O Universo

O interesse do ser humano pelo céu estrelado surgiu nos primórdios da civilização. O encanto e o temor despertados pelos fenômenos levaram alguns povos antigos a observar o céu, na tentativa de interpretar mensagens que acreditavam ser divinas e que estariam sendo enviadas ao ser humano por meio de eventos e corpos celestes.

Com o passar do tempo, tornou-se cada vez mais evidente a necessidade de o ser humano conhecer mais detalhadamente o céu noturno, fosse para desvendar o clima e aprimorar as atividades agrícolas, fosse para melhorar a orientação durante as viagens pelos mares e oceanos do mundo. Surgia, assim, a primeira ciência, a Astronomia.

Ao longo da História, a observação do céu e os conhecimentos astronômicos ampliaram-se gradativamente, acompanhando os avanços que ocorriam nas ciências e suas tecnologias.

No início, as observações do céu se davam apenas a olho nu. Foi somente no início do século XVII que o telescópio foi inventado, e os olhos humanos deixaram de ser os únicos instrumentos de observação de imagens a longa distância.

Atualmente, graças à rápida evolução científica e tecnológica e à criação de sofisticados instrumentos de observação astronômica, os cientistas “enxergam” elementos cada vez melhor e mais longe, obtendo informações significativas que aprofundam os conhecimentos sobre a possível origem do Universo e, por extensão, sobre o planeta Terra e os seres que nele habitam. 

Pode-se dizer, de maneira simplificada, que a Terra, a Lua, o Sol, as estrelas e tudo o que conhecemos fazem parte do Universo. Mas qual é o tamanho do Universo? Responder a essa questão é uma tarefa complicada, pois ainda não se sabe se ele tem tamanho e forma definidos ou mesmo se é infinito. Por isso, os cientistas costumam usar a expressão “universo observável” para definir o seu tamanho, com base no que se pode enxergar e/ou calcular. 

As galáxias

Se você olhar para o céu em um lugar afastado das luzes das cidades, em uma noite sem luar e sem nuvens ou poluição, poderá observar um grande número de pontos brilhantes, mesmo sem o auxílio de um binóculo, de uma luneta ou de um telescópio. 

Algumas pessoas podem até achar que todos os elementos luminosos no céu são estrelas, mas na verdade esse conjunto de pontos brilhantes é constituído por vários astros (ou corpos celestes), que formam uma pequena parte da galáxia onde está localizado nosso planeta, a Terra. As galáxias são constituídas por vários conjuntos de estrelas, planetas, nu vens de gases, poeira e outros corpos celestes. 

A galáxia onde está localizado o planeta Terra é a Via Láctea. Ela é exemplo de uma galáxia espiral porque possui um núcleo e grandes braços espirais formados por estrelas e nuvens de poeira cósmica. 

A palavra galáxia (do grego gala = ‘leite’) e a expressão Via Láctea (do latim via láctea = ‘caminho do leite’) estão relacionadas com a semelhança entre a mancha de luz esbranquiçada que vemos no céu e uma mancha de leite.

Estima-se que no Universo haja bilhões de galáxias, que podem ser caracterizadas por seus formatos como irregulares, elípticas, espirais ou espirais em barra.

Exemplo de galáxia elíptica.

Exemplo de galáxia espiral em barra.

 

Exemplo de galáxia irregular.

Estima-se que existam na Via Láctea entre 100 bilhões e 400 bilhões de estrelas. Uma delas é o Sol, a estrela mais próxima da Terra e responsável pela existência de vida no nosso planeta. Geralmente as galáxias estão distribuídas em grupos ou conjuntos. A Via Láctea, nossa galáxia, encontra-se em um grupo chamado Grupo Local de Galáxias, que inclui ainda a Galáxia de Andrômeda, a Grande Nuvem de Magalhães e cerca de quarenta galáxias menores. 

Representação artística da Via Láctea, galáxia em espiral que contém nosso Sistema Solar. O núcleo, em amarelo, contém as estrelas mais antigas. O anel, em azul, ao redor do núcleo, contém as estrelas jovens e quentes e as regiões de formação de novas estrelas. O círculo branco indica onde nosso Sistema Solar está localizado, entre dois dos “braços” em espiral que se prolongam para fora, a partir do anel.

Somente três galáxias podem ser vistas a olho nu do nosso planeta. São elas: Andrômeda, Pequena Nuvem de Magalhães e Grande Nuvem de Magalhães. Em 2017, uma equipe de astrônomos franceses, italianos, ingleses e australianos descobriu a galáxia mais próxima da Via Láctea: a Galáxia Anã do Cão Maior. Ela fica, aproximadamente, a uma distância de 42 mil anos-luz do centro da Via Láctea. 

A maior galáxia descoberta pelos astrônomos até o momento é chamada de IC 1101. Ela possui um diâmetro aproximado de 5,5 milhões de anos-luz. A Via Láctea, por sua vez, possui um diâmetro de, aproximadamente, 100 mil anos-luz (cerca de 950 quatrilhões de quilômetros).

Você pode estar se perguntando por que não vemos as outras estrelas durante o dia, apenas o Sol. Isso ocorre porque, durante o dia, a claridade proporcionada pela luz do Sol impede nossa visão das estrelas e dos demais astros. Mas eles continuam no céu, nós apenas não conseguimos vê-los!

As estrelas

Na realidade, as estrelas não têm pontas, como geralmente são representadas; elas são astros com forma aproximadamente esférica, formados por diversos gases que se encontram a temperaturas muito altas. As estrelas são os maiores astros existentes no Universo e liberam luz e calor. Como têm luz própria, elas são classificadas em astros luminosos. 

Olhando para o céu, podemos perceber que existem estrelas com tamanhos e cores diferentes. O brilho de uma estrela depende de seu tamanho e da temperatura em sua superfície. A luminosidade que observamos também de pende da distância em que a estrela se encontra da Terra. As estrelas azuis e brancas são as mais jovens e quentes. As alaranjadas e as vermelhas são mais velhas e menos quentes.

O Sol é uma estrela amarela e, se comparado às demais estrelas do Universo, é pequena. A temperatura na sua superfície é de cerca de 6 000 ºC e, em comparação com as outras estrelas, não é a mais brilhante. 

Como ficaria o Sol ao lado da maior estrela já descoberta, a UY Scuti, que tem 2,38 bilhões de quilômetros de diâmetro? Se essa estrela fosse colocada onde está o Sol, ela encheria todo o espaço do Sistema Solar até a órbita de Ura no, sétimo planeta mais distante do Sol. Comparando os diâmetros das duas estrelas em uma escala menor, se o Sol tivesse 1 metro de diâmetro, a UY Scuti teria 17 mil metros de diâmetro. 

Na fotografia, a constelação do Cruzeiro do Sul e o aglomerado “Caixa de Joias”, um agrupamento de estrelas de cores variadas.

As constelações

Quando olhamos as estrelas de algum ponto da Terra, temos a impressão de que elas estão próximas entre si, podendo formar grupos. Esses agrupa mentos aparentes são conhecidos por constelações. Entretanto, no espaço interestelar, as estrelas estão bastante distantes umas das outras. Veja no exemplo abaixo as distâncias entre o nosso planeta e as estrelas que compõem a constelação de Órion.

As estrelas de uma constelação parecem próximas umas das outras e parecem estar situadas a uma mesma distância da Terra. Mas não é assim que acontece! A ilustração compara as distâncias entre as estrelas da constelação de Órion e a Terra, representada pela esfera de cor azul. Nela podemos ver que cada estrela está situada a uma distância diferente da Terra.

Os povos antigos de diferentes culturas, ao observarem o céu estrelado, uniam arbitrariamente as estrelas por linhas imaginárias, de modo a formar figuras de animais, pessoas, seres lendários e objetos. As constelações têm, portanto, nomes relacionados com essas figuras, por exemplo, Ursa Maior, Cão Menor, Leão, Escorpião, entre outros. Podemos citar como exemplo a constelação de Órion, o gigante caçador, que tem em seu cinturão as conhecidas “Três Marias”.

O conhecimento da posição das constelações no céu foi utilizado durante séculos para ajudar na orientação dos viajantes e dos navegadores em suas viagens, mesmo antes da invenção de instrumentos de navegação, como a bússola. Além disso, para os povos antigos, a observação da posição do Sol e das constelações ao longo do ano ajudava a identificar as estações, prever a época de chuvas ou de seca, de frio ou de calor. Esse conhecimento tornou-se importante na medida em que era necessário escolher a melhor época de fazer o plantio das sementes ou das mudas e, posteriormente, a colheita, e também para celebrar datas importantes de acordo com a posição de determinadas es trelas ou constelações no céu noturno. Além disso, os primeiros calendários foram criados com base na observação do céu. 

As constelações visíveis no céu noturno dependem da localização do observador na Terra. Uma pessoa que mora nos Estados Unidos, por exemplo, não vê as mesmas constelações vistas aqui do Brasil. Isso ocorre porque os Esta dos Unidos e o Brasil se localizam em hemisférios diferentes da Terra.

No hemisfério sul, onde está o Brasil, uma das constelações mais conhecidas é a do Cruzeiro do Sul. Embora a posição do Cruzeiro do Sul no céu varie conforme o dia, a hora, o local de observação e a estação do ano, seu braço maior sempre aponta para o sul. No Brasil, por exemplo, os antigos indígenas tupis-guaranis conseguiam determinar os pontos cardeais e as estações do ano observando a posição do Cruzeiro do Sul ao anoitecer.

A constelação do Cruzeiro do Sul é composta de cinco estrelas: as quatro mais brilhantes que formam as pontas da cruz, e uma quinta estrela de menor brilho, conhecida como Intrometida. Fotografia tirada em La Frontera, no Chile, em 2017. 

Planetas e satélites naturais 

Os planetas não têm luz própria, ao contrário das estrelas. Eles só brilham porque refletem a luz de uma estrela próxima. Por esse motivo, um planeta é considerado um astro iluminado. 

Alguns planetas têm satélites naturais, como a Lua, que é o satélite natural da Terra. Satélites naturais também são astros iluminados, que orbitam em torno dos planetas, porém têm tamanho menor. 

Por sua vez, os planetas sempre orbitam uma estrela e são bem menores do que elas. O planeta Terra descreve sua órbita ao redor do Sol. Assim como a Terra, existem outros planetas pertencentes ao Sistema Solar que descrevem suas órbitas em torno do Sol. São eles (do mais próximo ao mais distante do Sol): Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno.

Mas existem planetas fora do Sistema Solar? Segundo os astrônomos, já foi identificada a presença de muitos exoplanetas orbitando estrelas da nossa galáxia. 

Em 10 de maio de 2016, a Nasa anunciou que a missão Kepler verificou 1 284 novos exoplanetas. Com base no tamanho deles, cerca de 550 pode riam ser planetas rochosos. Nove estão na zona habitável de suas estrelas. Nenhum exoplaneta foi “fotografado” até agora. 

O comunicado da Nasa explica que o telescópio Kepler capta pequenas alterações regulares do brilho das estrelas que ocorrem quando os possíveis planetas passam a sua frente. Algo semelhante pode ser comparado com o trânsito solar de um planeta quando passa na frente do Sol.

Representação do telescópio espacial da missão Kepler, enviado pela Nasa, cujo objetivo é procurar planetas com características semelhantes às da Terra, fora do nosso Sistema Solar.

Zona habitável é uma região espacial em que as distâncias mínima e máxima de um planeta em relação a uma estrela tornam possível a existência de água líquida em sua superfície. Fora dessa região, se muito próximo da estrela, toda a água do planeta é vaporizada pelo alto nível de calor; contudo, se está mais distante do limite da zona habitável, a água (e o planeta inteiro) congela. Tal conceito hoje é muito popular e aceito pela comunidade científica como um dos fatores que podem indicar se um corpo celeste poderá ou não abrigar vida.

Planeta-anão

É possível constatar que houve grandes avanços tecnológicos na observação do espaço sideral nas últimas décadas. A partir dos anos 1990, foi possível identificar corpos celestes (até então desconhecidos) pertencentes ao Sistema Solar. Em 2005, os cientistas descobriram Éris, um pequeno astro que aparentava ser maior que Plutão. Por causa dessa e de outras descobertas, em 2006, a União Astronômica Internacional (UAI) definiu uma nova categoria para esses astros diminutos: “planetas-anões”. 

De acordo com a União Astronômica Internacional, um planeta-anão é um corpo celeste que orbita o Sol, tem massa suficiente para ter forma arredondada, não é um satélite natural de algum planeta e, principalmente, é incapaz de alterar o ambiente que o cerca da forma que um planeta faria.

Com base nessa classificação, Plutão e o recém-descoberto Éris – além de outros três pequenos astros – passaram a ser considerados planetas-anões. Portanto, um planeta-anão é bem menor do que um planeta e também faz parte do Sistema Solar. Outros planetas-anões conhecidos são: Ceres, Haumea e Makemake. 

O planeta-anão Ceres é o maior corpo celeste da região do espaço entre Marte e Júpiter, onde existe um grande número de asteroides. Essa região é conhecida como Cinturão de Asteroides. Para os cientistas há uma centena de outros corpos celestes por aí aguardando serem descobertos.

Cometas

Os cometas são corpos celestes observados e estudados desde a Antiguidade. Registros chineses de 240 a.C. já relatavam a passagem de um dos cometas mais conhecidos: o Halley. 

Os cometas são às vezes chamados de “bola de neve suja” porque seu núcleo é formado de um material rochoso, de gelo e de outras substâncias solidificadas. Assim como os planetas, os cometas também giram em torno do Sol e, quando se aproximam dele, sua temperatura aumenta, e parte do seu núcleo muda de estado físico, passando do estado sólido para o gasoso. Essa transformação física produz o que observamos como a cabeleira e a cauda do cometa.

Meteoroides, meteoros e meteoritos Os meteoroides são corpos sólidos formados principalmente por fragmentos de asteroides ou de planetas desintegrados. Seu tamanho pode variardes de milímetros até quilômetros de diâmetro. Podem ser constituídos por rochas ou metais (os mais comuns são ferro e níquel). 

Quando um meteoroide vindo do espaço penetra na atmosfera terrestre com grande velocidade, ele se aquece muito devido ao atrito com o ar (pode chegar a 7 000 °C). A parte externa do meteoroide torna-se incandescente e é volatilizada, emitindo luz e calor, e deixando um rastro luminoso no céu. Esse fenômeno luminoso é chamado meteoro e é conhecido como “estrela cadente”. 

A maioria dos meteoroides é muito pequena e se volatiliza totalmente antes de chegar à superfície terrestre. Quando parte do meteoroide consegue atravessar toda a atmosfera e chocar-se contra a superfície terrestre, nós o chamamos de meteorito.

O cometa Halley pôde ser visto da Terra em 1986 e só poderá ser visto novamente em 2061. Esse cometa passa próximo do nosso planeta a cada 76 anos, aproximadamente.

Uma das características mais importantes da espécie humana sempre foi a capacidade de observar os fenômenos que ocorrem na natureza e tentar compreendê-los. É muito provável que inicialmente a atenção de nossos antepassados tenha se voltado para o Sol e seu movimento diário, atraídos pelas variações dos períodos de claridade (dia) e escuridão (noite). Também devem ter percebido a interferência do Sol na variação de temperatura quando expostos à sua luz ou quando situados em locais sombrios, e que ao longo de certo período de tempo alternavam-se épocas mais frias e mais quentes. 

Segundo muitos historiadores, só após um longo tempo de observação, tendo o Sol como referência, foi que nossos antepassados começaram a concentrar suas observações também na Lua, na sua aparência, em eclipses e em cometas, além de outros astros e fenômenos visíveis a olho nu. 

Em um passado não muito distante, o ser humano percebeu que podia se basear na posição das estrelas e de demais astros para se orientar em viagens terrestres e marítimas. Deduziu que a ocorrência de vários fenômenos celestes periódicos, isto é, que ocorriam com certa regularidade, possibilitava marcar ou medir a passagem do tempo, estabelecendo assim os primeiros calendários, tão necessários ao controle das atividades, particularmente as agrícolas.

Registros históricos indicam que por volta de 3000 a.C. algumas civilizações já teriam maneiras de marcar e registrar o que observavam do céu, construindo observatórios conhecidos como “monumentos megalíticos”. Esses observatórios nada mais eram do que enormes blocos de rocha posicionados de maneira adequada para que se pudesse marcar a posição de certos astros, principalmente do Sol e da Lua, em determinadas épocas. 

O mais famoso desses observatórios pré-históricos é Stonehenge, na Inglaterra. Nele, o alinhamento dos grandes blocos de rocha em círculos concêntricos indica com bastante precisão os pontos do nascer e do ocaso do Sol e da Lua, em diferentes épocas do ano, bem como de estrelas brilhantes. 

Monumento megalítico de Stonehenge, na Inglaterra, em 2016.

A Terra e seus movimentos

A TERRA NO SISTEMA SOLAR 

Há muito tempo, o ser humano vem observando o céu, seus incontáveis pontos brilhantes e tantos outros astros. Um astro é qualquer tipo de corpo celeste, como uma estrela, um cometa, um planeta. 

A Terra é um planeta localizado no Sistema Solar, um dos muitos sistemas planetários existentes no Universo. 

O Sistema Solar, conjunto de corpos celestes que orbitam o Sol – isto é, que se movimentam ao redor do Sol –, é composto de oito planetas: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Netuno. 

Todos os planetas do Sistema Solar realizam movimentos, assim como a Terra. Um desses movimentos é o que a Terra faz ao redor do Sol; outro movimento, é o que a Terra faz em torno do próprio eixo imaginário.

Movimento da Terra e a marcação do tempo

A espécie humana, como a conhecemos atualmente, surgiu há pelo menos 200 mil anos. Desde então, a humanidade passou por transformações e desenvolveu ferramentas e técnicas para otimizar a busca por alimentos e a sobrevivência. Por exemplo, a linguagem humana pode ter se desenvolvido há cerca de 70 mil anos, o que facilitou a comunicação e a vida em comunidade.

Medir a passagem do tempo foi uma das habilidades essenciais para a sobrevivência das primeiras comunidades humanas. Ao saírem para caçar e coletar comida, era muito importante que os membros dessas comunidades tivessem certa noção de quanto tempo ainda restava até o anoitecer; assim, evitavam voltar aos abrigos ao cair da noite, quando havia maior presença de predadores.

Atualmente, podemos prever o início da noite consultando um relógio. Mas você sabe como nossos antepassados faziam isso? Uma das principais formas de registrar a passagem do tempo, e que foi utilizada por diferentes civilizações, é a observação da sucessão dos dias e das noites.

Todos os dias, desde o nascer até o pôr do sol, temos a impressão de que o Sol se move no céu. Muito embora tenhamos a percepção de que o Sol se move no céu ao longo do dia, esse movimento é apenas aparente para um observador na Terra. Vista do espaço, é a Terra que está em movimento em torno do Sol.

O terceiro planeta 

Além de revelar o formato da Terra, imagens obtidas no espaço podem trazer informações sobre as mudanças atmosféricas. As previsões do tempo são feitas com base na análise de dados gerados por satélites colocados em órbita especialmente para esse fim. A luz e o calor solar influenciam as condições meteorológicas de cada lugar em diferentes épocas do ano. 

Existem períodos do ano em que os dias claros têm maior duração do que as noites. Em outras épocas acontece o contrário. Além disso, há locais em que as noites e os dias claros têm duração parecida na maior parte do ano e, ainda, lugares em que tanto os dias claros quanto as noites podem durar muitas semanas.

Os movimentos de rotação e translação ou revolução em torno do Sol nos permitem compreender a razão dessas diferenças de duração em todo o planeta. Conhecendo melhor as durações dos dias, vamos aprender a construir um relógio de sol.

A expressão “terceiro planeta” substitui o nome da Terra, principalmente quando falamos do Sistema Solar. A Terra é o terceiro de um conjunto de oito planetas que giram em torno do Sol. Poderíamos chamá-la de planeta azul e até mesmo de “lar” ou “casa”, num sentido mais amplo. Porém, nem sempre foi assim. Os conceitos de “planeta” e de “Sistema Solar”, entre outros, foram construídos com base em muitas suposições, hipóteses, pesquisas, reflexões e debates de ideias ao longo da História.

Estamos acostumados a ver lançamentos de foguetes transportando satélites e seres humanos para orbitar o nosso planeta. Muitos desses satélites artificiais foram enviados para fora da Terra com finalidades específicas: alguns para serem usados em telecomunicações; outros para monitorar ambientes como a Amazônia; existem ainda aqueles que ajudam a prever as condições meteorológicas, coletando dados e informações essenciais para a agricultura ou que têm impacto sobre a vida cotidiana das pessoas. 

Atualmente, existem empresas privadas que comercializam o lançamento de satélites para telecomunicações e para internet. Trata-se de um negócio bastante lucrativo. 

Além disso, também são comercializados pacotes turísticos de alto luxo para levar poucas pessoas em voos que chegam aos limites de nossa atmosfera (voos suborbitais) ou que realizam algumas voltas em torno do planeta Terra. 

Geoide 

A palavra “geoide” deriva do prefixo geo-, que está relacionado com a Terra. As palavras “geologia” (ciência que estuda a origem, história e estrutura da Terra), “geografia” (ciência que trata da descrição da Terra e do estudo dos fenômenos físicos, biológicos e humanos que nela ocorrem), “geostático” (Terra parada), “geocêntrico” (Terra no centro) e “georreferenciamento” (usar satélites para se localizar na Terra) são apenas alguns exemplos do uso do prefixo geo- para referir-se à Terra. 

Assim, geoide é todo corpo que tem formato semelhante ao da Terra. Os cientistas chegaram à forma geoide da Terra ao estudar as pequenas grandezas físicas ligadas à gravidade terrestre ao longo de toda a sua superfície. 

A gravidade é uma propriedade complexa, que, a princípio, se relaciona com uma força de atração que depende da massa dos corpos. Por exemplo, a Lua e a Terra se atraem e isso é o que faz a Lua girar em torno da Terra. Os satélites artificiais, dos quais falamos há pouco, também são atraídos pela Terra.  Fazer essas medições não é fácil, mas é assim que os cientistas definem a forma do planeta. Foi dessa maneira que se chegou ao formato geoide. 

Porém, nem sempre foi assim... Estudos científicos sobre o formato da Terra continuam sendo desenvolvidos nos tempos atuais, mas a preocupação com o formato e a localização da Terra existe desde a Antiguidade. 

Em outras palavras, os chineses, os sumérios e, posteriormente, os gregos e os romanos daquela época já discutiam esse tema e tinham suas concepções a respeito do formato de nosso planeta.

Os movimentos da Terra

Desde a ampla aceitação do modelo heliocêntrico, no século XVII, pesquisadores e cientistas passaram a admitir que a Terra realiza diversos movimentos que, muitas vezes, nós nem percebemos. Entre os movimentos da Terra, há dois principais que afetam diretamente nosso cotidiano e são responsáveis pela sucessão dos dias e das noites e pela mudança das estações ao longo do ano: a rotação e a translação.

Rotação

No movimento de rotação, a Terra gira em torno do próprio eixo no sentido da direção oeste para a direção leste. O eixo de rotação da Terra é uma linha imaginária que a atravessa do polo norte até o polo sul do planeta e é perpendicular a um plano formado por outra linha imaginária, o equador.

Uma volta completa da Terra em torno de seu eixo dura 23 horas, 56 minutos e 4 segundos, caracterizando o que chamamos dia terrestre. Na prática, arredondamos a duração do dia terrestre para 24 horas.

Dessas 24 horas, cada região do planeta pode permanecer iluminada pelo Sol durante 12 horas, em média. Nesse período, a posição aparente do Sol no céu vai sendo alterada da direção leste para a direção oeste, de forma que as sombras são projetadas da direção oeste para a direção leste no decorrer do dia.

Esse movimento giratório faz que as regiões da Terra iluminadas pelo Sol se alternem: quando uma região está iluminada pela luz solar, dizemos que é dia; na região oposta, não iluminada, dizemos que é noite.

O eixo de rotação da Terra é inclinado em relação ao plano que contém a órbita da Terra ao redor do Sol. Isso significa que o ângulo com que os raios solares chegam à superfície da Terra varia ao longo do ano.

A inclinação do eixo imaginário terrestre 

A duração dos períodos claros e escuros varia de acordo com a região do globo terrestre e também ao longo do ano. Isso se relaciona a outra característica terrestre: o eixo de rotação da Terra é inclinado em relação ao plano orbital terrestre. 

Dessa forma, a linha do Equador não está alinhada a esse plano e a quantidade de luz solar que atinge cada hemisfério varia ao longo do ano.

Translação

Além de girar ao redor de si, a Terra percorre uma trajetória ao redor do Sol. Ela completa uma volta ao redor do Sol em aproximadamente 365 dias e esse tempo foi definido, por tradição, como sendo a duração de um ano.

Na translação, a Terra percorre uma trajetória elíptica aproximadamente circular ao redor do Sol. Essa trajetória é chamada órbita.

Desde a Antiguidade, o Universo desperta a curiosidade do ser humano. O desejo de compreendê-lo motivou o ser humano a elaborar diferentes explicações sobre o movimento observado dos astros. Uma delas foi o geocentrismo (do grego geo = Terra). De acordo com o modelo geocêntrico, a Terra estaria no centro do Universo e os outros astros (inclusive o Sol) se moveriam ao redor dela. Alguns defensores dessa ideia foram Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.), na Grécia Antiga, e o astrônomo grego Ptolomeu (cerca de 100 d.C.-170 d.C.), no século II d.C. 

Já de acordo com o heliocentrismo (do grego helios = Sol) a Terra e os demais planetas é que giravam ao redor do Sol, que ocupava o centro do Universo. O estudioso grego Aristarco (310 a.C-230 a.C) e o matemático e astrônomo polonês Nicolau Copérnico (1473-1543) defenderam essa ideia. 

A trajetória da Terra em torno do Sol também é chamada de órbita e é apenas um pouco mais oval do que uma circunferência, formando uma figura geométrica chamada elipse. A órbita da Terra é uma elipse tão sutil que é quase uma circunferência.

A ocorrência das estações do ano – primavera, verão, outono e inverno – é resultado da translação da Terra combinada com a inclinação de seu eixo de rotação. Em uma mesma época do ano (ou seja, para uma mesma posição da Terra em sua trajetória ao redor do Sol), a estação que se apresenta no hemisfério norte é diferente daquela que se apresenta no hemisfério sul. Isso porque a iluminação dos raios solares chega de maneira diferente em cada uma das regiões do planeta, especialmente devido à inclinação do eixo de rotação da Terra.

Quatro momentos muito importantes dessa trajetória são os equinócios e os solstícios. No solstício de junho, a incidência de raios solares é máxima no hemisfério norte e mínima no hemisfério sul. Já no solstício de dezembro, ocorre o contrário: a incidência é máxima no hemisfério sul e mínima no hemisfério norte. Os equinócios de março e setembro correspondem ao momento em que a incidência de raios é equivalente para os hemisférios sul e norte.

A combinação da translação da Terra com a inclinação do planeta em relação ao plano da órbita faz com que a luz do Sol ilumine os hemisférios norte e sul de modo diferente em momentos diferentes do ano.

Em 20 ou 21 de junho temos o início do inverno no hemisfério sul e o início do verão no hemisfério norte. Chamamos esse evento de solstício de verão ou inverno, dependendo do hemisfério em que se está. No solstício de verão, o dia é o mais longo da estação, enquanto no solstício de inverno a noite é a mais longa da estação.

Em 21 ou 22 de dezembro acontece o solstício de verão no hemisfério sul e o de inverno no hemisfério norte.

Já em 22 ou 23 de setembro, ambos os hemisférios da Terra são iluminados da mesma forma. Nessa ocasião, os dias e as noites têm a mesma duração: 12 horas. Temos o início da primavera no hemisfério sul e o início do outono no hemisfério norte. Esse evento é chamado de equinócio de primavera ou de outono, dependendo do hemisfério em que se está.

O outro equinócio acontece em 20 ou 21 de março: é o início do outono no hemisfério sul e o início da primavera no hemisfério norte.

Portanto, a rotação é responsável pela sucessão de dias e noites, e a translação, somada à inclinação do eixo de rotação da Terra, é responsável pela existência das diferentes estações do ano.

Como consequência da inclinação do eixo terrestre, que provoca a iluminação desigual dos hemisférios da Terra em momentos diferentes do ano, podemos observar que o Sol não nasce sempre no mesmo ponto do horizonte.

A Terra e o Sol

A expressão “nascer do sol” corresponde ao momento em que o Sol aparece no horizonte, na direção leste. O nascer do sol ocorre todos os dias, e esse período é também conhecido por alvorada. O pôr do sol também acontece todos os dias e pode ser chamado de crepúsculo. Ele ocorre na direção oeste. A duração do dia, assim como a da noite, varia ao longo do ano, com momentos específicos em que essa variação pode ser bastante acentua da. No hemisfério sul, o solstício de dezembro, que marca o começo do verão, corresponde ao dia mais longo do ano e à noite mais curta. Já no solstício de junho, quando começa o inverno, temos a noite mais longa do ano e o dia mais curto.

Chamamos a posição do nascer do sol nos equinócios de primavera e outo no de ponto cardeal leste. A partir desse ponto, podemos determinar os pontos cardeais norte, sul e oeste.

Ao longo da história, diferentes civilizações criaram observatórios astronômicos, construções destinadas, principalmente, a prever com precisão datas como equinócios e solstícios e a facilitar a determinação dos pontos cardeais.

Como exemplo desse tipo de construção, podemos citar o observatório mais antigo encontrado nas Américas, o Chankillo (Templo das 13 Torres), que foi construído há mais de 2 mil anos e fica localizado em Casma, no Peru.

É importante ressaltar que uma mesma es tação do ano pode não ter as mesmas características, se considerarmos lugares diferentes da Terra. O clima local depende de uma série de fatores, como a distância em relação ao mar, a disponibilidade de água, a latitude e a altitude. Além disso, quanto mais próximo da região equatorial, menor é a variação da duração da noite e do dia ao longo das estações.

Latitude: coordenada que informa o quão longe um ponto está da linha do equador.

Altitude: altura de um local em relação ao nível do mar.

As sombras formadas pelo Sol na Terra

Com o objetivo de compreender a regularidade de fenômenos astronômicos, muitas civilizações antigas fizeram construções que permitiam observar a posição de determinados astros no céu, principal mente o Sol e a Lua. Muitos desses locais, chamados atualmente observatórios astronômicos, são constituídos de blocos de pedras posicionados de maneira que marquem a posição de alguns astros em épocas específicas.

O primeiro observatório astronômico de que se tem registro foi construído há mais de 7 mil anos no Egito, em uma região chamada Nabta Playa. Nesse observatório, as pedras são alinhadas de modo a permitir marcar o que hoje chamamos solstício de verão. Essa data era importante para os povos da região porque correspondia ao início da estação das chuvas.

Círculo de blocos de pedras em Nabta Playa (Egito). Considerado o primeiro observatório astronômico da história, foi construído há mais de 7 mil anos.

A formação de sombras

Sombra é uma região do espaço que não recebe luz direta de uma fonte porque um corpo opaco bloqueia a passagem dessa luz. No caso dos relógios de sol e dos monumentos de blocos de pedras, como o de Nabta Playa, a fonte de luz é o Sol. Quando a luz do Sol incide nos blocos de pedras, eles impedem sua passagem e formam sombras.

Os aspectos da sombra de um corpo, como seu comprimento e direção, dependem do formato do corpo e da posição da fonte de luz em relação a ele. Podemos perceber isso em um teatro de sombras com as mãos: a fonte de luz pode ser uma lanterna, e a sombra projetada na parede varia de acordo com a disposição das mãos.

O Sol é a principal fonte de luz da Terra. Como todas as estrelas, o Sol tem for mato esférico, mas ele está tão distante da Terra (aproximadamente 150 milhões de quilômetros) que percebemos os raios solares como paralelos.

Gnômon e suas aplicações

O gnômon é um dos mais antigos instrumentos astronômicos construídos pelo ser humano. Esse instrumento possibilitou às antigas civilizações fazer a observação indireta do movimento aparente do Sol por meio da projeção das sombras no chão.

O gnômon é uma haste vertical fincada em uma superfície horizontal plana e exposta à luz solar. Um aparato simples como esse pode nos ajudar a marcar as horas do dia e a investigar os movimentos da Terra. Isso porque, durante o dia e ao longo do ano, o movimento aparente do Sol no céu provoca mudanças no comprimento e na direção da sombra projetada pelo gnômon.

A observação das mudanças de posição e comprimento das sombras ao longo do dia permite medir a passagem do tempo com mais precisão do que simplesmente saber que o dia começou com o nascer do sol e que ele acabará com o pôr do sol. Por esse motivo, o gnômon é uma ferramenta que permitiu a construção de um dos primeiros relógios usados por nossos antepassados – o relógio de sol.

Relógios de sol

A técnica de construir relógios de sol é chamada gnomônica. A haste que usamos na atividade anterior para a determinação das direções dos pontos cardeais recebe o nome de gnômon. Neles, a projeção da sombra de um objeto posicionado verticalmente em uma superfície permite aferir as horas do período iluminado do dia. Vamos entender o princípio desses relógios e os fatores que podem influenciar o funcionamento deles. Ao amanhecer, a sombra é mais comprida e vai diminuindo até atingir o seu menor comprimento ao meio-dia, quando o Sol está em sua posição mais alta no céu. Em seguida, a sombra volta a aumentar. A direção da sombra também muda de acordo com o movimento aparente do Sol.

Como já vimos, o movimento aparente do Sol no céu é resultado da rotação da Terra em torno de seu eixo imaginário. Portanto, as mudanças na sombra do gnômon ao longo de um dia são evidências do movimento de rotação da Terra.

Relógio de sol na Igreja Matriz de Santo Antônio, no município de Tiradentes (MG), 2019. O relógio marca aproximadamente 10 horas e 30 minutos.

Diferentes escalas de tempo 

Sabemos que a rotação da Terra define a duração do dia em 24 horas, enquanto a translação define a duração do ano em 365 dias. Mas, entre um dia e um ano, temos outra medida importante – os meses. De janeiro até dezembro, o ano é dividido em doze meses. A divisão do tempo em dias, semanas e meses é registrada em calendários. 

Os primeiros calendários usados pela humanidade datam de, aproximadamente, 2700 a.C. e surgiram na Mesopotâmia, em um território onde hoje estão localizados os países Síria, Ira que e Irã. Tais calendários já contavam com uma divisão em doze meses. Na mesma época, os chineses também desenvolveram seu próprio calendário, que é usado até hoje e cujo ano-novo não coincide com o início do ano do calendário que adotamos no Brasil. 

Enquanto aqui o fim do ano ocorre em 31 de dezembro, na China o ano-novo é marcado pela lua nova que ocorre entre 21 de janeiro e 20 de fevereiro. Além disso, o calendário chinês é organizado em ciclos de doze anos, e cada ano desse período é relacionado a um animal: rato, boi, tigre, coelho, dragão, serpente, cavalo, carneiro, macaco, galo, cachorro e porco.

O calendário que adotamos atualmente é chamado gregoriano e foi instituído em 1582 pelo papa Gregório XIII (1502-1585). Esse calendário deriva de uma antiga versão romana na qual o ano era dividido em dez meses. O nono e o décimo meses eram chamados, respectivamente, de novembro e dezembro. A esse calendário foram adicionados dois meses, incluídos no início do ano (janeiro e fevereiro). 

O período real de translação da Terra ao redor do Sol é de 365 dias, 6 horas e 8 minutos. Para corrigir as 6 horas e 8 minutos adicionais a cada ano, no calendário gregoriano, temos o acréscimo de 1 dia a cada 4 anos, formando o chamado ano bissexto. O mês escolhido para contemplar essa correção é o mês de fevereiro. 

Os povos indígenas brasileiros marcam o tempo geralmente com base na observação do movimento aparente das constelações e de diferentes eventos ambientais e sociais, o que pode ser considerado um calendário baseado em um ciclo anual. 

Solstícios e equinócios

Os dois pontos extremos, de máximo distanciamento para o Hemisfério Sul ou para o Hemisfério Norte, são chamados de solstícios. Nesses dias, o Sol também nasce e se põe muito próximo aos pontos de maior afastamento em relação aos pontos cardeais leste e oeste, respectivamente. 

A palavra “solstício” nasce da junção de duas palavras latinas, sol (Sol) e statis (parado), e se refere ao momento quando o Sol chega a seu limite de distanciamento angular para um hemisfério celeste. No solstício de verão para o Hemisfério Norte, o Sol passa sobre o Trópico de Câncer, e no solstício de verão para o Hemisfério Sul, o Sol passa sobre o Trópico de Capricórnio. 

Os pontos intermediários são chamados de equinócios. O termo está relacionado com o equilíbrio entre as durações do dia claro e da noite para os dois hemisférios do planeta.

Os equinócios se referem aos momentos do ano em que a luz solar incide de maneira equilibrada sobre os dois hemisférios, fazendo com que os dias e as noites tenham durações próximas entre si em grande parte do planeta.

Dependendo da latitude, o Sol realiza trajetórias maiores, iluminando e aquecendo mais a superfície da Terra. Em outras épocas, ele fica menos tempo acima do horizonte, iluminando menos a superfície. Isso varia de lugar para lugar, e os nossos antepassados entenderam que essas diferenças eram importantes para períodos de preparação da terra, plantios, colheitas ou, no caso dos caçadores-coletores, disponibilidade de alimento no ambiente. 

Características da Terra

Desde seu surgimento, e sobretudo nas primeiras civilizações, o ser humano observa o céu e nele busca conhecimentos para entender seu lugar no Universo. Por isso, pode-se dizer que a Astronomia, que estuda os astros e seus movi mentos, é uma das ciências mais antigas de que se tem registro.

O conhecimento dos astros e de seus movimentos, especialmente os do Sol e da Lua, ajudou as sociedades a entender os ciclos da natureza e a utilizar esse conhecimento em sua relação com o ambiente.

Características da Terra

A Terra é um planeta rochoso, que tem a forma de uma esfera ligeiramente achatada nos polos. Isso significa que, se medirmos seu diâmetro de polo a polo, teremos um valor menor do que seu diâmetro no equador.

No entanto, a diferença entre os diâmetros é tão pequena − cerca de 42 quilômetros, sendo que os diâmetros chegam a quase de 13 mil quilômetros − que não percebemos o achatamento da Terra nas imagens dela obtidas do espaço.

polo norte

 diâmetro polar 12 714 km

polo sul                                          diâmetro equatorial 12 756 km

A distância entre a Terra e o Sol permite uma combinação ideal para a existência de vida tal como a conhecemos: quantidade de luz e temperatura na medida certa para que a água exista na forma líquida.

Por isso, em nosso planeta, podemos encontrar água em abundância, sobretudo na forma líquida. Cerca de três quartos da superfície do planeta são cobertos por água líquida, que pode ser encontrada nos oceanos, rios, lagos e aquíferos.

Imagem da Terra vista do espaço obtida pela composição de várias fotografias de satélite. Montagem divulgada em abril de 2014 pela Nasa.

O satélite natural da Terra

A Lua é o corpo celeste que está mais próximo da Terra. Ela gira ao redor do nosso planeta a uma distância de, aproximadamente, 34 mil quilômetros, constituindo, assim, o único satélite natural da órbita terrestre. Ao mesmo tempo que gira em torno da Terra, a Lua também gira ao redor de si mesma.

Por não emitir luz própria, a luminosidade da Lua que observamos da Terra é consequência do reflexo da luz do Sol em sua superfície.

Em noite de lua cheia, quando o disco lunar está inteiramente visível no céu, é possível, usando um binóculo, observar as imensas crateras formadas pela queda de asteroides e meteoroides na superfície lunar.

Imagem da Lua obtida de dados da Nasa, fornecidos pela sonda Lunar Reconnaissance Orbiter, em 2021.

O formato da Terra

Antes das viagens espaciais, que permitiram observar diretamente a Terra do espaço, foram elaboradas muitas hipóteses acerca de seu formato. As explicações sobre o formato da Terra misturavam-se, muitas vezes, com os mitos de criação dos povos.

Em geral, ao observar o horizonte terrestre sem o uso de instrumentos, não conseguimos constatar nenhuma curvatura. Se estivermos em um local plano, enxergamos apenas uma linha reta. Por isso, alguns modelos da Antiguidade partiram dos dados imediatos da experiência e se basearam na hipótese de que a Terra seria um disco plano.

Ao longo da história, no entanto, outras evidências diretas e indiretas da esfericidade do planeta foram sendo observadas, de modo que os modelos que não consideravam a curvatura do planeta não puderam ser sustentados.

Gradualmente, foram substituídos por modelos mais completos, que explicavam melhor uma série de fenômenos relacionados à Terra.

Na cultura babilônica, acreditava-se que o mundo tinha a forma de um disco que flutuava no oceano. Imagi Mundi, mapa-múndi da civilização babilônica, século VI a.C.

Estrelas que só podem ser vistas de um hemisfério 

Desde a Antiguidade, o ser humano percebeu que poderia utilizar as constelações para se orientar. No hemisfério sul, é comum utilizar para orientação a constelação do Cruzeiro do Sul, por ela ser facilmente identificável no céu noturno. Constituída de quatro estrelas que descrevem uma cruz imaginária no céu, a constelação do Cruzeiro do Sul pode ser observada apenas do hemisfério sul e de regiões do hemisfério norte próximas à linha do equador. 

No hemisfério norte, costuma-se utilizar para orientação a estrela Polaris. Conhecida também como Estrela Polar, ela parece estar fixa no céu noturno, pois situa-se, aproximadamente, sobre o polo norte. A es trela Polaris pode ser observada apenas do hemisfério norte.

Diferentes posições aparentes das estrelas 

A curvatura da Terra também faz que observadores em regiões diferentes do mesmo hemisfério observem a mesma constelação em regiões diferentes do céu noturno. Um observador em Porto Alegre (RS), por exemplo, observa o Cruzeiro do Sul em uma região mais alta no céu do que um observador em Macapá (AP), que está próxima à linha do equador.

Sombra da Terra na Lua 

Outra evidência decorrente da observação do céu noturno é o aspecto do eclipse lunar. Durante esse fenômeno, o Sol, a Terra e a Lua ficam alinhados, e a Lua fica na região de sombra projetada pela Terra. 

Na Grécia antiga, Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.) observou que a sombra projetada pela Terra sobre a Lua durante um eclipse lunar sempre tinha formato aproximadamente circular. Essa observação levou-o a considerar que a Terra poderia ser esférica.

Sombra da Terra projetada na Lua durante eclipse lunar, em julho de 2018.

Evidências cientificas do formatos da Terra 

Durante muitos anos, povos antigos, como os gregos, defendiam que a Terra teria um formato plano, semelhante ao de um disco. Além disso, de acordo com esse modelo, o planeta seria coberto por um firmamento, em formato de cúpula. O Sol e a Lua se movimentariam dentro do espaço da cúpula e seriam bem menores do que a Terra.

Apesar de esse pensamento ter sido defendido por muitos estudiosos, havia aqueles que eram contrários ao modelo da Terra plana, como o filósofo grego Aristóteles (384 a.C.-322 a.C.).

Há aproximadamente 2 mil anos, ao estudar o posicionamento das estrelas no céu, Aristóteles concluiu que a Terra deveria ter um formato esférico. Isso porque ao mudar de posição na superfície terrestre e observar o céu, havia uma mudança aparente na posição das estrelas. Ou seja, as constelações que eram observadas no céu variavam de acordo com a posição em que ele se encontrava na superfície terrestre.

Apesar de não conseguirmos observar a curvatura da Terra no horizonte, podemos verificá-la quando um navio se afasta da costa. Para um observador na costa, o navio não só fica cada vez menor devido ao distanciamento como também parece “afundar” à medida que se afasta: a primeira parte a desaparecer da visão do observador é o casco do navio (parte inferior), e a última, o mastro (parte superior). Se a superfície da Terra não fosse curva, o observador veria o navio cada vez menor, mas sempre inteiro, até ele desaparecer de seu campo de visão.

Algumas dessas ideias sobre a forma da Terra foram aproveitadas pela literatura, como no livro A cor da magia (1983), do escritor inglês Terry Pratchett (1948-2015). Esse é o primeiro livro de uma série chama da Discworld (Planeta Disco, em tradução livre para o português) sobre aventuras em um planeta plano. No livro, esse mundo em forma de disco está posicionado nas costas de quatro elefantes que se equilibram sobre uma tartaruga gigante. 

É justamente até a tartaruga que os aventureiros querem chegar. Não foi somente na Índia de muitos séculos atrás que coexistiram crenças de uma Terra plana ou redonda; o mesmo ocorreu na Grécia por determinado tempo. No século VI a.C., por exemplo, algumas pessoas defendiam um formato plano, outras um formato redondo. 

Com o passar do tempo, o modelo esférico foi tendo cada vez mais prestígio e o modelo plano foi sendo abandonado. Foi justamente na Grécia antiga que um pensador chamado Eratóstenes (276 a.C.-194 a.C.) obteve uma importante medida que serve de evidência para nossa investigação sobre o formato da Terra. Por volta de 250 a.C., o matemático grego Eratóstenes  fez algumas medições da Terra, conseguindo estimar o primeiro valor para o comprimento da circunferência do planeta.

Se o Sol estiver exatamente em cima de uma vareta vertical, ela não produzirá sombra. Essa posição do Sol é conhecida como “sol a pino”. Na época de Eratóstenes, muitas observações dos astros do céu já haviam sido feitas e era possível saber, com exatidão, o dia e o horário em que ocorreria o fenômeno do sol a pino em algumas localidades. Essas previsões podiam ser encontradas em bibliotecas, como a da cidade de Alexandria, uma das maiores e mais importantes bibliotecas do mundo na Antiguidade, fundada no início do século II a.C., no Egito. 

Ao pesquisar nos registros daquela biblioteca, Eratóstenes encontrou dados sobre o dia e o horário em que uma vareta não produziria sombra na cidade de Siena (atual Assuan, no Egito), no início do verão. Entretanto, naquela mesma data e naquele mesmo horário, o sol não estaria a pino em Alexandria. Então, ele cravou uma vareta sob o sol e mediu, para esse mesmo dia e horário, o comprimento da sombra da vareta em Alexandria. Caso a Terra fosse plana, não deveria haver diferença entre a sombra das varetas em Alexandria e em Assuan, mas a diferença existia. Se alguém repetir essa medida atualmente, fará a mesma observação que Eratóstenes. Essa é mais uma evidência a favor da curvatura da Terra.

Em 1519, o navegador português Fernão de Magalhães (1480-1521) iniciou a primeira circum-navegação registrada na história mundial, com o objetivo de encontrar um novo caminho para as Índias. Essa circum-navegação foi finalizada em 1522 sob o comando do navegador espanhol Juan Sebastián de Elcano (1476-1526). Com essa expedição marítima, registrou-se na prática que a Terra tem formato esférico.

Além das constatações abordadas anteriormente, podemos citar outras evidências de que a Terra tem formato aproximadamente esférico. 

Por exemplo, se a Terra tivesse formato plano, ao observar um objeto se deslocando em linha reta, como uma embarcação no oceano, veríamos ela diminuir de tamanho até que desaparecesse do nosso campo de visão. Porém, devido ao formato aproximadamente esférico da Terra, não é isso que acontece. 

À medida que a embarcação se afasta do observador, além de a imagem dela diminuir de tamanho, deixamos de enxergar algumas de suas partes, até que ela desapareça no horizonte.

Outra evidência da esfericidade da Terra é que se o planeta fosse plano, a incidência direta de luz solar seria igual em todas as regiões. No entanto, a superfície terrestre não é iluminada de maneira uniforme. Enquanto um local está totalmente iluminado pelo Sol, outro está numa posição em que não recebe luz solar diretamente. 

Devido a esses fatores e à globalização de atividades, como o comércio, a comunicação e as viagens internacionais, surgiu a necessidade de se padronizar os horários em diferentes regiões do planeta de acordo com as 24 horas do dia. 

No final do século XIX, o cientista canadense Sandford Fleming (1827-1915) propôs um sistema único de contagem do tempo em todo o planeta, o sistema de fusos horários. 

Ele sugeriu que a Terra fosse dividida em 24 faixas, partindo do meridiano de Greenwich, uma linha imaginária que passa pelo Observatório Real de Greenwich, em Londres, na Inglaterra. Cada faixa indica os locais cuja hora, por convenção, é a mesma.

Outro fato relacionado à esfericidade da Terra é que algumas constelações são observáveis apenas em um dos hemisférios terrestres. Se a Terra fosse plana, as constelações observadas seriam as mesmas em qualquer região da Terra.

A disposição das estrelas de algumas constelações também difere quando observadas do hemisfério Sul e do hemisfério Norte. A constelação de Órion, por exemplo, pode ser vista tanto do hemisfério Norte quanto do hemisfério Sul terrestre. No entanto, a disposição das estrelas que a constituem se apresenta de maneira distinta em cada hemisfério, devido à esfericidade do planeta Terra. 

Como você pôde perceber, existem diversas evidências da esfericidade da Terra, comprovando cientificamente o formato do planeta. No entanto, dependendo do estudo realizado, diferentes modelos da Terra podem ser propostos, com base no modelo esférico. Esses modelos representam o planeta de acordo com uma característica ou um conjunto de características específicas, como é o caso do modelo geoide.

Esse modelo foi elaborado com base em medições da gravidade no planeta, que varia entre as diferentes regiões da Terra. Essa variação ocorre porque a Terra é formada por camadas, as quais apresentam diferentes composições. Os diferentes materiais que compõem essas camadas apresentam densidades distintas, o que reflete na variação da gravidade nas diferentes regiões da Terra. 

Os dados das medições de gravidade terrestre foram obtidos por satélites artificiais que orbitam a Terra e foram traduzidos em uma representação – o modelo geoide. Nesse modelo, as diferenças na intensidade da gravidade terrestre são representadas por meio de variações no formato da superfície terrestre e nas colorações dessas regiões. Por apresentar a variação da gravidade, o modelo geoide representa a Terra de modo levemente distinto de seu formato esférico. 

Circum-navegação

Essa pesquisa nos leva a vários nomes, como o do português Fernão de Magalhães (1480-1521). Ele viveu na época das Grandes Navegações, em que Portugal e Espanha buscavam novas rotas comerciais para o Oriente, em especial para a Índia. Além das rotas pretendidas, as expedições levaram os viajantes a terras antes desconhecidas pelos europeus, como a América. 

Esquema de uma bola esférica e de um disco de vinil plano. Se a Terra for redonda como uma bola, navegar sempre na mesma direção contornaria o planeta. Mas, se a Terra for plana como um disco, em algum momento se chegaria ao limite; então, como seria esse fim?

Em 1519, a expedição comandada por Magalhães saiu da Espanha e seguiu sempre para oeste. Em 1521, ele morreu em uma batalha nas Filipinas, e seu lugar na expedição foi assumido pelo espanhol Juan Sebastián Elcano (1476-1526). Quase três anos depois, Elcano conseguiu retornar à Espanha. 

Magalhães e Elcano não chegaram ao fim da Terra, em um abismo no oceano, em um grande paredão de montanhas ou em qualquer outro obstáculo que os impedisse de continuar viajando sempre na mesma direção. O que fizeram foi completar uma volta inteira ao redor do planeta, outra evidência de que o modelo de Terra arredondada é mais adequado em comparação com o modelo de Terra plana.

Esses navegadores foram os primeiros a dar a volta ao mundo, o que chamamos de circum-navegação. Muitos outros homens e mulheres também fizeram viagens assim e, hoje, existem até competições de velocidade para circum-navegar o planeta.

Um brasileiro que deu uma volta completa navegando ao redor do mundo foi Amyr Klink (1955-). Em 1998, a bordo do veleiro Paratii, ele utilizou uma rota bem mais curta que a da expedição Magalhães-Elcano. Sua ideia foi navegar no entorno da Antártida, no polo sul. É uma travessia difícil por causa das correntezas e do frio, mas Klynk a completou após somente 88 dias. Em 2003, ele repetiu a façanha, em uma nova embarcação e com uma tripulação de cinco pessoas. Nessa segunda vez, completou a volta em 76 dias.

Modelos geocêntrico e heliocêntrico

Além de criar hipóteses sobre o formato da Terra, os povos da Antiguidade, ao observarem o céu com atenção, também começaram a elaborar teorias a respeito da posição e do movimento dos astros, inclusive do planeta em que vivemos. Desde aquela época, dois modelos que tentavam explicar a relação da Terra com os outros corpos celestes se destacaram: o geocêntrico e o heliocêntrico.

Modelo geocêntrico 

O filósofo grego Aristóteles adotou a hipótese de que a Terra estaria no centro do Universo, com a Lua, o Sol, os planetas e os demais astros girando ao seu redor. Essa tentativa de explicar o movimento dos astros no céu foi chamada modelo geocêntrico (em grego, geo = “terra”, que significava a Terra como centro). 

O sistema filosófico-científico aristotélico era bastante completo e propunha explicações tanto para o movimento dos astros no céu como para o movimento dos objetos na Terra. No século II, o matemático e astrônomo Ptolomeu (cerca de 100 d.C.-170 d.C.) desenvolveu uma base matemática complexa e aperfeiçoou esse modelo, que foi amplamente aceito até o século XV.

Representação do modelo geocêntrico proposto por Aristóteles. A imagem é a reprodução da gravura que integra o Harmonia Macrocósmica, grande atlas estelar publicado em 1660 e elaborado por Andreas Cellarius (1596-1665), matemático, cartógrafo e astrônomo holandês.

Modelo heliocêntrico

Aristarco de Samos (310 a.C.-230 a.C.), astrônomo grego, foi um dos primeiros a defender que a Terra girava em torno do Sol, e não o contrário. Esse modelo, chamado heliocêntrico (em grego, helios = “Sol”, o Sol como centro), propunha que o Sol estaria no centro do Uni verso e que os outros corpos celestes girariam em torno dele. 

Porém, com a hegemonia do modelo ptolomaico-aristotélico, que oferecia previsões muito precisas para a Astronomia da época, o heliocentrismo perdeu força e só veio a ser retomado na Europa no século XVI, durante o Renascimento. Um de seus primeiros defensores nesse período foi o polonês Nicolau Copérnico (1473-1543), que publicou sua teoria em 1543, ano de sua morte, após décadas de estudo. Depois, o modelo foi defendido e aperfeiçoado por Galileu Galilei (1564-1642), por Johannes Kepler (1571-1630) e por Isaac Newton (1643-1727). 

Galileu, em especial, contribuiu para o avanço da Astronomia ao usar uma luneta para estudar o céu noturno. Além disso, ele publicou uma extensa defesa do modelo copernicano heliocêntrico, criticando, de maneira consistente, o modelo defendido por Aristóteles e seus seguidores.

Representação do modelo heliocêntrico defendido por Nicolau Copérnico. Esta gravura também faz parte do atlas Harmonia Macrocósmica.

Modelo atual do Universo 

Com o avanço das teorias físicas sobre a interação entre os corpos e o aperfeiçoamento de instrumentos de observação do céu, os cientistas constataram que o Sol pode ser considerado o centro apenas do Sistema Solar, e não do Universo. Para além do Sistema Solar, que não está no centro nem da galáxia da qual faz parte (a Via Láctea), os astrônomos estimam que há inúmeros outros sistemas solares e galáxias no Universo.

Galileu Galilei 

Nascido na Itália, na cidade de Pisa, em 1564, é reconhecido por sua atuação em diferentes áreas do conhecimento, entre elas, Matemática, Física e Astronomia. Galileu foi também um grande inventor. 

Em 1633, foi investigado pela Inquisição por suas observações astronômicas, que contrariavam a visão geocêntrica adotada pela Igreja católica. Durante seu julgamento, Galileu foi ameaçado e obrigado a negar suas descobertas e afirmações anteriores. 

Assim, ele es capou da morte, mas foi condenado à prisão domiciliar. Somente em 1992 o papa João Paulo II (1920-2005) reconheceu, em nome da Igreja católica, a importância do trabalho de Galileu para a ciência e a humanidade e pediu perdão pelos erros cometidos pela instituição no passado. Em 2009, declarado Ano Internacional da Astronomia, o Vaticano fez uma homenagem ao astrônomo.

Retrato do astrônomo Galileu Galilei. Pintura de Justus Sustermans (c. 1640). 

Luneta 

A luneta foi desenvolvida para a observação de objetos que estão a uma grande distância do observador. Sua estrutura é bastante simples: é com posta de um tubo com lentes que, em conjunto, fornecem a imagem ampliada. Galileu foi o primeiro cientista a utilizar uma luneta para observar o céu e os astros. Ele aperfeiçoou uma luneta desenvolvida pelo holandês Hans Lippershey (1570-1619) anos antes. Em 1610, fez observações da Lua e descreveu suas crateras.

Seis representações da Lua feitas por Galileu Galilei, em cerca de 1610, com base nas observações que realizou com a luneta.