também se preocupa com a representação fiel da superfície da Terra. Na segunda parte do livro expõe suas medições do tamanho da Terra, sua circunferência.
Mapa de Eratósthenes
Abaixo, uma reconstituição (de autor não identificado) do mapa de Eratósthenes, de cerca de 220 a.C. O matemático grego e bibliotecário da Alexandria usou os levantamentos do mundo conhecidos, após as conquistas de Alexandre, o Grande.
Mapa de Eratósthenes
Localização de Alexandria e Syene, no mapa produzido por Eratósthenes.
Como geógrafo, e antes de calcular a circunferência da Terra, Eratósthenes produziu cartograficamente um mapa com informações disponíveis na época. Para isso utilizou a enorme quantidade de informações disponíveis na grande biblioteca de Alexandria. Eratósthenes procurou corrigir o mapa grego tradicional do mundo. Ele examinou inúmeros textos, compilando registros de distâncias medidas e comparando vários relatos de semelhanças em flora, fauna, clima, observações astronômicas, povos locais, etc. O mapa apresentava um “paralelo” principal, correndo de leste a oeste pela cidade de Rodes, e um meridiano principal, correndo norte e sul através de Rodes. Usando essas duas linhas principais perpendiculares, Eratósthenes dividiu o mapa em regiões retangulares, que poderiam então ser usadas para calcular geometricamente qualquer distância no mundo conhecido, daí o termo “geografia matemática”. O principal meridiano deste mapa passa diretamente por várias cidades, incluindo Alexandria e Siena. Portanto, a primeira suposição de Eratóstenes se baseia em um mapa que ele construiu usando a riqueza de conhecimentos disponíveis na biblioteca de Alexandria (sphaericaest).
Esquema da observação de Eratósthenes.
Raciocínio de Eratósthenes.
A) Observação no dia do solstício de verão (solstício de junho, no hemisfério norte); B) Esquema dos elementos do problema; C) Usando a proposição 29 dos Elementos de Euclides que diz:
"A reta, caindo sobre as retas paralelas, faz tanto os ângulos alternos iguais entre si quanto o exterior igual ao interior e oposto e os interiores e no mesmo lado iguais a dois retos". Resta então saber o valor do ângulo produzido pela sombra de uma coluna ou gnomon em Alexandria.
Ele mediu o comprimento da sombra de uma torre alta (haste ou gnomon) em Alexandria e usou geometria simples para calcular o ângulo entre a sombra e a torre vertical. Esse ângulo produzido pela sobra equivaleu 7,2 graus. Em seguida, Eratósthenes novamente usando geometria para mostrar que o ângulo da sombra seria igual ao ângulo entre Alexandria e Siena, medido a partir do centro da Terra.
O dado da distância de Alexandria até Syene é de cerca de 925 km. Portanto, assumindo que a Terra é perfeitamente esférica, ele usou o princípio de que o ângulo central e o comprimento do arco são proporcionais entre si no círculo.
7,2˚: 925km = 360˚: Circunferência da Terra
Ele calculou a circunferência da Terra em cerca de 46.000 km. Este valor é ligeiramente maior do que o valor medido hoje de cerca de 40.075 km, mas é muito preciso, considerando a tecnologia de medição da época.
A observação de Eratósthenes mostrou que o ângulo formado pela sombra projetada pelo gnomon ou coluna em Alexandria é 1/50 de um círculo, significando 1/50 de 360 graus ou 7 1/5° = 7° 12′. Embora tenha sido usada pelas civilizações babilônicas desde o século V AEC (a.C), a divisão de um círculo nos 360 graus que conhecemos não foi introduzida na ciência grega até o século II AEC por Hipparco de Rodes (190-120 a.C.). O sistema de medida angular usado por Eratósthenes dividiu o círculo em 60 partes, cada uma delas denominada hexacontade.
Esse sistema fornece um dos argumentos mais convincentes quanto à origem dos 2.000 estádios adicionais. Não há como saber se Eratósthenes fez essa medição ele mesmo, mas muitos estudiosos argumentam que ele provavelmente mediu esse ângulo usando um relógio de sol hemisférico, conhecido como scaphe, que foi o melhor instrumento astronômico da época (WP).
Skaphe (gaudiumsubsole)
Skaphe, σκάφη, escafe, tigela; também conhecido como scaphion (diminutivo) ou scaphium era um relógio de sol que se diz ter sido inventado por Aristarco de Samos (século III aC) (WP).
Relógio de sol (gnômon) erigido em frente ao templo de Apólo em Pompeia, Itália sec V a.C.
Um problema histórico curioso é o fato de Eratósthenes ter usado uma medida de comprimento chamada "estádio", que não tinha um valor muito bem definido, variando de 156 m à 210 m. A circunferência medida foi de 252 mil estádios; portanto, estaria entre 39.132 km a 52.920 km.
A análise de fragmentos manuscritos da época leva a crer que Eratósthenes usou uma medida de estádio equivalente a 157,7 m, resultando em 39.700 km para a circunferência da Terra, um valor bastante próximo do real.
Esse é um feito científico memorável, que mostra como o pensamento científico, observações e deduções matemáticas, nos permitem enxergar algo totalmente novo e inusitado.
Cabe ainda alguns comentários sobre esta medida de Erastóstenes.
Os valores atribuídos a Eratóstenes, reportados por Cleomedes, eram aproximados, além de que, o raciocínio de multiplicar por 50 a distância entre as duas cidades somente é válido se elas estiverem sobre o mesmo meridiano. Apesar de não ser rigorosamente verdade é uma excelente aproximação para Alexandria (longitude de 30° Leste) e Siene (longitude de 32° Leste).
Um pressuposto relevante é de que a Terra seja esférica. Ou seja, experimento não prova que a Terra é esférica (Eratóstenes tinha diversas evidências da esfericidade) e o objetivo do mesmo era calcular a circunferência da Terra e não provar que a Terra é esférica.
Outro pressuposto importante, além de a luz solar se propagar em linha reta, é de que o Sol está muito distante da Terra. Isto é, que a distância Terra-Sol seja muito maior do que o raio da Terra. Na época de Eratósthenes tal suposição estava sujeita a críticas, embora Aristarco de Samos (310 a.C – 230 a.C.) já ter determinado a distância Terra-Sol em cerca de 1500 raios terrestres (vide Determinação da distância da Terra-Sol na antiga Grécia) (Lang, 2015).
COERÊNCIA CIENTÍFICA
As duas hipóteses aristotélicas, a busca dos elementos pelo seu lugar natural e as observações que levaram a conceber a Terra esférica e estática se complementam e resolvem a situação paradoxal do porquê de os viajantes não caírem à medida que se afastam rumo ao horizonte. Porém, essas mesmas ideias introduzem muitos outros problemas. Em particular, observações astronômicas mostram que a Terra gira ao redor de seu próprio eixo, além de se transladar ao redor do Sol.
Por que, então, o ar e tudo o mais que ‘está solto’ a acompanha? Por que, ao jogarmos uma pedra para cima, ela cairá no mesmo lugar?
A solução dessas questões levou muito tempo, mas não foi em vão. Podem parecer questões capazes de pôr um fim a qualquer ideia de uma Terra esférica, mas, na verdade, abriram as portas para uma nova física, a de Galileu Galilei (1564-1642) e Isaac Newton (1643-1727).
CURIOSIDADE
Por causa da curvatura da Terra, a distância na qual um navio pode ser visto no horizonte depende da altura do observador.
Para um observador no chão com o nível dos olhos em h = 2,0 m (7 pés), o horizonte está a uma distância de 5,5 km (3 milhas), cada milha marítima igual a 1.852 m.
Para um observador em pé em uma colina ou torre com 30 metros de altura, o horizonte fica a cerca de 21 km (11,5 milhas).
Um observador no topo de um arranha-céu (300m), poderá ver a cerca de 67 km (36,3 milhas).
Se você estiver no topo do Monte Everest, ou em um avião (9.000 m de altitude), poderá ver a cerca de 340 km. (sopesp)
Distancia que podemos ver no horizonte é dada pela fórmula acima (quora).
Animação que mostra porque não vemos a esfericidade da Terra (agradecimento ao amigo Christian que salvou o vídeo). (Autor desconhecido).
MOVIMENTOS DO PLANETA TERRA
Rotação
A Terra gira em torno do seu próprio eixo a cerca de 1700 quilómetros por hora no Equador, diminuindo esta velocidade nas restantes regiões à medida que estas se vão situando mais perto dos polos. Este movimento, que dura aproximadamente 24 horas 56 min e 4 segundos, dá origem à sucessão dos dias e das noites.
É o movimento que a Terra faz em torno de si mesma ou no eixo imaginário que passa pelos seus polos. A duração desse movimento é de 24 horas, ou seja, mais precisamente de 23 horas, 56 minutos e 4 segundos, e sua velocidade é de 1,666 Km/h na altura do equador. Nos polos a velocidade é nula.
odos os planetas apresentam movimento de rotação
Translação
A Terra gira ao redor do Sol a cerca de 107000 quilómetros por hora, levando 365 dias, 5 horas e 48 minutos a realizar uma volta completa ao redor do Sol, dando origem à sucessão dos anos. Como o eixo do planeta Terra apresenta uma inclinação de 23º e 27’ em relação ao plano da sua órbita em torno do Sol, ocasiona a sucessão dos solstícios e dos equinócios, com a consequente mudança de estação.
Rotação e translação.
Precessão dos equinócios
Movimento giratório realizado pela projeção da rotação terrestre, no sentido dos ponteiros do relógio, com uma duração cíclica de 25770 anos. Origina, entre outras consequências, a antecipação dos equinócios e a aparente mudança de posição dos astros no céu.
O movimento de precessão da Terra é conhecido como precessão dos equinócios, porque, devido a ele, os equinócios (ponto vernal e ponto outonal) se deslocam ao longo da eclíptica no sentido de ir ao encontro do Sol (retrógrado em relação ao movimento da Terra em torno do Sol) 50,29"/ano. Foi o terceiro movimento terrestre descoberto.
Esse "rebolado" no eixo de rotação da Terra leva cerca de 25.780 anos para completar um ciclo. Essa duração só não é mais precisa porque é influenciada pelo movimento das placas tectônicas.
A precessão dos equinócios ocorre, principalmente, devido à força gravitacional que o Sol exerce sobre a Terra.
Timocharis de Alexandria, Aristarchus de Samos, Aristillus de Alexandria, Archimedes de Syracusa, and Hipparchus de Nicaea foram os primeiros gregos conhecidos a dividir o círculo em 360 partes ou moira, μοίρα, de 60 minutos de arco. Eratosthenes usava um sistema mais simples sexagesimal que dividia o círculo em 60 partes ou μοίρα, partes. Por isso foi possível chegar uma grande acuracidade nos dados.
Essa oscilação do eixo terrestre foi descrita pela primeira vez por Hipparco de Nicéia, Ἵππαρχος ο Νικαεύς, Hipparkhos (Hipparcos) o Nicaeus, ou de acordo com alguns, Ίππαρχος ο Ρόδιος, Hipparco, o Rodios, (190 - 120 a.C.)(WP), astrônomo, engenheiro, cartógrafo, matemático da escola de Alexandria, nascido em 190 a.C. em Niceia, na Bitínia, hoje Iznik, na atual Turkiye (Turquia).
Ele é considerado o fundador da trigonometria, mas é mais famoso por descobrir a precessão dos equinócios e por isso também é considerado o “Pai da Astronomia”.
Foi o terceiro movimento terrestre descoberto. Esse "rebolado" no eixo de rotação da Terra leva cerca de 25.780 anos para completar um ciclo. Essa duração só não é mais precisa porque é influenciada pelo movimento das placas tectônicas, pela força gravitacional do Sol, da Lua e dos outros planetas.
Precessão dos equinócios.
Os primeiros astrônomos e matemáticos gregos foram influenciados pela astronomia babilônica até certo ponto, por exemplo, as relações de período do ciclo Metônico e do ciclo Saros podem ter vindo de fontes babilônicas. Hiparco parece ter sido o primeiro a explorar sistematicamente o conhecimento e as técnicas astronômicas da Babilônia. Eudoxo de Cnido no século IV a.C. e Timócharis e Aristilo no século III a.C. já dividiam a eclíptica em 360 partes (nossos graus, em grego antigo: moira) de 60 minutos de arco e Hiparco deu continuidade a esta tradição. Foi apenas na época de Hiparco (século II a.C.) que esta divisão foi introduzida (provavelmente por Hypsikles contemporâneos de Hiparco) para todos os círculos da matemática. Eratósthenes (século III a.C.), por outro lado, usava um sistema sexagesimal mais simples dividindo um círculo em 60 partes. Hiparco também adotou a unidade de cúbito astronômico da Babilônia (grego πῆχυς pēchys) que era equivalente a 2° ou 2,5° (côvado grande).
Hypsicles de Alexandria, Ὑψικλῆς; c. 190 - c. 120 a.C., foi um matemático e astrônomo grego conhecido por ser o autor de “Sobre a ascensão”, “On Ascensions”, Ἀναφορικός e do Livro (apócrifo) XIV dos Elementos de Euclides (WP).
Hipparco também estudou o movimento da Lua e confirmou os valores precisos para dois períodos de seu movimento que se presume que os astrônomos caldeus possuíam antes dele. O valor tradicional dado pelo Sistema Babilônico, para o mês sinódico médio é de 29 dias; 31,50,8,20 (sexagesimal) = 29,5305941... dias. Expresso como 29 dias + 12 horas +792/1080 horas, este valor foi usado posteriormente no calendário Judeu.
Obliquidade da eclíptica
Variação entre o plano da órbita da Terra e o plano da linha do Equador. Ocorre a cada 42 000 anos, fazendo com que o eixo de inclinação da Terra varie entre 22º e 24º30’.
Nutação
Pequena variação periódica no eixo de rotação da Terra que surge devido à influência da Lua sobre o nosso planeta. Ocorre em cada 18,6 anos, não apresentando consequências dignas de nota.
Rotação junto com a Galáxia
A nossa Galáxia, a Via Láctea, leva cerca de 250 milhões de anos a rodar em torno do seu centro. A Terra, em conjunto com todo o sistema solar, acompanha esse movimento a uma velocidade aproximada de um milhão de quilómetros por hora. (leme).
Translação junto com a Galáxia
Como o Universo se encontra em expansão contínua, a Via Láctea também se movimenta, levando a Terra consigo.
Outros movimentos
Movimento das Marés
A contração e descontração cíclica da Terra, influenciada pela gravidade da Lua, dá origem ao movimento das marés.
Variação da excentricidade da órbita
O eixo de translação da Terra umas vezes é mais circular, outras vezes apresenta-se mais elíptico. Esta variação tem uma duração cíclica de 92 000 anos, tendo sido responsável pelas grandes glaciações que ocorreram durante a Pré-história.
Deslocamento de periélio
Variação da órbita terrestre ao redor do Sol. O periélio – o ponto da órbita em qua a Terra se encontra mais próxima do Sol – varia, a cada 21 000 anos, por influência da órbita de outros planetas.
Perturbações Planetárias
A Terra realiza alguns movimentos imprevisíveis que produzem pequenas variações nas suas órbitas. Este fenómeno é ocasionado por influência dos outros planetas solares, principalmente de Vénus e Júpiter.
Movimento Helicoidal
Como o Sol também se desloca, o movimento de translação da Terra realiza um movimento helicoidal em direção ao próprio Sol.
Movimento do centro de massa Terra-Lua
Órbita realizada pelo centro de massa constituído pelo sistema Terra-Lua em redor do Sol.
Movimento em torno do centro de massa do Sistema Solar
Movimento realizado pela Terra em redor do centro de massa do Sol e de todos os planetas que circundam ao seu redor.
ESTRUTURA DO PLANETA TERRA
Podemos facilmente conhecer a superfície do nosso planeta pela observação direta, os vales e as bacias hidrográficas, vestígios de geleiras, montanhas, vulcões, mares, oceanos, etc., também reconhecemos distintos tipos de rochas, como as magmáticas, metamórficas e sedimentares. Seja virtualmente na internet, por vídeos, filmes, livros, fotos ou aplicativos, ou em nossas viagens reais. A observação é tudo na vida. Observe a seguir um local muito bonito existente na fronteira de nossa cidade com a cidade de Viamão: o Parque Estadual de Itapuã. O que podemos apreender sobre a litosfera do nosso planeta observando a sua paisagem? Observe o seu bairro, seus pontos geográficos, suas rochas, descreva-as em seu caderno.
Parque Estadual de Itapuã, criado em 1991, é uma Unidade de Conservação de Proteção Integral que guarda uma das últimas amostras dos ambientes naturais da região de Porto Alegre. Localizado no município de Viamão, abrange cerca de 5.570 hectares, onde se encontra uma diversidade de paisagens e ecossistemas compostos de morros graníticos, praias de água doce, dunas, lagoas e banhados, bem como um número significativo de espécies raras e ameaçadas de extinção: cerca de 40 espécies de répteis, 30 espécies de anfíbios, 200 espécies de aves incluindo as aves migratórias, e um expressivo número de espécies de mamíferos, entre estes a jaguatirica, a lontra e o bugio-ruivo. O Farol de Itapuã, concluído em 1860, marca o encontro das águas do Lago Guaíba com a Laguna dos Patos. Existem elementos históricos que evidenciam fatos da Revolução Farroupilha (1835-1845) no Morro da Fortaleza, na Ilha do Junco e na Ferraria dos Farrapos. No Centro de Visitantes, há uma exposição fotográfica permanente com diversas imagens da unidade de conservação, e para grupos agendados é ministrada uma palestra com as informações e a história do Parque. (Modif. mochileiros).
Localização do Parque Estadual de Itapuã
Parque de Itapuã/RS (detalhe)
O alquimista taoísta Ge Hong (284–364) escreveu sobre o lendário imortal Magu; em um diálogo escrito por Ge, Ma Gu descreveu como o que antes era o Mar do Leste (ou seja, o Mar da China Oriental) se transformou em uma terra sólida onde cresciam amoreiras e um dia seria preenchido com montanhas e terras secas e poeirentas.
O último estudioso muçulmano persa Abū Rayhān al-Bīrūnī (973–1048) levantou a hipótese de que a Índia já havia sido coberta pelo Oceano Índico enquanto observava formações rochosas na foz dos rios.
Shen Kuo (1031-1085) foi quem formulou uma hipótese sobre o processo de formação da terra (geomorfologia) com base em várias observações como evidência. (WP).
Suas observações de conchas fósseis em um estrato geológico de uma montanha a centenas de quilômetros distante do oceano, o deixaram muito curioso e intrigado.
Ele inferiu, baseado nas evidências que havia encontrado, observando as rochas, que a terra fora remodelada e formada pela erosão das montanhas, soerguimento e deposição de lodo e lama, depois de observar estranhas erosões naturais das montanhas Taihang e da montanha Yandang perto de Wenzhou. (WP)
Ele levantou a hipótese de que, com a inundação de lama e lodo, a terra do continente deve ter se formado ao longo de um enorme período de tempo.
Ao visitar as montanhas Taihang em 1074, Shen Kuo notou estratos de conchas bivalves e rochas ovóides em uma extensão horizontal através de um penhasco como um grande cinturão.
Baseado nessa observação Shen Kuo propôs que esse penhasco já teria sido o local de uma antiga costa marinha, costa esta que, em sua época, havia se deslocado centenas de quilômetros para o leste.
Shen escreveu que no período do reinado de Zhiping (1064–1067) um agricultor de Zezhou desenterrou um objeto em seu jardim que parecia uma serpente ou dragão e, após examiná-lo, concluiu que o animal morto aparentemente havia se transformado em "pedra".
O magistrado de Jincheng, Zheng Boshun, também examinou a criatura e notou as mesmas marcas em forma de escamas que foram vistas em outros animais marinhos. Shen Kuo comparou isso aos “caranguejos de pedra” encontrados em rochas em algumas localidades na China.(WP)
Shen também escreveu que, uma vez que bambus petrificados (fósseis) foram encontrados em camadas sedimentares no subsolo em uma área climática onde nunca foram cultivados, o clima deve ter mudado geograficamente ao longo do tempo. Essa observação foi registrada por Shen Kuo por volta do ano 1080.
Ele observou um deslizamento de terra na margem de um grande rio perto de Yanzhou (moderna Yan'an) havia revelado centenas de caules (colmos) de bambus petrificados ainda intactos com raízes e troncos, “todos transformados em pedra”, como escreveu Shen Kuo.
Shen Kuo observou que os bambus não crescem em Yanzhou, localizado no norte da China, e ele ficou intrigado durante qual dinastia anterior os bambus poderiam ter crescido. Considerando que lugares baixos úmidos e sombrios fornecem condições adequadas para o crescimento do bambu, Shen deduziu que o clima de Yanzhou deve ter se encaixado nessa descrição em tempos remotos no passado.
Embora isso tenha intrigado muitos de seus leitores, o estudo da paleoclimatologia na China medieval não se tornou uma disciplina estabelecida, todavia foi Shen Kuo que iniciou seu estudo.(WP).
O filósofo da dinastia Song, Zhu Xi (1130–1200 d.C.), também escreveu sobre esse curioso fenômeno natural dos fósseis. Ele era conhecido por ter lido as obras de Shen Kuo. A descrição de Shen da erosão do solo e intemperismo é anterior à de Georgius Agricola em seu livro de 1546, De veteribus et novis metallis. Entre as publicações de Shen Kuo que viveu entre, 1031-1085, até a obra de Agrícola em 1546, passaram 461 anos.
Além disso, a teoria de Shen sobre a deposição sedimentar é 738 anos anterior à do inglês James Hutton, cujo trabalho inovador foi publicado em 1802 e pelo qual é considerado o pai fundador da Geologia moderna por ter lançado os fundamentos dessa ciência. (WP)
Georg Pawer ou Bauer (Pawer ou Bauer, em alemão antigo significa camponês, agrícola). Georg Bauer Agricola nasceu em Glauchau, Saxónia, no dia 24 de março de 1494 e morreu a 21 de novembro de 1555 em Chemnitz.
Georgius Agrícola foi um estudioso humanista alemão, mineralogista e metalúrgico. Nasceu na pequena cidade de Glauchau, no Eleitorado da Saxônia do Sacro Império Romano Germânico.
Em 1522 começou a estudar medicina, primeiro em Leipzig e depois em Bologna e Pádua na Itália, onde se formou em 1526. Apesar de ter sido educado amplamente em várias áreas do conhecimento, desenvolveu um grande interesse pela mineração e no refino de metais.
Pela primeira vez, abordou-se questões sobre a formação de minérios e minerais. Agrícola tentou trazer à luz os mecanismos subjacentes a origem dos minerais e apresentar suas conclusões em uma estrutura sistemática. Ele expôs todo o processo em um diálogo acadêmico e o publicou sob o título “Bermannus, sive de re metallica dialogus”, (Bermannus, ou um diálogo sobre metalurgia) em 1530.
Outro trabalho inovador foi sua investigação sobre os fósseis e sua natureza. Devido a este trabalho inovador que intitulou: “De Natura Fossilium” publicado em 1546, ele ficou conhecido como o Pai da Mineralogia.
Além disso, ele tornou-se muito conhecido também por seu trabalho pioneiro chamado “De re metalicala libri XII”, (Sobre a natureza dos metais, vol. XII) publicado em 1556, um ano após sua morte.
Essa obra foi escrita em 12 volumes e é um estudo abrangente e sistemático, de classificação e guia metódico sobre todos os aspectos factuais e práticos disponíveis, que são de preocupação para a mineração, para as ciências da mineração e para a metalurgia, aspectos estes investigados e pesquisados em seu ambiente natural por meio de observação direta. Esta obra inigualável em sua complexidade e precisão, serviu como obra de referência para o estudo dos minerais e mineração por dois séculos.
Agrícola declarou no prefácio que excluiu todas aquelas coisas que eu mesmo não vi, ou não li ou ouvi falar. [...] Aquilo que eu não vi, nem considerei cuidadosamente depois de ler ou ouvir, eu não escrevi sobre o trabalho pioneiro de G. Agrícola, envolveu observação minuciosa e documentação de toda a tecnologia mineira existente na época. Em 1531 deixou a Boêmia (hoje Jachymov, na República Checa) e foi morar na Saxônia para assumir o cargo de médico em Chemnitz, onde viveu até a sua morte em 1555.
Em Chemnitz exerceu várias funções públicas, entre elas a de burgomestre (prefeito). É dessa cidade que ele envia ao prelo uma longa série de trabalhos, iniciada já em sua estada em St. Joachimsthal.
Duas de suas obras publicadas levaram Agrícola a ser considerado o Pai da Mineralogia: “De ortu et causis subterraneorum libri V”, Gênese dos materiais no interior da Terra, um livro em cinco volumes e “De Natura Fossilium”, Sobre a natureza dos fósseis, livro que aborda os fósseis, que na época eram considerados como restos mortais de monstros antediluvianos, ambos publicados em 1546. “De re metalica”, Da natureza dos metais, é considerado um clássico da mineralogia, e foi publicado postumamente em 1556.
Como um estudioso Renascentista, ele estava comprometido com uma abordagem universal em relação ao aprendizado e à pesquisa do mundo natural. Agrícola publicou mais de 40 trabalhos acadêmicos completos durante sua vida profissional abrangendo uma ampla gama de assuntos e disciplinas, como pedagogia, medicina, metrologia, mercantilismo, farmácia, filosofia, geologia, mineralogia, zoologia, história natural, história e muito mais. (WP).
Depois de Georg Bauer Agrícola, outro notável observador e estudioso da natureza que contribuiu para nosso entendimento da Terra, foi Nicolau Steno.
Nicolaus Steno, Niels Steensen ou Niels Stensen, latinizado como Nicolaus Stenonius, é por vezes referido como Nícolas Steno.
Nicolas Steno (1638-1686) foi um bispo católico dinamarquês e cientista pioneiro nos campos da anatomia humana e da geologia
Em Outubro de 1666, dois pescadores capturaram um enorme tubarão, próximo da cidade de Livorno, na Itália, e o grão-duque Ferdinando II de Médici, Grão Duque da Toscana (1610-1670), ordenou que a cabeça do animal fosse enviada a Steno para estudo.
Steno observou-a meticulosamente, dissecou-a e publicou as suas descobertas em 1667. O exame dos dentes do tubarão mostrou que estes eram muito semelhantes a certos objetos chamados glossopetrae, ou pedras língua, encontrados em algumas rochas sedimentares.
A esquerda dente de um tubarão do passado e
a direita um dente de um tubarão atual. (1)
Entre os autores antigos, Plinio o Velho (23-79 d.C), acreditava que essas curiosas formações pétreas eram pedras que haviam caído do céu ou da Lua.
Gaius Plinius Secundus (23/24 – 79 d.C.) Plínio, o Velho.
Morreu tentando estudar a erupção do vulcão Vesúvio e salvar amigos da tragédia.
Gaius Plinius Secundus (23/24–79 d.C.), chamado Plínio, o Velho, foi um pensador romano, naturalista, filósofo natural, comandante naval e do exército no início do Império Romano, e amigo do imperador Vespasiano.
Plínio escreveu uma grande obra enciclopédica intitulada "Naturalis Historia" (História Natural). Ele passou a maior parte de seu tempo livre observando, investigando, estudando, e escrevendo sobre fenômenos naturais e geográficos no campo.
Plínio acreditava que os amonitas dourados (devido à piritização) provenientes da Etiópia, se colocados embaixo do travesseiro ao dormir, despertariam a capacidade de prever o futuro em sonhos. Plínio também acreditava que dentes de tubarão fossilizados eram pedras caídas do céu durante eclipses lunares.
Esses dentes posteriormente seriam interpretados como línguas de cobras petrificadas pelo apóstolo Paulo durante uma visita às ilhas de Malta.
Essas pedras foram chamadas de Glossopetrae, ou pedras-língua, e eram tidas como capazes de proteger de mordidas de cobras, sendo utilizadas como amuletos de proteção e até colocadas em bebidas para neutralizar o efeito de possíveis venenos.
Outros eram de opinião, também antiga, de que os fósseis cresciam naturalmente nas rochas. Um contemporâneo de Steno, Athanasius Kircher, por exemplo, atribuía a existência de fósseis a uma virtude lapidificante dispersa por todo o corpo do geocosmo. Athanasius Kircher (1601-1680) jesuíta, matemático, físico, e inventor alemão nascido em Geisa, Rhön, famoso por sua versatilidade de conhecimentos e particularmente sua habilidade para o conhecimento das ciências naturais.
Athanasius Kircher (1601-1680).
Por seu lado, Steno argumentou que se os glossopetrae pareciam-se muito com dentes de tubarão, é porque eram dentes de tubarão, provenientes das bocas de antigos tubarões, que haviam sido enterrados em lodo e areia (de mares e oceanos antigos) que eram agora terra seca (rocha intemperizada). Só os dentes haviam sido preservados porque eram a parte mais dura do animal, uma vez que seu esqueleto é cartilaginoso e se decompõem facilmente através da ação de decompositores.
Existiam diferenças de composição entre os glossopetrae e os dentes dos tubarões atuais, mas Steno argumentou que os fósseis podiam ter a sua composição química alterada sem que a sua forma tenha sido alterada, através da teoria corpuscular da matéria.
Megalodon e um tubarão branco atual
Comparação entre tamanhos do Megalodon, tubarão branco e o homem.
O trabalho de Steno sobre os dentes de tubarão levou-o a questionar-se sobre a forma como um objeto sólido poderia ser encontrado dentro de outro objeto sólido, como rocha ou uma camada rochosa. Os “corpos sólidos dentro de sólidos” que atraíram o interesse de Steno incluíam não apenas fósseis como hoje os definimos, mas também minerais, cristais, incrustações, veios, e mesmo camadas completas de rocha ou estratos. Os seus estudos geológicos foram publicados na obra Discurso prévio a uma dissertação sobre um corpo sólido contido naturalmente num sólido em 1669. Este trabalho seria aprofundado em 1772 por Jean-Baptiste Romé de LÍsle.
Steno não foi o primeiro a identificar os fósseis como sendo de organismos vivos. Os seus contemporâneos Robert Hooke e John Ray, também defendiam esse ponto de vista.
Devemos a Nicolau Steno a descoberta da Lei da sobreposição dos sedimentos, dos princípios da horizontalidade original, e continuidade lateral: os três princípios básicos da estratrigrafia.
O primeiro pensamento “geológico” surgiu por volta de 1050, na China. Neste período, Shen Kuo formulou uma hipótese de como novas terras surgiam com base na observação de fósseis encontrados por ele em terra firme há quilômetros do mar.
Porém, apenas durante a revolução científica, no século XIX, (Iluminismo) que a geologia se tornou uma disciplina científica. Isso ocorreu a partir da publicação do livro de James Hutton (1726-1797) intitulado “Theory of the Earth” (Teoria da Terra). A partir daí, J. Hutton ficou conhecido como o primeiro geólogo.
James Hutton (1726 - 1797)
pintado por Sir Henry Raeburn.
James Hutton FRSE (Fellowship of Royal Society of Edinbourgh) 1726 - 1797) foi geólogo, agricultor, químico, naturalista e médico escocês. Muitas vezes considerado como o pai da geologia moderna, ele desempenhou um papel fundamental no estabelecimento da geologia como uma ciência moderna.
Hutton apresentou a ideia de que a história remota do mundo físico pode ser inferida a partir de evidências encontradas e observadas nas rochas atuais. Por meio de seu estudo das características da paisagem e do litoral, das terras baixas escocesas, como Salisbury Crags ou Siccar Point, ele desenvolveu a teoria de que as características geológicas não são estáticas, mas sofrem transformações contínuas por períodos de tempo indefinidamente longos.
A partir disso, ele argumentou que a Terra não poderia ser jovem. Ele foi um dos primeiros proponentes do que na década de 1830 ficou conhecido como uniformitarismo, a ciência que explica as características da crosta terrestre como resultado de processos naturais ocorrendo continuamente ao longo do tempo. Hutton também apresentou uma tese para um “sistema da Terra habitável” proposto como um mecanismo deísta projetado para manter o mundo eternamente adequado para os humanos.
Principais ideias de Hutton
1) As rochas eram fundidas e resfriadas.
2) As rochas são erodidas e reconstruídas, ou seja, as paisagens, relevos, enfim, tudo poderia ser reaproveitado.
3) O solo se forma continuamente pela ação das intempéries sobre as rochas.
4) A Terra era mais antiga do dizia a Bíblia ou que os pensadores daquela época imaginavam.
5) Os processos que atuaram no passado (que ocorreram no passado da Natureza), são idênticos ao que ocorrem nos dias de hoje (atuais).
6) A formação das estruturas geológicas são resultados de processos gradativos e lentos.
A Terra começou a ser observada de um ponto externo ao planeta a partir da década de 1950, com o advento das viagens espaciais (corrida espacial). A partir de 1957, foi possível estudar com mais detalhes a superfície do nosso planeta por meio das imagens fornecidas pelos satélites artificiais que foram colocados em órbita, sendo o primeiro satélite artificial o sputnik-1 um satélite russo lançado no dia 04/out/1957 .
Todavia, a maior parte do interior da Terra é inacessível às observações diretas, de modo que, para conhecer sua estrutura e constituição interna, é necessário recorrer a métodos indiretos, que envolvem as seguintes áreas de estudo e pesquisa:
Geofísica e sismologia
Estudo da propagação das ondas sísmicas (ondas mecânicas) provenientes de tremores e terremotos.
Geologia e petrologia
Estudo das características das rochas e dos magmas lançados em erupções vulcânicas.
Gravimetria
Estudo da variação da aceleração da gravidade da Terra.
Geomagnetismo
Estudo da origem e variação do campo magnético terrestre.
MODELOS
A análise dos resultados desses estudos permitiu a construção de dois modelos complementares para a estrutura interna do nosso planeta: o modelo geoquímico e o modelo geodinâmico.
MODELO GEOQUÍMICO
Este modelo estuda a distribuição dos componentes químicos que compõem nosso planeta. O modelo geoquímico e a geoquímica estudam a origem, distribuição e evolução dos elementos químicos que compõem a Terra e que se encontram contidos em forma de minerais de rochas e outros minerais derivados dela, ainda que também seja possível encontrá-los em seres vivos, na água e na atmosfera.
O seu principal objetivo é determinar a abundância dos elementos que existem na natureza, mediante técnicas analíticas, que servem de hipóteses para determinar a origem, idade e estrutura do planeta Terra e do universo.
O modelo geoquímico divide a Terra em camadas concêntricas baseando-se na sua composição: superior e inferior, referindo-se à crosta e manto, e externo e interno ao núcleo (ingeoexpert).
(anapiano)
Crosta continental e crosta oceânica (slideshare)
MODELO GEODINÂMICO
ou Modelo Físico
Este modelo considera as velocidades de propagação das ondas sísmicas dos tremores e terremotos, dentro do nosso planeta, produzindo uma imagem da constituição em termos físicos ou das camadas existentes.
Este modelo baseia-se então, nas propriedades físicas dos materiais terrestres (camadas de rochas ou estratos) e considera que o nosso planeta é constituído internamente por cinco camadas concêntricas: litosfera, astenosfera, mesosfera, endosfera externa e endosfera interna.
Estrutura do planeta Terra
Estrutura interna do planeta
A diferença entre esses dois modelos está na classificação do manto. No modelo geoquímico, o manto está dividido em duas partes: manto superior e manto inferior. No modelo geodinâmico, o manto está dividido em três camadas: litosfera, astenosfera e mesosfera.
A litosfera abrange a parte inferior da crosta e a parte mais externa do manto superior do modelo geoquímico. A astenosfera é a parte do manto superior, que não foi incluída na litosfera. Por fim, mesosfera é o nome dado ao manto inferior no modelo geodinâmico.
(1)
O INTERIOR DA TERRA
Como vimos em aula, existem métodos para a investigação do interior do nosso planeta; estes incluem os métodos diretos: estudo de afloramentos rochosos, material rochoso trazido à superfície através de atividades vulcânicas, dados de minas e sondagens, e os métodos indiretos, como o estudo dos meteoritos, da gravidade terrestre, do magnetismo terrestre e das ondas sísmicas.
ESTUDO DE AFLORAMENTOS ROCHOSOS
O estudo compreende as rochas formadas a diferentes profundidades e
sob condições de temperatura e pressão mais elevadas do que as condições
da superfície, a exemplo das rochas ígneas plutônicas e das rochas metamórficas. Estas podem sofrer soerguimento e a orar à superfície. Desta forma,
o estudo destas rochas revela as condições físico-químicas do interior da
Terra.
ESTUDO DO MATERIAL DA LITOSFERA
As erupções vulcânicas podem incorporar e trazer à superfície fragmentos inalterados de rochas provenientes das partes mais profundas da
litosfera. A análise deste material mostra que as rochas nesta profundidade
contêm sílica, porém em menor proporção do que as rochas presentes na
superfície terrestre.
ANÁLISE DE DADOS DE MINAS
E SONDAGENS
Estas atividades permitem atingir e trazer à superfície materiais do
interior da Terra. No entanto, a sondagem mais profunda realizada na
província de Kola (Rússia) atingiu apenas cerca de 12 km de profundidade. Se compararmos este valor com o raio da Terra (cerca de 6.370 km),
verificamos que apenas 0,19% do interior da Terra foi atingido.
Além da
obtenção de amostras das sondagens (através de perfurações) para a análise, os cientistas
podem utilizar o buraco da sondagem para inserir e baixar instrumentos
para testar as propriedades elétricas das várias camadas; introduzir um
gerador sônico para produzir fontes sonoras (semelhante ao princípio da
sísmica de refração, como será visto a seguir); baixar sensores para registrar diferenças entre as radioatividades naturais das camadas etc. Ao introduzir,
porém, instrumentos no furo da sondagem, passa a ser um método indireto.
MÉTODOS INDIRETOS
Você acha que apenas as informações diretas são suficientes para dizer
algo a respeito do interior da Terra? Claro que não! É necessário, então,
lançar mão de outros métodos, os métodos indiretos.
Os métodos indiretos
baseiam-se na interpretação de dados de meteoritos, ondas sísmicas, estudos
gravimétricos e magnetismo terrestre.
METEORITOS
Através da análise química dos meteoritos, é possível se fazer uma inferência a respeito da composição química da Terra, uma vez que o Sistema
Solar e a própria galáxia (Via Láctea) têm a mesma origem. Acredita-se
que os corpos celestes pequenos que orbitam em torno do Sol (meteoros)
fazem parte de pedaços de pequenos corpos planetários (planetesimais),
cuja origem está associada aos gases quentes das nebulosas que formaram
as estrelas e os planetas. Eles são, algumas vezes, atraídos pelo campo
gravitacional terrestre e, quando conseguem ultrapassar o calor e o atrito
destrutivos da atmosfera terrestre, caem na Terra e passam a ser denominados de meteoritos.
Os meteoritos são classi cados em dois principais grupos:
1. sideritos (ou meteoritos metálicos ou de ferro): são compostos por uma
liga de ferro e níquel (90%Fe,10%Ni). Corresponderiam aos restos das
substâncias que formaram o núcleo da Terra.
2. assideritos (aerólitos ou meteoritos rochosos): apresentam principalmente silicatos com centro (condritos) ou sem centro (acondritos) com
quantidade variável de ferro metálico. Constituem os representantes do
material do manto.
Desta forma, os meteoritos fornecem informações importantes sobre
a origem, idade e composição interna dos planetas – principalmente Mercúrio, Vênus, Terra e Marte.
ONDAS SÍSMICAS
A Sismologia pode ser definida como o estudo das ondas sísmicas (ondas elásticas ou mecânicas), naturais (terremotos) ou artificiais (explosões controladas), em sua propagação no interior da Terra, passando por refrações, reflexões e mudanças de velocidade, segundo as características do meio atravessado, principalmente a densidade dos diferentes estratos e os parâmetros que definem a compressibilidade e a rigidez dos materiais percorridos pelas ondas, além, obviamente, de seu estado físico.
As ondas elásticas promovem uma deformação e, logo depois, o restabelecimento da morfologia inicial (quando não há ruptura). Assim, quanto maior o módulo elástico do material, mais rápido será o restabelecimento da forma e maior a velocidade de propagação da onda.
A direção de propagação das ondas sísmicas muda em função das características do meio: ao passar para um meio de maior velocidade, a onda se afasta da normal para a interface; ao passar para um meio de menor velocidade, a onda se aproxima desta normal. (Toledo, s/d).
As principais inferências sobre as porções mais profundas do planeta
só podem ser obtidas através da Sismologia, ciência que estuda as ondas
sísmicas produzidas por terremotos.
Os terremotos geram onda, que se propagam através da terra. Estas
ondas podem ser classificadas em ondas de superfície e ondas de corpo.
As primeiras propagam-se próximas à superfície e causam danos no meio ambiente e nas edificações devido à grande energia liberada na superfície. As
ondas de corpo, importantes para o estudo do interior da Terra, propagam-se em direção ao interior da Terra e podem ser de dois tipos:
1. Onda P (primária ou longitudinal) - trafega mais rápido pelo interior da
Terra, pois sua movimentação é no mesmo sentido da propagação da onda,
que ocorre por compressões e distensões.
2. Onda S (secundária ou transversal) - movimento da onda é transversal
ao sentido de propagação.
A chegada de ondas geradas pelos terremotos é registrada em diversas
estações sismológicas espalhadas por todos os continentes, inclusive ilhas. A
velocidade de propagação de ondas sonoras, geradas pelos abalos sísmicos
(terremotos), variam ao atravessar o interior da Terra, por causa da variação de sua composição química, de densidade e de fase (sólido, líquido ou
“plástico”). As ondas P são transmitidas em qualquer meio líquido, sólido
ou gasoso, mas a velocidade de propagação é diferente num sólido e num
líquido de igual composição; as ondas S só se propagam em meios sólidos.
Com base na análise da propagação das ondas P e S no interior da
Terra, é possível se chegar a algumas conclusões:
a) a densidade da Terra aumenta com a profundidade;
b) a cerca de 100 metros de profundidade, existe uma diminuição na velocidade das ondas P e S, sugerindo uma mudança de fase do meio. Como
as ondas S não se propagam em meios líquidos, descarta-se a possibilidade
desta zona ser líquida. Acredita-se que esta região, denominada de zona
de baixa velocidade, apresenta um comportamento “plástico”. Esta zona
corresponde à astenosfera.
c) a cerca de 3.000 metros de profundidade, ocorre uma queda brusca na
velocidade das ondas P, enquanto que as ondas S deixam de se propagar.
Acredita-se que esta camada, que corresponde ao núcleo externo, seja
líquida.
d) a cerca de 2.900 km de profundidade ocorre um aumento na velocidade
das ondas P. Inicia-se, então, o núcleo externo que é sólido.(cesad s/d)
ESTUDOS DA GRAVIDADE TERRESTRE
O estudo da gravidade terrestre fornece informações das dimensões,
forma e massa da Terra, assim como esta se distribui no interior do planeta. Além disto, como veremos a seguir, várias inferências importantes
do comportamento físico das porções mais externas do planeta (litosfera e
astenosfera) são obtidas através dos estudos da gravidade terrestre.
O raio médio da Terra é de cerca de 6.370 km, e o valor da massa é de
aproximadamente 5,327 g. Com esses valores, calcula-se a densidade média
que é de cerca de 5,5 g/cm3. Este valor é mais elevado do que a densidade
das rochas na superfície terrestre, que varia de 2,5 a 3,0 g/cm3. Isto significa que o interior da Terra deve ter densidade bem maior. As causas da elevada densidade do interior da Terra devem-se às mudanças de estado físico decorrentes das elevadas pressões, mudança na composição química
com a presença de materiais mais densos ou uma combinação dos dois.
Por outro lado, inferências a respeito do comportamento físico da litosfera
e astenosfera também puderam ser realizadas através do estudo da gravidade
terrestre. A atuação da gravidade na litosfera e astenosfera faz com que porções menos densas, a exemplo dos continentes (composição granítica), quem
mais elevadas do que as rochas mais densas do assoalho oceânico (composição
basáltica). Da mesma forma, a carga sobre a superfície da Terra (gelo glacial,
sedimentos em deltas de rios etc.) pode causar um afundamento daquela região.
Para entender melhor o conceito de isostasia, você pode imaginar um
isopor flutuando na água. Se você colocar uma moeda, o que acontecerá?
O peso da moeda causará um afundamento do isopor. E se você retirar esta
moeda? O isopor se elevará. O que acontece na litosfera é muito similar.
Um exemplo clássico é o degelo das geleiras iniciado há cerca de 10.000
anos na Escandinávia. Este fato causou uma diminuição no peso sobre o continente, fazendo com que este se elevasse a uma taxa de cerca de 1cm/
ano. Em compensação, os países baixos estão afundando.
É por isso que as rochas metamórficas ou as rochas ígneas plutônicas
formadas em níveis crustais mais profundos, onde a T e a P são elevadas,
podem ser estudadas na superfície da Terra.
O intemperismo e erosão causam a diminuição do peso das rochas,
causando o soerguimento da litosfera, fazendo com que as rochas que
estavam em profundidade a orem à superfície.
A litosfera responde à força da gravidade à medida que tenta manter
um balanço gravitacional denominado de isostasia. É por isso que o peso
causa um afundamento da litosfera (subsidência), e a retirada do peso
causa um levantamento da litosfera (soerguimento).(cesad s/d)
MAGNETISMO TERRESTRE
O campo magnético terrestre possui três componentes principais:
campo interno (ou principal), campo externo (ou secundário) e campo local (ou crustal). O campo interno é responsável por praticamente 95% do
campo magnético terrestre medido e se comporta como um imenso ímã,
centrado no interior da Terra, com deslocamento de cerca de 11° em relação
ao eixo polar, onde uma agulha imantada tende a se orientar na direção do
norte magnético, diferente do norte geográfico. Esse campo varia ao longo
do tempo geológico, em escala de milhões de anos, aumentando e diminuindo sua intensidade. Quando se aproxima de zero, por ser uma grandeza
vetorial, ocorre a inversão do polo norte magnético com o sul. (cesad s/d)
Por outro lado, o campo externo tem origem na ionosfera, camada
mais externa da atmosfera terrestre, caracterizada por íons e partículas livres
eletricamente condutoras. Segundo a lei da Indução de Faraday (1831), toda
corrente elétrica gera um campo magnético e vice-versa. Desta forma, as
correntes geradas na ionosfera colaboram para a constituição do campo
magnético terrestre.
As rochas na superfície da Terra, ao se formarem, registram as informações do campo magnético terrestre. Isto ocorre em função
da presença de minerais magnéticos, tais como a magnetita (Fe3O4) e a
hematita (Fe2O3) que constitui o campo local.
Estrutura interna da Terra. Neste esboço, podemos observar a desproporção das espessuras entre a crosta e as demais camadas (manto e núcleo). Fonte: Teixeira et al., 2000.
A Terra é constituída por variadas camadas concêntricas e de composição diferenciadas (Figura acima). Entre 20 e 40 km, existe uma descontinuidade sísmica, denominada Mohorovicic (Moho); este ponto foi delimitado como sendo o limite entre a crosta terrestre e o manto superior. Partindo daí, a cerca de 2.900 quilômetros de profundidade, começa o manto. Nesta profundidade, ocorre a descontinuidade de Wiechert-Gutenberg, que marca a transição entre o manto e o núcleo. O núcleo é dividido em duas partes: núcleo exterior líquido e núcleo interior sólido.
Crosta
Crosta, também chamada de litosfera, é a parte mais externa
da Terra, formada por rochas (agregados naturais de minerais)
magmáticas, sedimentares e metamórficas. Sua espessura varia
de 5m 10 km sob os oceanos e 30 - 80 km, nos continentes. Nas regiões
continentais, existe a zona superior, chamada de SiAl (predomínio de
rochas ricas em silício e alumínio) e a zona inferior, com predomínio
de silicatos de magnésio e ferro (daí o nome Sima). É na crosta externa
que ocorre a maioria dos fenômenos geológicos, e, na crosta interna,
ocorrem as atividades magmáticas e tectônicas. A crosta oceânica é
mais fina, mais densa e mais jovem que a continental, formada por
uma camada homogênea de rochas basálticas.
A composição da crosta está relacionada com os tipos de
magma. A crosta continental é formada por um magma ácido,
enquanto que a crosta oceânica é formada por um magma básico.
Na Aula 3, voltaremos a falar sobre este assunto e explicaremos
melhor os diversos tipos de magmas. É a Petrografia, que faz o
estudo sistemático dos três grandes grupos de rochas, que será o
tema da Aula 3. Só vamos adiantar que o estudo da constituição
química da crosta é feito a partir da análise da composição e do
volume das diferentes rochas. Na Tabela 1.1, são apresentados
os principais compostos químicos que compõem a crosta terrestre.
Veja que a sílica e a alumina são os compostos mais abundantes.
Manto
Manto é a camada localizada diretamente abaixo da crosta,
formada por uma mistura de metal e silicatos de ferro e magnésio. Foi
o estudo dos meteoritos que permitiu a determinação dos elementos
químicos existentes no interior do planeta. Está dividido em manto
superior e manto inferior.
O manto superior, formado por rochas no estado de fusão,
é fluido, constituindo o magma basáltico que alimenta as erupções
vulcânicas. Vai da zona de descontinuidade Moho até os 650 km
de profundidade. Esta descontinuidade, sob a crosta oceânica está a
uma profundidade média de 5 a 10 km e, sob a crosta continental, a
profundidades que vão de 30 km, em regiões cratônicas, podendo, ir de 80 a 100 km sob as cordilheiras. Já o manto inferior é sólido,
vai de 650 km de profundidade até o limite externo do núcleo.
Núcleo
Núcleo é a parte mais interna da Terra, corresponde,
aproximadamente, a 1/3 da massa da Terra e contém principalmente
elementos metálicos, como ferro e níquel (98%). Sua composição foi
estabelecida comparando-se experimentos laboratoriais com dados
sismológicos. A cerca de 5.100 km de profundidade, o núcleo
apresenta a descontinuidade de Lehmann, que separa o núcleo exterior
fluido do núcleo interior sólido. Mesmo com a elevada temperatura,
o núcleo interior mantém-se sólido devido à alta pressão a que está
submetido. Alguns estudos apontam que é esta camada líquida do
núcleo que dá origem ao campo magnético da Terra.
O campo eletromagnético da Terra tem sua origem atrelada às
correntes do líquido no núcleo exterior ao interior. O ferro e o níquel,
no estado de fusão no núcleo exterior, através dos movimentos do
fluido, acabam gerando uma corrente elétrica. A eletricidade cria
um campo magnético que se estende em direção ao espaço.
Esse campo eletromagnético estende-se a até cerca de
60.000 km e protege a Terra das explosões solares, porque desvia
as tempestades do nosso Sol. Assim, além de evitar a destruição da
camada de ozônio, impede a passagem de grandes quantidades da
radiação ultravioleta.
Entretanto, cientistas têm detectado a perda de força do
campo eletromagnético da Terra, o que poderá deixar o planeta
mais vulnerável ao aumento da radiação ultravioleta.
Com relação à temperatura interna do planeta, sabese, através de túneis e sondagens, que a temperatura aumenta
progressivamente para o interior (Figura 1.8). A temperatura da
superfície do planeta depende do calor recebido do Sol, mas sem
o calor interno não teríamos condições de sobreviver. O calor na
parte interna não é uniforme e depende da condutibilidade das
rochas. Preste atenção: em locais com rochas pouco condutoras de calor, a temperatura aumenta; enquanto em locais com rochas boas
condutoras de calor, a temperatura aumenta menos.
O gradiente (ou grau) geotérmico corresponde ao número
de metros em profundidade para que a temperatura eleve-se 1ºC.
Esse valor não é constante, mas, geralmente, fica em torno dos
30 metros. Grande parte do calor do interior da Terra provém
dos materiais radioativos existentes. Por exemplo, todas as
rochas possuem material radioativo, como o urânio e o tório, que
vão sendo transformados em chumbo e hélio. Esse processo de
transmutação natural libera energia em forma de calor.
Não é possível dizer com precisão qual é a temperatura interna
da Terra, mas, através da Sismologia, as pesquisas têm avançado.
Geralmente, a temperatura eleva-se menos nas regiões geológicas
mais antigas (escudos cristalinos), que não sofrem perturbações
tectônicas recentes (Figura 1.9). Nas zonas geológicas mais novas
(recentes), sujeitas a perturbações geológicas, o magma atinge níveis
superiores na litosfera, o que ocasiona o aumento mais rápido da
temperatura. (Silva e Vaz, 2013)
Os vulcões ativos podem ser perigosos para o homem. Devido às terras férteis localizadas próximas aos vulcões, os seres humanos colonizaram muitas áreas vulcânicas ativas. De fato, as cadeias de ilhas vulcânicas e ilhas vulcânicas isoladas existem porque são construídas por um vulcão. Existem perigos diretos associados a uma erupção vulcânica. Esses perigos são particularmente importantes para os vulcões explosivos, como mostrado na figura a seguir.
Fluxos piroclásticos, bombas, cinzas e derrames de lava podem causar efeitos devastadores nas áreas próximas aos vulcões. Atividades explosivas podem levar ao colapso de partes laterais dos vulcões ou ao colapso de domos formados no topo pelo acúmulo de material do vulcão.
Além disso, erupções podem desestabilizar as encostas, gerando fluxos de lama que podem ser mais mortais que a erupção. Um exemplo foi o fluxo de lama em Columbia após a erupção do vulcão Nevado Del Ruiz (Tolima, México), em 1985, que matou cerca de 23 mil pessoas.
Vulcão Nevado Del Ruiz (bluradio)
Vulcão Nevado del Ruiz (hojenahistoria)
Vulcão Nevado del Ruiz em 2021 (clmbrasil)
Mais longínquos são os efeitos das grandes erupções sobre o clima do planeta, que pode ser alterado por alguns anos. A humanidade testemunhou algumas dessas erupções, que, em casos extremos, podem mudar o curso da evolução.
Para compreender completamente o nosso planeta vulcânico, é necessário entender por que as rochas se fundem, a fim de compreender como e onde os vulcões ocorrem em nosso planeta.
Devemos também aprender a classificação dos vulcões, reconhecer os diferentes tipos de vulcões e por que eles ocorrem. O passado é a chave do presente, e um bom conhecimento dos grandes eventos vulcânicos nos dá uma boa ideia do que os vulcões são capazes tanto física quanto biologicamente.
- Vídeo que discute as camadas e a formação do planeta Terra.
Fontes
https://youtu.be/vXjFJe5i-1o?si=KeNtAGnyKhQTrYE- (Visitado em dez. 2024)
https://www.yumpu.com/pt/document/read/14236474/relatorio-pratico-de-rochas-sedimentarespdf-geomuseu
Ciclo da água
Rochas e meio ambiente
As rochas na natureza
Outras fontes
ARCHELA, Edison. IDENTIFICANDO MINERAIS ATRAVÉS DE SUAS PROPRIEDADES MACROSCÓPICAS. 2004.
Disponível em: http://www.uel.br/revistas/geografia/v13n1eletronica/12.pdf
FELIX, A. & HORN FILHO, N. O. 2020. Apostila Sedimentologia. Florianópolis: Edições do Bosque, 177p. (E-ISBN 978-65-991949-8-6). Disponível em:
FERREIRA, Isadora. PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS.
Disponível em: http://biblioteca.unis.edu.br/?wpfb_dl=70f
FRIEDRICH MOHS. Biografías y vidas.
Disponível em: https://www.biografiasyvidas.com/biografia/m/mohs.htm
MINERALOGIA - PROPRIEDADES FÍSICAS DOS MINERAIS: DUREZA. Sobre Geologia, 2016.
HUGO. CARACTERÍSTICAS DOS MINERAIS: BRILHO. Mineral Pedra, 2016.
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS.
Disponível em: https://paginas.fe.up.pt/~geng/ge/apontamentos/Cap_2_GE.pdf
WICANDER, Reed; MONROE, James S. Fundamentos de Geologia, 1 ed. São Paulo: Editora Cengage Learning, 2011. 508 p.
https://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/10455/2/PRODUTO_Vis%C3%B5esC%C3%A9uSequ%C3%AAncia.pdf
https://classicalliberalarts.com/wp-content/uploads/ARISTOTLE_DE_CAELO.pdf
Cálculo do tamanho da sombra da Terra
Experimentos para provar que a terra é redonda
video (ao final) sobre os eixos e a inclinação da Terra
Outros vídeos
Diz o Tempo a Euclides:
Nas muitas dobras que tenho
No meu manto de negro tecido,
Escondo para sempre dos pósteros
A tua vida, as tuas dores,
As tuas alegrias fugazes,
O teu dia de cada dia.
Escondo-te o semblante, o sorriso,
A lágrima quente que escava
Profundos sulcos na face.
Escondo também os amores,
As tuas noites de insônia
E a dura luta diária
Rumo à verdade desnuda.
Escondo tudo o que foste
De todos os que virão.
Mas as muitas dobras que tenho
No meu manto de negro tecido,
Por mais que eu faça e refaça,
Não bastam para esconder
A obra que produziste.
Proclamo, pois, em alto som:
Os Elementos de Euclides
Sempiternos brilharão.
(Irineu Bicudo, 2009, p. 44-45)
Observando a sombra da Terra
Qualquer objeto iluminado pelo Sol projeta uma sombra para o lado oposto. Este é um facto banal a que nem o nosso planeta escapa. Mas como é que podemos ver a sombra da Terra? Vê-se facilmente e o espetáculo está quase sempre à sua disposição, sem sair de casa. Não acredita?
No final da tarde, quase ao cair da noite, podemos ver a sombra da Terra projetada no único alvo suficientemente grande para a conter: a própria atmosfera. Devido às muitas partículas em suspensão, a nossa atmosfera pode funcionar como um enorme ecrã.
Formação da sombra da Terra e do arco anticrepuscular. A figura não está representada à escala e a indicação “SOL” refere-se apenas à direção de onde vêm os raios solares e não à posição do Sol nem às suas dimensões efetivas.
Simulação do aspeto observável da sombra da Terra e do arco anticrepuscular. A tonalidade da sombra pode ser subtil e o arco anticrepuscular pode parecer difuso, mas são inconfundíveis para um observador atento.
Cerca de meia hora após o pôr-do-sol, quando o céu está limpo, basta olhar acima do ponto Este do horizonte, aproximadamente na direção oposta àquela onde o Sol se escondeu, para ver a sombra da Terra (Figura 1). De manhã, cerca de meia hora antes do nascer do Sol, também a podemos ver, olhando pouco acima do horizonte Oeste.
A sombra da Terra, tal como a podemos ver, tem a forma de uma enorme banda que se estende cerca de 180º em largura, centrada no ponto anti-solar (ponto do céu oposto à posição do Sol). Esta sombra é nitidamente mais escura do que o céu crepuscular e tem uma tonalidade azul-ardósia, de contorno esbatido.
Vemos esta sombra como uma banda porque, dadas as suas dimensões e a pequena parcela do seu contorno que se pode avistar de cada local, tal contorno pouco difere de um segmento de reta.
A sombra da Terra é rodeada por um halo rosado, vulgarmente conhecido como “cintura de Vénus” ou “arco anticrepuscular”, por oposição ao arco crepuscular que se desenvolve no horizonte por cima do Sol, pouco depois do seu ocaso ou pouco antes do seu nascimento (Figura 2). Esta luminosidade rosada difunde-se na atmosfera e provém da luz do Sol que se põe, ou que nasce, passando sobre as camadas gasosas que se encontram muito por cima de nós.
Pouco depois do Sol se pôr, a sombra da Terra surge a Este, ainda baixa, mas vai subindo lentamente à medida que o Sol desce. Vinte minutos após o ocaso, a sombra já está bem mais alta e atinge cerca de 10º de altura na direção antisolar.
O arco anticrepuscular é agora mais largo, mas mais esbatido, pois a sua coloração rosada vai-se diluindo. A sombra da Terra pode ser vista até cerca de vinte graus de altura, meia hora após o ocaso, mas a cintura de Vénus já será muito ténue.
Pela noite, na meia hora que se segue ao pôr-do-sol, assistimos pouco a pouco ao escurecimento do céu e da cintura de Vénus. O escurecimento global do céu oculta então rapidamente a sombra terrestre e a noite cai.
Pela madrugada, dá-se o fenómeno inverso: a sombra terrestre desce lentamente sobre o horizonte oeste e o arco anticrepuscular adorna harmoniosamente o seu limite superior, até ao nascer do Sol.
Texto e imagens de Guilherme de Almeida
Ciência na Imprensa Regional – Ciência Viva
Memento
A palavra planeta surgiu na época dos antigos gregos. Os astrônomos gregos empregaram o termo ἀστέρες πλανῆται, asteres planetai, estrelas errantes, “astros que vagueiam”, ou “astros ambulantes” para objetos semelhantes a estrelas que visivelmente se moviam no céu. Assim, “Planeta” chegou ao português igual a como era em latim, “planeta”. A princípio, seu correspondente em latim era “stellae errantes”, “estrelas errantes”, e daí poderíamos imaginar um outro nome possível para “planeta”: “ambulante, errante”.
Tal como acontece hoje, antigamente as pessoas também chamavam de “estrela” qualquer ponto brilhante no céu. Um exemplo atual é o planeta Vênus, conhecido popularmente por “estrela d’alva”, estrela da manhã, estrela da tarde.
Na Antiguidade os planetas eram chamados de estrelas errantes porque não apresentam um movimento fixo semelhante ao das outras estrelas. Marte é o mais “errante” de todos porque muda para uma trajetória retrógrada em determinado momento (ele deixa de ir para “frente” e posteriormente vai para “trás”). Por isso o comportamento desse planeta foi um enigma para os astrônomos durante muito tempo, vindo a ser resolvido somente no século 17 por Johannes Kepler, que estudou as anotações que Tycho Brahe fez durante décadas sobre o deslocamento de Marte. Kepler descobriu que o motivo da referida trajetória sue generis de Marte é o movimento elíptico dos planetas.
A esfera amarela no centro representa o Sol e a azul a Terra. A esfera vermelha representa um planeta externo (Marte, Júpiter, Saturno, Urano ou Netuno). O círculo externo representa a esfera celeste na região da eclíptica. A elipse branca na esfera celeste é como observamos o planeta externo. (USP, 2021).
Aqui, a esfera verde representa um planeta interno (Vênus ou Mercúrio). O movimento retrógrado ocorre quando o planeta interno está mais próximo da Terra. Note que o planeta interno parece oscilar ao redor do Sol. O planeta externo (ao lado) executa o movimento retrógrado quando está mais próximo da Terra, em oposição ao Sol. (USP, 2021).
Animação que descreve as excentricidades das órbitas dos planetas internos e ilustra como a órbita de Vênus é circular. Crédito: Chong-Chong He (revista).
Escólios
(Escólio (gr: σχόλιον, scholion; "commentário", "interpretação"), são comentários gramaticais, críticos ou explicativos, sejam originais, sejam extraídos de comentários preexistentes, que são inseridos na margem do manuscrito de um autor antigo, como glosas.)As mentioned above, it is unclear whether Eudoxus regarded the spheres in his system as mathematical constructions or material entities, but in Aristotle’s version the spheres were regarded as real physical objects, motion being imparted to the planets by the divine and eternal ‘ether’ (a word derived from the Greek for ‘runs always’) which filled the spheres. This insistence on the physical reality of the spheres led to the addition of many more spheres to
Callippus’ model, twenty-two in all, so as to undo the motion of each planet before beginning the set of spheres associated with the next planet. Aristotle wrote on many other subjects (e.g. physics, chemistry and biology) and attempted, with a considerable degree of success, to organize all knowledge into a unified whole. As a result, it became very difficult to criticize one aspect of Aristotle’s teachings without criticizing it all. This led to a degree of stability and is one of the reasons why Aristotelian cosmology had such a pervasive influence. Central to Aristotle’s teaching was the idea of a stationary Earth at the centre of the Universe: ... the natural movement, both of parts of the earth and of the earth as a whole, is toward the centre of the universe – this is why the earth now actually lies at the centre ... It happens that the same point is the centre both of the earth and of the universe. ... It is clear from these considerations that the earth neither moves nor lies away from the centre.14 These conclusions followed from Aristotle’s terrestrial physics in which natural motion was toward or away from the centre of the universe, depending on the ‘heaviness’ of the material concerned. When thought of in terms of the physics of the time, ideas like a moving Earth were indeed ridiculous, even if they could be used accurately to model celestial phenomena. A new terrestrial physics would be needed before astronomers could make the leap to a planetary Earth. Aristotle made a complete distinction between the sublunary world (in which he included comets and the Milky Way!) and heavenly objects, beginning with the Moon and extending to the stars. The physics of these regions were totally different. In the former (described in his Meteorology) everything was explained in terms of the four elements earth, water, air, and fire. The central Earth was surrounded by water (the oceans) which itself was surrounded by a shell of air (the atmosphere). Between the atmosphere and the Moon there was a shell of fire. These regions represented the natural habitat of each element and thus explained why fire travelled upwards but a stone fell toward the earth. Within the sublunary world everything, including life itself, was imperfect and changing continually. On the other hand, the celestial regions were ordered perfectly and never changed. This supralunary world was formed out of a fifth element, the ether (or in medieval terminology ‘quintessence’) and uniform circular motions were considered natural for heavenly bodies, straight line motion being natural on Earth. Aristotle believed that all the heavenly bodies where spherical; such a shape was in his view ‘appropriate’ for heavenly bodies.15 The belief that the Moon was spherical is attributed to the Pythagoreans, who argued that the shape of the phases of the Moon are those that would be observed if the Moon were spherical and illuminated on one side by the Sun. Aristotle argued that if one heavenly body was spherical, they all must be. He also supported the idea that the Earth was a sphere based on a number of observations. Among these were the facts that during a lunar eclipse the shadow cast by the Earth on the Moon is consistent with a spherical Earth, and that when one travels north or south the stars which are visible above the horizon change, indicating that the angle between the observer’s horizon and the celestial equator has changed. A spherical Earth is consistent also with Aristotle’s terrestrial physics in which the matter making up the Earth is subject to a constant tendency to move toward its centre.
Aristotle was aware that the apparent daily motion of the stars could equally well be accounted for by a rotation of the Earth about its own axis, as suggested by his contemporary Heraclides, but he rejected this idea on the ground that circular motion was a property of the heavenly bodies only. Thus, for Aristotle the diurnal rotation of the stars was real and he needed to determine its cause. Plato had thought of the heavenly bodies as gods who supply their own movement, but in Aristotle’s philosophy every motion required some driving force. To set the celestial mechanism in motion, Aristotle invented the concept of a supreme Prime Mover. The Prime Mover did not actually do anything to move the sphere of the stars, since that would imply motion and, hence, a new cause; instead, the sphere moved due to the desire for perfection that He aroused in it. Aristotle used the motion of the sphere of the stars to prove that the Universe is finite, since, he argued, a line from the Earth of infinite length could not possibly complete 1 revolution in a finite time, whereas the fixed stars rotated once every 24 h. He backed this up by pointing out that a body with a centre cannot be infinite and yet the Universe has a centre, namely the centre of the Earth. (UFRGS)
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