GEOSFERA

A geosfera é formada pela crosta terrestre e por outras camadas mais internas, a maioria delas em estado sólido. Tanto o interior da Terra quanto sua superfície passam constantemente por mudanças.

As alterações que ocorrem na parte interna da Terra são causadas principalmente por temperaturas e pressões muito altas.

Já as alterações que ocorrem na superfície terrestre são causadas pelos elementos do clima, pela água e pelos seres vivos, incluindo o ser humano.

De acordo com os cientistas que estudam a geosfera, ela pode ser dividida em três cama das principais: a crosta, o manto e o núcleo.

Terra é formada por várias camadas e por um núcleo interno metálico.

Explorando a Terra por dentro 

Descobrir o que existe no interior do planeta não é uma tarefa simples. Os cientistas utilizam diferentes recursos tecnológicos e métodos para observar ou concluir, com base nos dados obtidos, o que existe abaixo da crosta terrestre. 

Em 1970, na região da Península de Kola, na Rússia, iniciou-se uma escavação com o objetivo de perfurar o máximo possível dentro da crosta terrestre. A perfuração foi interrompida em 1992, quando a temperatura chegou a 180 °C e já não era mais possível continuar. Atingiu-se uma profundidade de 12 262 metros. Caso chegasse aos 15 mil metros, como era planejado, estima-se que a temperatura chegaria a 300 °C. 

Este é considerado o buraco mais profundo do mundo feito pelo ser humano. Mas pouco passou da camada mais externa. 

Após o colapso da então União Soviética, a instalação foi fechada e o local abandonado é visitado por turistas curiosos. De fato, ainda não temos recursos tecnológicos para visitar as regiões mais profundas da Terra. Todas as informações que temos sobre elas são obtidas de maneira indireta. 

Da crosta ao núcleo: desvendando o interior da Terra

O lugar em que vivemos está localizado em uma pequena parte do planeta, a mais externa, que chamamos de crosta terrestre.

Em volta dessa crosta por todo o planeta, há uma camada de ar, uma mistura de diversos gases e vapor de água. Essa camada de ar é chamada de atmosfera. 

A atmosfera, que corresponde à camada de ar que envolve todo o planeta e auxilia na manutenção da vida. Temos, portanto, uma camada gasosa, que envolve toda a Terra, e a superfície, composta de oceanos e continentes.

Biosfera: onde há vida 

A região do planeta Terra onde se encontraram formas de vida, seja no ambiente terrestre ou aquático, chama-se biosfera (do grego bios = vida e sphaira = esfera/globo). Esses seres vivos apresentam adaptações às regiões do planeta onde vivem. O termo biodiversidade é usado para descrever a riqueza e a variedade de formas de vida na Terra.

Por suas características, podemos classificar as regiões da biosfera em hidrosfera, litosfera e atmosfera. 

A origem dos nomes dados por cientistas a essas regiões ajuda a entender suas diferenças. Como já vimos anteriormente, a atmosfera (do grego atmos = vapor/névoa e sphaira = esfera/globo) é a camada de ar que envolve a Terra. A litosfera (do grego lithos = pedra e sphaira = esfera/ globo) é a camada sólida mais externa, constituída por rochas e diferentes tipos de solos. Já as regiões do planeta que são cobertas por águas chamamos de hidrosfera (do grego hidro = água e sphaira = esfera/globo). Ela inclui oceanos, rios, lagos, geleiras (água no estado sólido), aquíferos e lençóis freáticos (água subterrânea) e vapor d’água.

Essa divisão é feita apenas para fins de estudo, pois as regiões da biosfera apresentam interações entre si, incluindo os seres que nelas vivem.

A presença da espécie humana na Terra vem provocando alterações na biosfera. Muitas delas geram impacto negativo, levando à destruição de ambientes naturais, causando desequilíbrios e reduzindo a biodiversidade. 

Se quisermos manter o planeta com condições adequadas à vida para nós e para as gerações futuras, é preciso adotar condutas mais responsáveis com o ambiente: usar os recursos naturais de forma adequada, sem desperdício, permitindo o acesso mais justo e menos desigual por todos os povos do mundo; rever nossas formas de viver e existir como indivíduos e sociedade na Terra; e, principalmente, lembrar que, em termos ecológicos, somos apenas uma das milhões de espécies que coexistem neste planeta.

O ser humano, assim como os outros animais, faz parte da biosfera terrestre. Mas nossas atividades não alteram somente a biosfera, mas também a litosfera, a hidrosfera e a atmosfera. Infelizmente, muitas das transformações que fazemos no ambiente natural são desfavoráveis à vida na Terra, o que afeta inclusive a sobrevivência da própria espécie humana. O desmatamento e as queimadas, por exemplo, vêm provocando mudanças no clima de todo o planeta. 

 Incêndio florestal no Pantanal, município de Poconé (MT), 2021.

Camadas da Terra

Há muito tempo, o ser humano tem se interessado em conhecer as características do interior da Terra. Os conhecimentos que temos atualmente sobre a estrutura dela foram obtidos com base em diversos estudos e passaram a constituir uma área da ciência conhecida por Geologia. Porém, mesmo com as pesquisas e os avanços obtidos na área, ainda não foi possível chegar ao centro da Terra. Isso porque a tecnologia atual dos instrumentos de perfuração não é capaz de percorrer a longa distância entre a superfície e o núcleo terrestres nem superar as condições de temperatura e de pressão existentes no interior do planeta. 

Sendo assim, os meios de se conhecer a estrutura interna do planeta se baseiam em suas propriedades físicas e químicas. Um desses meios é o estudo das variações da velocidade e da direção das ondas sísmicas, ou seja, ondas mecânicas que se propagam através da Terra e que geralmente estão associadas aos terremotos. 

A velocidade dessas ondas varia com o tipo de material que elas atravessam, dando pistas sobre a composição do interior do planeta. 

O estudo das ondas sísmicas é realizado, principalmente, com o auxílio de um instrumento conhecido como sismógrafo. Nesse instrumento, as vibrações provenientes das ondas sísmicas são capta das por sensores e convertidas em sinais elétricos. Esses sinais são registrados e possibilitam identificar informações como origem das ondas sísmicas, sentido de propagação e intensidade. 

Os estudos desenvolvidos por cientistas, principalmente sobre a velocidade das ondas sísmicas, revelaram que a Terra apresenta camadas distintas, podendo ser organizada em crosta, manto e núcleo.

A crosta

A crosta é a camada mais externa e constitui a superfície da Terra. A espessura dessa camada varia entre 5 km e 10 km nos oceanos (crosta oceânica) e entre 30 km e 80 km no continente (crosta continental). A crosta é composta basicamente de rochas e de seus fragmentos. Sua camada mais superficial é constituída por fragmentos de rocha, matéria orgânica e outros componentes, formando o solo.

A crosta é dividida em crosta continental e crosta oceânica, com composições e espessuras diferentes. A espessura dessa camada pode variar entre 5 quilômetros, sob os oceanos (crosta oceânica), e 70 quilômetros na área onde estão os continentes (crosta continental). Nela encontramos rochas, solo e seres vivos. Suas formas compõem o relevo terrestre.

O manto

Camada mais espessa da Terra. Localiza-se abaixo da crosta e pode ser dividido em duas camadas. O manto superior, sólido, junto com a crosta forma a litosfera, cuja espessura varia considerando-se a região oceânica e continental. Já falamos da litosfera, como parte da biosfera. A profundidade do manto superior pode chegar a 700 quilômetros. 

Logo abaixo está o chamado manto inferior, com espessura bem maior que o manto superior, podendo atingir cerca de 2 900 quilômetros. A temperatura aumenta com a profundidade, podendo chegar até 3 000 °C. Assim, nessa região são encontradas tanto rochas sólidas quanto rochas derretidas, que formam o magma. 

Quando o magma chega até a superfície pelos vulcões, recebe o nome de lava. Os vulcões são estruturas geológicas que ligam o interior da Terra com o meio externo. Apresentam uma abertura por onde a lava, cinzas, gases e outros materiais são expelidos.

O manto é a camada que se localiza entre o núcleo externo e a crosta terrestre. 

• O manto superior se estende até cerca de 400 km de profundidade. Ele é formado, em sua maior parte, por material rochoso, no estado sólido. No entanto, há também rochas parcialmente fundidas. 

• O manto inferior é composto por rochas fundidas e se estende até 2400 km de profundidade, aproximadamente. O material líquido presente no manto recebe o nome de magma, cuja temperatura varia entre 700 °C e 1200 °C . Ele é formado por rochas derretidas e uma mistura de vários elementos metálicos, como o silício (Si ) , o ferro (Fe ) , o alumínio (Al )  e o cobre (Cu ).

O núcleo 

Na parte mais interna, temos o núcleo terrestre, que também pode ser classificado em duas partes: núcleo externo e núcleo interno. O núcleo externo é líquido, com temperaturas próximas ou superiores a 4 000 °C. No núcleo interno, embora a temperatura ultrapasse 5 000 °C, estima-se que a altíssima pressão faça com que sua constituição – basicamente composta de dois metais, o ferro e o níquel – seja sólida.

O núcleo é a parte central da Terra. Ele tem cerca de 3500 km de raio e é composto principalmente de uma mistura de ferro e níquel (Ni ) . 

• No núcleo externo, o material se encontra no estado líquido e está em constante movimento, a uma temperatura que varia entre 3700 ° C e 4000 °C . 

• No núcleo interno, o material se encontra no estado sólido, a uma temperatura de aproximadamente 5000 °C 

EROSÃO E INTEMPERISMO 

A erosão e o intemperismo são alguns dos fatores que podem modificar a crosta terrestre. 

A erosão é o transporte de partículas do solo, provocado pela ação dos ventos, da água líquida e do gelo. Ela pode causar problemas principalmente para os agricultores, pois pode degradar o solo retirando a camada superficial dele, que é a mais fértil. 

O intemperismo é um processo que afeta as rochas que es tão expostas na superfície, provocando seu desgaste e sua fragmentação. Há três tipos de intemperismo: o físico, o químico e o biológico. 

O intemperismo físico ocorre quando a rocha sofre fraturas e pode ser fragmentada, liberando pequenas porções. Esse tipo de intemperismo, que não altera a composição química das rochas, é causado pela variação na temperatura ou pela infiltração de água na rocha, principalmente se a água sofrer congelamento. Como a água se expande ao congelar, essa expansão provoca uma tensão que acaba por fraturar a rocha. No intemperismo químico, as rochas sofrem alteração em sua composição química. Esse processo acontece quando as substâncias presentes nas rochas se transformam em outras substâncias ou quando as substâncias que compõem as rochas se dissolvem. A água das chuvas e o gás carbônico do ar são exemplos de substâncias que reagem com os materiais que formam as rochas, causando o intemperismo. 

A ação de seres vivos, como bactérias, é responsável pelo intemperismo biológico. Nesse caso, a ação desses microrganismos provoca alteração na composição das rochas.

Paisagem na serra das Confusões (PI) moldada ao longo de milhares de anos pelo intemperismo. Note o formato arredondado das extremidades, que indica o desgaste sofrido pelas rochas. 

ESTRUTURA DA TERRA

A Terra, até onde sabemos, é o único lugar onde existe vida. Um dos principais motivos para isso é que sua órbita se encontra na zona habitável, região do Sistema Solar onde é mais provável encontrar água em estado líquido. A presença de água líquida é indispensável para a existência da vida como a conhecemos. Além disso, se a Terra estivesse mais perto do Sol, seria muito quente; se estivesse mais longe, seria fria demais.

A Terra é um planeta rochoso, isto é, formado basicamente por materiais metálicos e rochosos. Obter informações sobre o interior do planeta por métodos diretos é muito difícil. A escavação mais profunda já feita alcançou pouco mais de 12 quilômetros de profundidade e tinha apenas cerca de 5 cm de diâmetro. Embora uma escavação de 12 quilômetros pareça muito profunda, ela mal arranhou a “casquinha” do planeta, pois a distância entre o centro da Terra e a superfície é de quase 6 400 quilômetros.

Apesar dessa dificuldade, os cientistas têm conseguido muitas informações sobre o interior do planeta por métodos indiretos. Um exemplo é o estudo de meteoritos, pois esses corpos celestes se formaram basicamente da mesma matéria que originou a Terra. 

Além disso, os pesquisadores também obtêm informações sobre o interior do planeta por meio do estudo de terremotos e de amostras de lava coletadas em erupções vulcânicas, entre outros métodos.

O interior da Terra 

Os diversos estudos sobre o interior da Terra revelaram que o planeta é formado por camadas com composições e dinâmicas diferentes: a crosta, o manto e o núcleo.

Representação do planeta Terra em corte, evidenciando as camadas internas e a crosta.

A crosta terrestre é a camada mais externa do planeta. Ela é muito mais fina que as outras camadas, com espessura variando aproximadamente entre 5 quilômetros, no leito dos oceanos, e 50 quilômetros, nas cadeias de montanhas. Em comparação às camadas mais internas, as temperaturas da crosta são amenas. A crosta é composta basicamente de rochas e minerais em estado sólido. É sobre essa camada do planeta que habitam os seres vivos. 

O manto fica logo abaixo da crosta. Essa camada tem espessura de aproximada mente 2 900 quilômetros e é composta basicamente de material rochoso em estado sólido. A temperatura no manto é muito elevada, podendo alcançar 3 000 °C. Em certas regiões, essa temperatura elevada pode levar à formação de um material rochoso pastoso, chamado magma.

O núcleo é a camada mais interna do planeta, podendo chegar a 6 000 °C. Ele se inicia a 2 900 quilômetros de profundidade e vai até o centro da Terra, a quase 6 400 quilômetros da superfície. É composto de metais, essencialmente ferro e níquel. Na porção que reveste o núcleo, chamada núcleo externo, esses metais se encontram em estado líquido; já a porção mais central, chamada núcleo interno, é sólida.

No interior da Terra existem diferentes materiais. Alguns deles chegam à superfície quando, por exemplo, um vulcão expele lava. Na imagem, erupção de vulcão na Islândia, em 2021.

Outras camadas

No estudo do nosso planeta também é comum dividirmos suas estruturas externas em outras quatro camadas. 

• Litosfera: nome de origem grega que significa “esfera de rocha”. Corresponde à crosta terrestre e à camada mais superficial do manto. 

• Hidrosfera: é a “esfera de água” do planeta. Corresponde a toda água presente no planeta: oceanos, rios, mares, depósitos subterrâneos, nuvens e outros. 

• Atmosfera: em grego, essa palavra significa “esfera de vapor”. Atualmente, é usada para designar a camada de gases que envolve a Terra. 

• Biosfera: é o conjunto de todas as regiões onde se encontra vida. É importante ter em mente que a divisão do planeta em camadas é apenas uma maneira de facilitar o estudo e a compreensão do assunto. Na realidade, todas as camadas que estudaremos aqui estão relacionadas e interligadas.

1. A LITOSFERA

A litosfera é formada pela crosta e pela parte superior do manto terrestre. Ela é composta basicamente de rochas e solo. A litosfera não é uma camada contínua: ela é fragmentada em partes chamadas placas litosféricas. Essas placas ficam sobre o manto e se movem muito lentamente, alguns milímetros ou centímetros por ano.

Representação da região de encontro entre duas placas litosféricas. As partes da crosta que formam os leitos oceânicos são chamadas de crosta oceânica, enquanto os continentes se encontram sobre a crosta continental.

2. A HIDROSFERA 

A hidrosfera é o conjunto de toda a água que existe no planeta. Ela pode ser encontrada no estado líquido em oceanos, rios, lagos, reservas subterrâneas, nuvens e, também, nos seres vivos. No estado sólido, em geleiras e icebergs. E no estado gasoso, como o vapor de água presente na atmosfera. 

No cotidiano, é comum dizermos que as nuvens ou a “fumacinha” que sai de uma panela com água fervente são feitas de vapor. Na verdade, o vapor de água é invisível. Quando o vapor começa a se condensar na atmosfera, ele forma gotas minúsculas, líquidas, que têm esse aspecto branco parecido com fumaça. São essas gotículas que formam as nuvens. 

Embora a hidrosfera cubra mais de dois terços da superfície terrestre, ela não forma uma camada contínua. Cerca de 97% da água em nosso planeta é salgada e se encontra nos mares e oceanos. A água de geleiras, rios, lagos e lençóis subterrâneos – conhecida como água doce – constitui os demais 3% do volume total da água que forma a hidrosfera terrestre. Como comparação, se toda a água do planeta estivesse em uma garrafa de 1 litro, a água doce corresponderia a 3 colheres de sopa apenas.

A maior parte da água da hidrosfera está presente em mares e oceanos, em uma mistura chamada água salgada. Ela recebe esse nome porque tem alta concentração de sais, que varia de 30 a 35 gramas por litro de água. 

Os sais minerais que se desprendem de rochas nos leitos dos rios são carregados pela água e lançados nos mares. Ao longo de bilhões de anos, esse processo resultou em um grande acúmulo de sais minerais dissolvidos, em especial o cloreto de sódio, também conhecido como sal de cozinha. A água salgada não é apropriada para o consumo humano, nem pode ser utilizada diretamente na pecuária ou na agricultura.

As rochas do leito do rio são desgastadas pela ação das águas, as quais dissolvem os sais minerais, que são levados ao mar. Rio desaguando no mar de Barents, na Noruega. Foto de 2015.

Em regiões de estuários e manguezais, a correnteza dos rios e o movimento das marés promovem a mistura da água doce com a água salgada. Por isso, nesses locais, a água apresenta quantidades variáveis de sais minerais e é chamada de água salobra. 

O sabor e o cheiro da água salobra dependem dos sais minerais e dos sedimentos que ela contém. Em geral, a água salobra não é própria para o consumo humano.

Com 265 km de extensão, a lagoa dos Patos, no Rio Grande do Sul, está em uma região de estuário, com ligação direta com o mar. Por isso, sua água é salobra e sua salinidade é variável. Foto de 2016.

A água presente nos continentes, conhecida como água doce, encontra-se principalmente em reservas subterrâneas, em lagos ou na forma de gelo. Ela contém poucos sais dissolvidos, em geral, menos de 0,5 grama por litro. A água doce é usada para o consumo humano, na agricultura e na criação de animais.

A quantidade de sais minerais na água doce é muito menor do que na água dos oceanos. Embora a água seja abundante na superfície terrestre, ela é um recurso escasso. A maior parte da água no planeta, cerca de 97,5%, é salgada. Do pouco que resta de água doce, apenas uma pequena fração está disponível para o consumo humano. Por esse motivo, é importante adotar medidas para o uso racional da água, sem desperdiçar. 

As águas continentais, especialmente de rios, lagos e reservas subterrâneas, são a principal fonte para uso humano. No entanto, a distribuição de rios e lagos na superfície do planeta é muito variável, e diversas regiões do mundo são carentes desses recursos. Em alguns casos, é possível perfurar poços para acessar a água presente em reservas subterrâneas.

Mudanças no estado físico da água 

A água chega à atmosfera pela evaporação vinda, em grande parte, de oceanos, mares, rios, lagos e lagoas, embora existam diversas outras fontes. A água presente em roupas que secam no varal, poças e solos úmidos, por exemplo, também evapora e passa para a atmosfera. 

Os seres vivos contribuem para esse processo de várias formas. Por exemplo: parte da água que as plantas retiram do solo, por meio das raízes, é lançada no ar pela transpiração. Diversos animais também transpiram, além de liberarem água no ambiente por meio de urina e fezes. Expostos ao ambiente, esses resíduos perdem água para a atmosfera por evaporação. 

Na atmosfera, especialmente nas regiões mais altas e frias, o vapor de água pode se condensar e dar origem a pequenas gotas (gotículas). De tão pequenas, essas gotículas permanecem em suspensão no ar, formando nuvens.

Em determinadas circunstâncias, essas gotículas se aglutinam em gotas maiores, que se precipitam na forma de chuva. Quando isso ocorre em camadas muito frias da atmosfera, com temperatura abaixo de 0 ºC, a água congela dentro da nuvem e pode cair na forma de neve ou de granizo. 

Quando cai sobre solo permeável, a água pode se infiltrar pelo solo e por poros e fraturas das rochas, compondo as águas subterrâneas. Parte dessa água desce até atingir uma camada menos permeável, formada por rocha. Essa água que fica retida no subsolo forma reservas subterrâneas, também conhecidas como lençóis freáticos. 

Quando não se infiltra imediatamente no solo, a água das chuvas escorre para as regiões mais baixas da superfície, onde pode contribuir para a formação de córregos e rios. Esse escoamento, em geral, tem como destino os oceanos.

ÁGUA NA ATMOSFERA 

O ar atmosférico contém água em estado gasoso. Nesse estado físico, a água não é visível. É um erro comum pensar que a névoa, a neblina, a cerração ou as nuvens sejam formadas por vapor. Na verdade, elas são constituídas de gotas de água líquida de tamanho muito pequeno. Quando essas gotículas se juntam, formando gotas maiores e mais pesadas, elas caem em forma de chuva. 

CORPOS DE ÁGUA 

Um corpo de água ou corpo hídrico é qualquer grande acúmulo de água doce, salobra ou salgada. Os corpos de água, em seu conjunto, constituem um dos principais e mais importantes recursos naturais.

Oceanos 

Os oceanos, constituídos totalmente de água salgada, são os maiores corpos de água. Embora formem uma superfície contínua, eles estão divididos em quatro grandes oceanos: Ártico, Atlântico, Índico e Pacífico.

Lagos 

Os lagos são corpos de água isolados no interior dos continentes, sem comunicação com os oceanos. Eles podem ser de água doce ou salgada e podem receber água dos rios, das chuvas, do derretimento de geleiras ou ter nascentes internas. Um lago também pode se formar do represamento de um rio, como o lago de Itaipu, no Paraná. 

Rios 

Os rios podem se originar de nascentes, locais onde a água subterrânea aflora na superfície, ou se formar pelo derretimento de geleiras. Eles podem desaguar no oceano, em lagos ou em outros rios. 

O Amazonas, no Brasil, é o rio de maior volume no mundo, concentrando um quinto de toda a água doce líquida do planeta. Ele despeja no oceano Atlântico mais de 200 milhões de litros de água por segundo. 

Geleiras 

Grande parte da água doce do planeta está armazenada nas geleiras, extensas massas de água congelada encontradas em diversos locais do planeta, em especial nas regiões dos polos. As geleiras são formadas pelo acúmulo de neve que precipita e não derrete graças às baixas temperaturas onde elas se localizam.

Águas subterrâneas 

As águas superficiais, como as dos rios e da chuva, infiltram-se no solo. Mas, em determinados locais da crosta terrestre, as rochas impedem que a água continue se infiltrando. Essa água, que fica acumulada no subsolo e forma reservatórios subterrâneos, é chamada de água subterrânea. 

As rochas que provocam o armazenamento subterrâneo de água formam os aquíferos. No Brasil, existem dois sistemas aquíferos muito importantes: o Sistema Aquífero Grande Amazônia e o Sistema Aquífero Guarani. 

Os aquíferos são importantes reservas de água para consumo dos seres vivos, pois as águas podem aflorar à superfície dando origem a rios e lagos. Por isso, é muito importante evitar a contaminação dessas reservas por poluentes gerados por atividades humanas.

Mananciais 

Os mananciais (do latim manans = o que brota ou emana) são as fontes de onde vem a água usada para consumo humano e para as atividades econômicas. Rios, lagos, lençóis subterrâneos e até represas podem ser considerados mananciais. 

Eles são abastecidos pela água das chuvas, que penetra no solo e corre por entre as rochas até atingir um aquífero. A água também pode vir de geleiras que derretem e terminam por penetrar no solo da mesma forma. O contato com as rochas do solo dissolve minerais, e isso dá às águas de diferentes regiões propriedades de sabor, composição química e odor diversos.

O desmatamento para ocupação urbana desordenada e expansão da agropecuária, com uso intensivo de agrotóxicos, o lançamento de esgotos industriais e domésticos e o despejo de lixo contaminam a água, comprometendo o equilíbrio ecológico em áreas de mananciais e colocam em risco o abastecimento de água para populações humanas.

ÁGUA POTÁVEL

A água potável é própria para beber. Para ser considerada potável, a água precisa estar livre de substâncias tóxicas e apresentar quantidades de partículas e organismos consideradas seguras para seu consumo, para o preparo de alimentos, entre outros.  Algumas populações são obrigadas a consumir água contaminada e acabam contraindo doenças. No Brasil, existem cerca de 35 milhões de pessoas sem acesso a água potável.

Ciclo da água 

A água da hidrosfera existe na Terra há muito tempo. Ela passa constantemente por várias mudanças de estado físico: condensação, evaporação e solidificação. Esse movimento constante da água no planeta é chamado ciclo da água. Ao evaporar dos oceanos, rios e lagos, por exemplo, a água sobe para a atmosfera, onde se condensa e forma nuvens. Ao precipitar como chuva ou neve, ela penetra no solo e reabastece os corpos de água. 

No nosso cotidiano, é fácil perceber que a água circula na natureza. Depois de uma chuva, por exemplo, notamos que a água é absorvida pelo solo ou fica empoçada e, depois, evapora. 

Ao cuidar de uma planta, precisamos regar o solo para evitar que ele seque. Essas dinâmicas fazem parte do ciclo da água ou ciclo hidrológico, que tem importância central no clima do planeta.

3. A ATMOSFERA 

Atmosfera é a camada de gases que envolve o planeta. Ela é composta de uma mistura de gases, o ar. Os principais constituintes do ar são o gás nitrogênio e o gás oxigênio. Além deles, estão presentes, em pequena quantidade, gás argônio, gás carbônico e outros gases. 

A atmosfera (do grego atmós = vapor, e sphaira = esfera) é composta de uma mistura de gases como o gás nitrogênio, o gás oxigênio e o gás carbônico. Essa mistura, também conhecida como ar, envolve a Terra. Alguns desses gases, como o gás oxigênio e o gás carbônico, são utilizados pelos seres vivos em seus processos vitais, como a respiração e a fotossíntese. 

Não existe uma separação exata entre a atmosfera e o espaço sideral. Por convenção, a Federação Astronáutica Internacional (IAF) considera que o espaço sideral se inicia a 100 quilômetros de altitude. Acima dessa altitude, embora ainda exista ar, ele é rarefeito demais para permitir o trânsito de aeronaves. 

No estudo da atmosfera, ela é dividida em cinco camadas de acordo com suas propriedades: troposfera, estratosfera, mesosfera, termosfera e exosfera.

Camadas da atmosfera terrestre

TROPOSFERA - nível do mar

A troposfera se inicia na superfície do planeta e vai até cerca de 12 quilômetros de altitude. Apesar de ser a camada mais estreita, concentra 75% de todo o ar atmosférico. A maioria dos seres vivos está nessa camada, onde também ocorrem nuvens, ventos, chuvas e outros fenômenos climáticos.

ESTRATOSFERA – Começa no final da troposfera e se estende até uma altitude de cerca de 50 km. É onde se encontra a camada de gás ozônio, que bloqueia a maior parte da radiação solar ultravioleta prejudicial aos seres vivos. Perto do limite superior da estratosfera, a temperatura chega a 0 °C. É na estratosfera que os aviões a jato costumam voar.

A estratosfera vai até 50 quilômetros de altitude e contém uma região onde o ar é rico em gás ozônio. Chamada camada de ozônio, ela absorve cerca de 98% da radiação ultravioleta que chega ao planeta emitida pelo Sol. Essa ação é fundamental para a vida, pois a radiação ultravioleta é prejudicial ao material genético das células.

MESOSFERA – Estende-se por uma faixa entre 50 km e 80 km de altitude. Apresenta temperaturas muito baixas, inferiores a 2100 °C.

A mesosfera vai até 80 quilômetros de altitude, com temperaturas baixíssimas, próximas a 100 °C negativos. É nessa camada que ocorrem os meteoros, rastros luminosos que se formam na atmosfera pela passagem de meteoroides em alta velocidade.

TERMOSFERA – Começa a cerca de 80 km da superfície terrestre e atinge 500 km de altitude. Nessa camada, o ar é tão rarefeito que a radiação solar é facilmente absorvida, e as temperaturas podem ultrapassar os 1 000 °C. Alguns cientistas descrevem uma região dentro da termosfera chamada ionosfera, na qual gases são modificados pela radiação solar e produzem o fenômeno da aurora polar. É na ionosfera que ocorre a reflexão de certas ondas eletromagnéticas usadas em comunicação a longa distância feita por satélites, como as ondas de rádio e de televisão.

A termosfera envolve a mesosfera. Nessa camada, a temperatura do ar aumenta com a altitude, que chega a 500 quilômetros. É nela que se formam as auroras, fenômeno atmosférico de luzes e cores.

EXOSFERA – Chega a 800 km de altitude e é considerada o limite com o espaço sideral. Parte dos gases da exosfera escapa para o espaço sideral. Os satélites artificiais, em geral, se encontram nessa camada da atmosfera.

A exosfera é a camada mais externa da atmosfera, estendendo-se por centenas de quilômetros.  É nela que se encontram os satélites e outros equipamentos em órbita.

Há mais de 4 bilhões de anos, a Terra estava em formação. A crosta estava se solidificando, e o planeta liberava diversos gases, que passaram a fazer parte da atmosfera da Terra primitiva. 

Com o passar do tempo, ocorreram transformações ambientais na Terra, algumas delas provocadas pelo desenvolvimento da vida no planeta. O gás oxigênio, por exemplo, passou a fazer parte da atmosfera após o surgimento de microrganismos que realizam fotossíntese. Por causa dessas transformações, a proporção de gases da atmosfera foi se alterando, até chegar à composição atual. 

O gás carbônico, por exemplo, diminuiu, graças à absorção realizada pela fotossíntese. 

A ação humana, como a emissão de poluentes por veículos e os incêndios criminosos, também provoca modificações na atmosfera todos os dias.

COMPOSIÇÃO DA ATMOSFERA TERRESTRE 

A atmosfera terrestre é composta principalmente de gás nitrogênio e gás oxigênio. Também compõem a atmosfera, mas em pequenas quantidades, o dióxido de carbono (gás carbônico), o argônio, o hidrogênio, entre outros gases. 

Além de gases, a atmosfera contém água, nos estados líquido e sólido nas nuvens, e material particulado, como fuligem, pólen, esporos e outros microrganismos.

A ÁGUA NA ATMOSFERA 

A atmosfera contém água no estado gasoso, conhecida como vapor de água. A quantidade de vapor de água na atmosfera em um determinado local muda no decorrer do ano em virtude das chuvas, dos ventos e das alterações climáticas. 

A umidade relativa do ar é a medida da quantidade de vapor de água no ar, e é expressa na forma de porcentagem. Em média, existe entre 1% e 4% de vapor de água na atmosfera terrestre, e a maior parte está nos 4 mil metros próximos à superfície. 

Há regiões na Terra onde o ar é bem seco, como no deserto de Atacama, e outras regiões onde o ar é muito úmido, como na floresta Amazônica.

O deserto de Atacama, no Chile, apresenta taxas de umidade muito baixas. Foto de 2016.

ATMOSFERA E ALTITUDE 

A atmosfera sofre influência de muitos fatores, entre eles a radiação solar, os fenômenos climáticos, as atividades dos seres vivos e a altitude. A altitude é a distância vertical em que um determinado ponto se encontra em relação ao nível do mar. 

Quanto maior a altitude, mais rarefeito fica o ar. No esquema, isso é mostrado pela intensidade da cor azul, que representa os gases da atmosfera. 

Medições realizadas por cientistas mostraram que, conforme a altitude aumenta, a quantidade de gases no ar atmosférico diminui. Nesse caso, dizemos que o ar se torna cada vez mais rarefeito, ou seja, com menos gases. 

Em grandes altitudes há menos gás oxigênio disponível. Para as pessoas que não estão habituadas a essas condições, isso afeta o funcionamento do organismo humano. Acima de 2 mil metros, por exemplo, começam a aparecer sintomas como náusea, aumento do ritmo cardíaco e dores de cabeça. Esses sintomas podem levar várias semanas para desaparecer, até que o corpo se ajuste à nova altitude. 

A temperatura do ar também diminui à medida que há aumento da altitude. Na troposfera, a cada 1 000 metros de altitude, a temperatura diminui em média 6 °C. 

Em outras camadas da atmosfera, a variação de temperatura segue outros padrões. A termosfera, por exemplo, tem temperaturas maiores que a mesosfera, camada que se encontra abaixo da termosfera.

Devido à sua altitude, que alcança 2 652 m, o vulcão Osorno, localizado no Chile, apresenta temperaturas muito baixas e o pico sempre coberto por neve. Foto de 2018.

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.

Imagem feita com base em dados obtidos por satélites que orbitam o planeta Terra. Nela é possível ver os oceanos e as Américas cobertos pela atmosfera.

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.