13 de nov de 2012

Climas do outro planeta (Parte 1)

Um consolo para quem se queixa de que na Terra chove demais ou de menos, ou faz calor demais ou de menos: nos outros planetas, o tempo é muito pior.
Prever se na Terra vai chover ou fazer sol é difícil - os erros que a Metereologia comete todos os dias estão aí para provar. Mas isso não é nada perto do quebra-cabeça que é a tentativa de deduzir temperatura, velocidade dos ventos, tempestades - enfim, o clima dos outros oito planetas do sistema solar. Mesmo com auxílio de cálculos complexos, observações através de potentíssimos telescópios e radiotelescópios , sem falar nos satélites e sondas espaciais, dá para perceber os problemas enfrentados pelos astrônomos para conhecer o clima de outros mundos. As dificuldades começam na atmosfera dos planetas. Mercúrio, o menor de todos e o mais próximo do Sol, por exemplo, nem mesmo atmosfera tem, devido à sua própria força gravitacional, que é baixíssima . Por isso, sem a proteção de nuvens ou correntes de vento, o planeta está diretamente exposto à radiação solar. Durante o interminável dia de Mercúrio, que dura nada menos que 58 dias e 5 horas terrestres, o calor pode chegar a 430 graus centígrados, para cair a 170 graus negativos quando o Sol se põe.

Seria lógico supor que esse planeta, por ser o mais próximo do Sol , fosse também o mais quente. Mas isso não acontece. Embora duas vezes mais longe do Sol do que Mercúrio, o recordista de altas temperaturas é Vênus , com 500 graus no seu lado iluminado. Vários veículos espaciais soviéticos e americanos já tentaram entrar na densa atmosfera de Vênus. O máximo que dois deles conseguiram foi funcionar por uma hora na superfície. A pressão em Vênus é 90 vezes a da atmosfera terrestre. Além disso, a atmosfera venusiana é composta de 96 por cento de dióxido de carbono. Esse indigesto gás permite a passagem da luz, mas não a do calor. Ao atingir o solo de Vênus, a luz se transforma parcialmente em calor, que não consegue sair do planeta, tornando a superfície muito quente. É o chamado efeito estufa — que aqui na Terra resulta do aumento da poluição.

Para completar esse clima nada agradável, descobriu-se que Vênus está rodeado também por uma eterna neblina formada por gotinhas de ácido sulfúrico concentrado. O dióxido de enxofre (SO2) que circula acima das nuvens é transformado pela luz ultravioleta do Sol e recombinado com o vapor de água da atmosfera para formar o ácido. Este, ao atingir altitudes menores, se transforma novamente em SO2 e água. É por isso que, embora sempre chova ácido sulfúrico no planeta, nenhuma gota chega a atingir o chão. Em Vênus, os relâmpagos são tão constantes e de tamanha intensidade que a superfície parece quase sempre iluminada, mesmo quando a luz do Sol não está presente. O dia venusiano dura 243 dias terrestres, devido à sua rotação lenta. Por causa do dióxido de carbono, o céu visto de Vênus é cor-de-rosa.

Comparado com o de Vênus, o clima de Marte é bem mais ameno. Como acontece com a Terra, seu eixo de rotação está ligeiramente inclinado enquanto se dá o movimento de translação em torno do Sol. Isso significa estações diferenciadas. As temperaturas, que no verão marciano podem ultrapassar a barreira de zero grau centígrado, no inverno chegam a 140 graus negativos. Como sua atmosfera também é composta principalmente de dióxido de carbono, os cientistas chegaram a levantar a hipótese de que em Marte ocorre o mesmo efeito estufa de Vênus. Mas logo verificaram que, como sua densidade é muito menor, o dióxido de carbono apenas retém o calor parcialmente refletido pela superfície do planeta, sem influir no nível da temperatura. Em compensação, o planeta vermeIho exibe outros fenômenos climáticos curiosos. Por exemplo, nele pode até nevar. No inverno, quando o vento sopra levemente sobre a superfície, levanta pequenos grãos de areia que se misturam ao dióxido de carbono condensado e caem como se fossem flocos de gelo seco. O vento pode causar eventos dramáticos. Ao alcançar velocidades de mais de 200 quilômetros por hora, desencadeia imensas tempestades de areia que chegam a esconder parcialmente durante meses a superfície do planeta.

Nos chamados planetas exteriores, de Júpiter a Plutão, o clima é ainda mais peculiar. Por causa da massa, Júpiter e Saturno são quase estrelas. Se fossem mais maciços, teriam reações termonucleares e começariam a brilhar com luz própria. Mesmo não sendo, suas temperaturas interiores são tão elevadas que liberam duas vezes mais calor do que recebem diretamente do Sol. Mas nas agitadas camadas superiores da atmosfera desses planetas predominam temperaturas de 150 a 180 graus abaixo de zero. Quanto maior a proximidade do centro, mais aumentam as temperaturas.

Em Júpiter, o calor alcança fantásticos 400 milhões de graus, 10 vezes mais que no interior do Sol. Só que um imaginário explorador de Júpiter não teria tempo de perceber essas realidades climáticas. A imensa força gravitacional do planeta o esmagaria contra o solo, isto é, se existir solo. Pois Júpiter, abaixo da imensa atmosfera carregada de nuvens e tempestades, é um oceano de hidrogênio líquido que envolve um núcleo de hidrogênio sólido metálico. Nas proximidades de seu interior, as pressões são descomunais: cerca de 3 milhões de vezes a pressão atmosférica na superfície da Terra. Bem no centro de Júpiter—especulam os astrônomos —deve haver uma massa informe de rocha e ferro escondida embaixo do metal sólido.
(Link da Parte 2) http://astronomy-universo.blogspot.com.br/2012/11/clima-do-outro-planeta-parte-2.html
Fonte: http://super.abril.com.br

É possível viajar 10 mil vezes mais rápido do que a luz?

O próprio Einstein chamou alguns estranhos eventos – que podem ser 10 mil vezes mais rápidos que a luz – de “assustadores”.
Átomos, elétrons e todas as minúsculas partículas que formam o universo podem se comportar de maneira bizarra, indo na contramão do que normalmente conhecemos como normal. Por exemplo, alguns objetos podem existir em dois ou mais lugares ao mesmo tempo, ou girar em direções opostas simultaneamente. Uma das conseqüências da obscura física quântica é que os objetos podem ficar conectados, de maneira que o que ocorre com um, tem efeito no outro, um fenômeno chamado de “emaranhamento quântico”. Isso já foi verificado não importando o quão distante estes objetos estejam um do outro.

Einstein não gostava da noção de emaranhamento quântico chamando o evento de “assustadora ação à distância”, em tom de piada. É possível argumentar que um objeto emaranhado envia alguma partícula desconhecida ou algum outro tipo de sinal a altíssimas velocidades para influenciar o seu parceiro, dando a ilusão de ação simultânea. No passado, diversos experimentos eliminaram a possibilidade de tais sinais ocultos da física clássica. Mesmo assim ainda resta uma possibilidade exótica: que tais fatores X viajem mais rápido do que a velocidade da luz.

Para investigar esta possibilidade, cientistas em Genebra, na Suíça, começaram com pares de fótons emaranhados, ou pacotes de luz. Estes pares foram separados e enviados através de fibra ótica para estações em duas vilas suíças, cerca de 18 km de distância uma da outra. As estações confirmaram que cada par de fótons se manteve emaranhado; ao analisar um deles os cientistas puderam prever aspectos de seu parceiro. Para que qualquer tipo de sinal pudesse viajar de uma estação para a outra a apenas 300 trilhonésimos de segundo – a velocidade que as estações puderam detectar os prótons com precisão – qualquer tipo de fator X teria que ser ao menos 10 mil vezes mais rápido que a velocidade da luz.

Por mais que Einstein não gostasse da noção de emaranhamento quântico, ele também revelou que os sinais não poderiam ser transmitidos mais rápido que a velocidade da luz. Portanto qualquer “assustadora ação à distância” mais rápida do que a luz é implausível, segundo o pesquisador Nicolas Gisin, físico da Universidade de Genebra. “O que é fascinante aqui é vermos que a natureza pode produzir eventos que podem se manifestar em diversas localidades.”

De certa maneira estes eventos instantâneos “parecem acontecer fora do espaço-tempo, portanto não é uma história que possamos contar dentro do espaço-tempo”, disse Nicolas. “Isso é algo que toda uma comunidade de cientistas está estudando muito intensamente. Nicolas e seus colegas detalharam suas descobertas na edição de 14 de agosto da revista científica Nature.
Fonte: Hypescience
 [LiveScience, SciAm]

O que é luz?

A luz, como tudo no universo, é outra forma de expressar energia, mas é uma expressão extraordinária e única. A definição do dicionário fala que a luz é uma radiação eletromagnética (apesar de usarmos a palavra “luz” para nos referir somente à luz visível). Essa definição está correta, mas deixa de lado alguns aspectos mais interessantes da luz, aspectos estes que a tornam única.

Velocidade e energia
Uma das coisas mais interessantes sobre a luz é que não há relação alguma entre a energia da luz e sua velocidade. Ela sempre viaja na velocidade mais rápida possível, não importando se se trata de infravermelho, de baixa energia, ou ultravioleta, de alta energia…Se é assim, então não podemos usar a velocidade da luz para descrever sua energia; fazemos isso através de sua amplitude. A amplitude é a “altura” das ondas que parecem expressar a luz como onda. Quanto maior a amplitude, maior a energia.

Dualidade onda/partícula
Outro dos aspectos interessantes da luz é sua dualidade onda/partícula. Não podemos realmente dizer que a luz é onda, e simplesmente ignorar que ela também é uma partícula. Ela existe naturalmente em um estado chamado superposição quântica, o que significa que ela existe simultaneamente em todos estados possíveis, mesmo se forem contraditórios. Para nossos propósitos, a luz é o que você quiser que ela seja no momento. Se você testar a luz como onda, ela vai agir como uma onda. Se você testá-la como partícula, ela vai se comportar como partícula. Este comportamento é a decoerência quântica, e acontece quando tentamos observar a luz. Sempre que o fizermos, a luz automaticamente sai da superposição quântica e se torna uma das muitas possibilidades em que ela estava existindo antes.

Velocidade
A velocidade da luz é outra coisa fundamentalmente interessante sobre ela. No vácuo, ela é uma constante absoluta, que nunca muda, e historicamente tem sido assunto de debates. Cientificamente falando, foi gasto mais tempo tentando descobrir a velocidade da luz, do que tentando entender por que ela se movia na velocidade em que se movia. Entretanto, Maxwell lançou uma luz (com o perdão do trocadilho) sobre o assunto ao conseguir mostrar que a velocidade da luz é uma função da permissividade e permeabilidade do meio em que ela se encontra viajando. A velocidade da luz no vácuo é, portanto, uma constante, porque o vácuo, não tendo matéria, não tem meios de mudar os valores dos quais depende a velocidade da luz. Apesar da velocidade variar em certos meios, normalmente trata-se de uma diferença muito pequena. Mas ela existe, o que dá origem a um efeito incrível, a radiação Cherenkov, um brilho azulado que se vê em piscinas de reatores nucleares, causado por partículas mais rápidas que a luz (na água).
Fonte: Hypescience.com
[Ask the Universe]

Velocidade Máxima

O anúncio parece bíblico, mas vem da ciência: o Universo nunca terá fim. Ele se expande num ritmo tão alucinante que continuará a crescer para sempre, mesmo depois que a luz de todas as galáxias se apagar.
Desde 1995, o astrofísico Mark Phillips e sua equipe do Observatório de Cerro Tololo, no alto dos Andes chilenos, vasculham o céu numa tentativa de responder a uma pergunta decisiva: a que velocidade o Cosmo se expande? Para isso, miram seus instrumentos para as supernovas, que nada mais são que estrelas explodindo. Como esses fenômenos chegam a brilhar mais do que mil galáxias juntas, podem ser vistas a distâncias genuinamente astronômicas. Vendo as supernovas de algumas galáxias, os cientistas notaram que umas se afastavam mais rapidamente do que outras. Daí, calcularam a velocidade de crescimento do Cosmo (entenda como na página seguinte). Há três meses, a equipe de Phillips anunciou sua conclusão bombástica, ou melhor, “bigbangástica”: o Cosmo se amplia num ritmo cada vez maior, tende a aumentar de tamanho cada vez mais depressa e, respire fundo, nunca terá fim. Phillips lança a sua profecia: “Nos próximos bilhões de anos, o mundo vai ficar gradualmente mais frio, mais escuro e mais vazio.” Logo após o Big Bang, que foi a explosão que deu origem ao Cosmo, ele crescia mais lentamente que hoje

Duas janelas abertas para o passado

A descoberta, este ano, de que as galáxias estão se afastando uma das outras em velocidade estonteante só foi possível devido a uma característica sensacional do Universo. Nele, tudo o que fica longe está também no passado. Imagine o Sol, que gira a cerca de 150 milhões de quilômetros da Terra. Então, como a luz do Sol demora 1 segundo para percorrer 300 000 quilômetros, ela vai demorar cerca 8 minutos e 30 segundos para chegar aqui. Ou seja, nós sempre estamos vendo o Sol alguns minutos no passado. Alfa centauri, que é a estrela mais próxima da Terra, situada a uns 40 trilhões de quilômetros, aparece sempre quatro anos no passado. Foi com essa noção na cabeça que o americano Mark Phillips e sua equipe começaram a investigar a taxa de crescimento do Cosmo. Eles já sabiam que o Cosmo está em expansão, ou seja, que todas as galáxias correm para longe umas das outras. Mas queriam decifrar o ritmo dessa expansão. Para isso, precisavam comparar a velocidade que as galáxias têm hoje com a velocidade que elas tinham há muitos bilhões de anos.

Mergulho profundo
O resto foi simples. Os astrônomos apontaram o telescópio de Cerro Tololo para galáxias relativamente próximas, pois assim estariam vendo uma região do Universo mais ou menos recente. Depois, procuraram grupos de estrelas o mais longe possível e deram um mergulho profundo na história do Cosmo.

Nessa primeira fase da investigação, o que os telescópios fizeram foi abrir duas janelas no tempo. Por uma delas, viam o espaço há 750 milhões de anos; pela outra, recuaram até 8,3 bilhões de anos atrás. Aí, veio o segundo passo da estratégia: medir a velocidade das galáxias em cada época e comparar. Ficou claro que o Universo, pouco a pouco, está apertando o passo. Ele está se acelerando, e tudo indica que a correria vai ficar gradativamente mais alucinante.

Para você ter uma idéia, é preciso pensar numa corrida cósmica da ordem de 500 milhões de quilômetros por hora. Esse valor não é exato, mas ajuda a imaginar a rapidez com que as galáxias começaram a fugir umas das outras, não muito tempo depois do nascimento do Cosmo. Não há dúvida, já é uma disparada de tirar o fôlego. Só que, de lá para cá, a velocidade ficou ainda maior, chegando a 550 milhões de quilômetros por hora.

Marco na história

Essa diferença, da ordem de 50 milhões de quilômetros por hora, estabelece um marco na história da ciência. Ela responde a uma incógnita central da cosmologia, que é a de saber, com todo o rigor, de que maneira o Universo evolui. Até o final do ano passado, valia a lei de Hubble – batizada em homanagem ao seu descobridor, o astrônomo americano Edwin Hubble –, segundo a qual a expansão cósmica deveria avançar com velocidade constante. Sem nenhuma aceleração. O grande mérito da equipe de Cerro Tololo foi esquadrinhar as lonjuras do espaço e mostrar que esse preceito básico precisa ser corrigido.
Créditos: Flávio Dieguez, em Cerro Tololo, Chile

Todas as Estrelas do Universo

Você já deve ter tido vontade de contar as estrelas. A olho nu somos capazes de ver cerca de seis mil estrelas no céu. Se usarmos um binóculo, mesmo pequeno, ou uma luneta como a inventada por Galileo, esse número é capaz de ultrapassar trinta mil. Através do telescópio principal do Observatório Astronômico Frei Rosário, da UFMG, somos capazes de observar mais de um milhão de estrelas. Quantas estrelas existem no universo? Essa pergunta tem sido formulada há séculos e tem sido objeto constante de estudo dos astrônomos. Para tentarmos respondê-la, temos que lançar mão de modelos teóricos do universo, uma vez que mesmo através dos mais possantes telescópios já fabricados, não conseguimos ver uma ínfima parte das estrelas que acreditamos existir.
 
Galáxias - Se olharmos para o céu, à noite, vemos as estrelas distribuídas aleatoriamente em nossa volta. Durante muito tempo a humanidade pensou que fosse assim por todo o universo. Hoje sabemos que as estrelas estão distribuídas em grupos imensos, aos quais denominamos galáxias. A distribuição das estrelas nas galáxias se dá de uma forma aparentemente aleatória, assim como a distribuição das galáxias no universo.

Nós pertencemos a uma galáxia à qual denominamos Via Láctea, uma galáxia de tamanho médio comparada com outras que vemos em nossa volta. Devido às grandes distâncias envolvidas, até hoje só nos foi possível distinguir pouquíssimas estrelas em outras galáxias. Estimamos que existam entre 200 e 250 bilhões de estrelas na Via Láctea. Se soubermos, mesmo aproximadamente, o número de galáxias do universo, poderemos estimar assim o número de estrelas do universo.

O telescópio hubble - Em dezembro de 1995, por 10 dias consecutivos, o telescópio espacial Hubble manteve-se observando uma pequena região do céu, próxima ao pólo norte celeste, na constelação Ursa Maior, onde até então não se via um único objeto. O resultado dessa imagem de longa exposição foi além do previsto. Foram fotografadas milhares de galáxias, nunca antes vistas, nos mais diversos estágios evolutivos, algumas delas a mais de 12 bilhões de anos-luz da Via Láctea.

(Lembre-se que quanto mais distante vemos um objeto, mais do passado é esse objeto.) Com base nessa imagem previu-se entre 2 e 3 milhões de galáxias por grau quadrado do céu, ou seja, entre 80 e 120 bilhões de galáxias possíveis de serem observadas pelo Hubble em todo o universo. O número real de galáxias existentes podendo ser bem maior (100 vezes mais?), uma vez que mesmo através de um telescópio possante como o Hubble não podemos ver um grande número delas, devido aos seus poucos brilhos, ao fato de serem apêndices de outras galáxias maiores, à absorção de suas luzes por nuvens intergalácticas, etc.
O sucesso dessa imagem dos 'confins do universo' foi tão grande que foi planejada uma seqüência. Para essa segunda imagem chegou-se à conclusão que deveria ser fotografada uma região aproximadamente diametralmente oposta à primeira (do outro lado do universo), ou seja, uma região do hemisfério sul celeste. Era também necessária uma região cuja visão não fosse obstruída pela Terra durante toda a órbita do Hubble. Para essa segunda observação também julgou-se conveniente que na região estudada houvesse um objeto brilhante distante (um quasar). O estudo da luz desse objeto daria informações importantes sobre nuvens intergalácticas invisíveis que se encontrassem ao longo da linha de visão.

Em outubro de 1997 foi selecionada a região a ser observada, na constelação Tucana, próxima ao pólo sul celeste. Em outubro de 1998 o Hubble passou 10 dias observando a região escolhida. Uma primeira conclusão já era esperada: O universo parece ser semelhante em qualquer direção observada. Também aqui foram registradas milhares de galáxias nas mais variadas faixas de distância e nos mais variados estágios evolutivos. Essa segunda imagem dos 'confins do universo' foi feita tomando-se certos cuidados e usando-se certos equipamentos não usados em 1995.

As imagens tomadas na luz visível, por exemplo, foram combinadas a imagens tomadas no infravermelho. Uma conclusão a que se chegou: O número de galáxias do universo deve ser pelo menos o dobro daquele que se pensava até então! Quantas estrelas existem no universo? Vamos considerar que existam mais de 1 trilhão de galáxias no universo e que cada galáxia possua em média pelo menos 100 bilhões de estrelas. Chegamos assim ao fantástico número de 100 bilhões de trilhões de estrelas, ou mais, no Universo. Se formos contar essas estrelas, uma a uma, gastando um segundo na contagem de cada estrela, precisaríamos de mais de três mil trilhões de anos para completarmos essa contagem.

Alguns números para comparação
 
Estrelas na Via Láctea - 200 a 250 bilhões
Galáxias no Universo - 1.500 a 2.500 bilhões
Células no corpo humano - 50.000 bilhões
Estrelas no Universo - mais de 100 trilhões de bilhões
Créditos:  * Renato Las Casas é professor do Departamento de Física do Instituto de Ciências Exatas e Coordenador do Grupo de Astronomia da UFMG
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...