O que sabemos sobre eclipses?

A série especial do blog ‘O que sabemos?’, visa adentrar um pouco mais sobre um determinado assunto, afim de compreender um pouco mais sobre o que está sendo abordado. Dessa vez, depois de algum tempo sem novidades, vamos esmiuçar um pouco mais sobre um dos fenômenos da natureza mais curiosos, mais temidos e que mais chamam a atenção das pessoas: o eclipse.

Falar de eclipse e dizer que é apenas a passagem da Lua na frente do Sol (eclipse solar) ou que a Terra projeta uma sombra na Lua (eclipse lunar), apesar de estar correto, traz uma simplicidade absurda e esconde toda a história e toda a física por trás deste belo fenômeno. Vamos entender um pouco mais sobre a história dos eclipses, como eles são formados e por que não os vemos todos os dias. Ao longo do texto coloquei algumas notas de rodapé. Elas são importantes para complementar a informação, mas sem poluir tanto o texto principal. Espero que gostem das imagens que montei, deram um trabalhão fazê-las, mas elas nos ajudam a compreender melhor sobre o fenômeno.

Dragões, deuses e antiguidade

A palavra eclipse chegou até nós vindo do latim, com origem grega ἔκλειψις (lê-se ekleipsis), que significa ‘ser ocultado, ser deixado para trás’.

Contudo, antes da acepção mais conhecida da palavra, o eclipse era um fenômeno que causava um certo pavor e admiração nas pessoas. Os céus tinham seus fenômenos que ocorriam normalmente quase todos os dias e quando algo perturbava esse suposto equilíbrio celeste, muito provavelmente algo de errado estava acontecendo (seja com os deuses e entidades que viviam lá em cima, seja com as pessoas que viviam na Terra). Quase todos os povos antigos tinham explicações curiosas sobre os eclipses, como os egípcios que acreditavam que Rá, inimigo do deus Sol, ficava entre ele e sua amante, a Lua, impedindo que sua luz chegasse até ela. Já os chineses e alguns povos asiáticos acreditavam que um dragão (ou serpente) engolia os astros que estavam sendo eclipsados e, depois de algum tempo, eles eram regurgitados e voltavam a aparecer nos céus - para alívio das pessoas.

Mas, um dos relatos mais antigos de eclipses com embasamento histórico conhecidos é a famosa Batalha de Hális, também conhecida como Batalha do Eclipse. Nesse evento, que ocorreu provavelmente em maio de 585 AeC, os lídios e os medos[1] estavam em uma guerra que durava seis anos. Durante uma incisiva batalha entre os dois povos, Heródoto em seu ‘Histórias’, nos conta que a batalha não estava inclinada para favorecer nenhum dos lados e que, durante o calor da batalha, “o dia virou noite”.

Conta-se que os dois povos acreditaram na hora que os deuses estavam mandando um sinal de que ocorresse uma trégua e que a paz fosse assinada. E foi realmente que isso aconteceu: o temor dos homens que estavam em campo, assim como dos reis dos dois povos, fizeram assinar um acordo de paz, o qual os filhos dos reis se casaram e o rio Hális (hoje chamado de rio Quizil-Irmaque, na atual Turquia) foi definido como fronteira entre os dois povos.

Heródoto nos diz ainda que Tales de Mileto, filósofo grego pré-socrático, previu a ocorrência desse eclipse tempos antes. E isso nos mostra que, apesar do temor de que algo de muito errado estaria acontecendo nos céus, os eclipses começaram a serem vistos como algo previsível, decorrente de fenômenos naturais que aconteciam no cosmos.

Sabe-se que há mais de 2 mil anos antes da Era Comum, os chineses já estudavam e compreendiam a previsibilidade dos eclipses e os gregos, como Pitágoras e Aristarco, já usavam os eclipses para apontar a curvatura da Terra, entendendo que durante o eclipse lunar, a sombra da Terra era projetava na Lua[2].

Contudo, como veremos mais para frente, foi ficando claro que os fenômenos dos eclipses solares e lunares tinham uma relação e que era possível prevê-los com base nas observações feitas. Mas para que possamos compreender mais sobre os eclipses, é preciso entender primeiro o que acontece normalmente com o Sol e com a Lua para depois vermos sobre como esses corpos celestes se comportam durante os eclipses.

O dia-a-dia…

Na imensa maioria dos dias que vivemos, o céu segue um padrão bem conhecido: um período claro seguido de um período escuro. Tirando as condições meteorológicas, como nuvens, chuvas e neve, podemos ver de forma destacada dois corpos no céu: o Sol e a Lua.

Até o presente momento, sabemos que a Terra orbita ao redor do Sol. Sua órbita segue um plano bem definido denominado eclíptica (imagine a eclíptica como se fosse uma mesa plana em que a Terra usa como base para poder girar ao redor do Sol sem oscilar para cima e para baixo. Esse seria o plano da eclíptica). Esse será nosso primeiro infográfico, que mostra o comportamento dos corpos celestes em nosso cotidiano.

Infográfico sobre a Lua no dia-a-dia. Clique para ampliar.

Enquanto a Terra gira ao redor do Sol seguindo a eclíptica, o mesmo ocorre com a Lua orbitando ao redor da Terra. O fato curioso aqui é que a órbita da Lua com a Terra tem uma leve inclinação em relação à eclíptica, de pouco mais de 5º.

Pode até parecer pouco essa inclinação, mas considerando a distância da Lua em relação à Terra e do tamanho da própria Lua, esses cinco graus são mais que suficientes para colocá-la em uma posição longe o suficiente da eclíptica. Se não houvesse essa inclinação, nunca veríamos uma Lua cheia da Terra, já que sempre que ela estivesse na posição para a Lua cheia (na imagem 1, lua C), a sombra da Terra cobriria a Lua.

Detalhe sobre as fases da Lua, visto nos dois hemisférios terrestres. Clique para ampliar.

Graças a essa inclinação, a Lua consegue escapar da sombra da Terra e podemos ver todas as fases daqui. Assim, quando a Lua está entre a Terra e o Sol (lua A), temos a Lua nova. A medida que a Lua se desloca em sentido anti horário, teremos a Lua crescente (lua B), seguida da Lua cheia (C), caminhando em seguida para a Lua minguante (lua D), voltando novamente à Lua nova[3].

A Lua durante o eclipse…

Por causa da inclinação, como vimos, a Lua não se encontra no mesmo nível da eclíptica e podemos vê-la sempre.

Bom, na maioria das vezes, sim. Mas tem vezes que não.

A inclinação de 5,14º da órbita da Lua em relação à eclíptica deixa claro uma coisa: ela precisa atravessar a eclíptica alguma vez, já que o centro da órbita é o planeta Terra e o nosso planeta está na eclíptica. Na maioria das vezes, nada de impressionante vai acontecer quando a Lua atravessar o plano da eclíptica.

Mas existem momentos em que a Lua está exatamente no mesmo alinhamento de Terra e Sol (linha dos nodos)[4]. Quando este alinhamento acontece no plano da eclíptica, temos o tão famoso eclipse.

Infográfico detalhando os alinhamentos dos corpos celestes durante o eclipse. Clique para ampliar.

Na imagem acima, podemos ver o eclipse ocorrerá apenas quando ocorrer um alinhamento entre os três ocorrer em poucos momentos do ano, durante a passagem da Lua pela linha dos nodos.

Naturalmente, os eclipses solares e lunares, apesar de ocorrerem com os mesmos corpos celestes, são eventos diferentes um do outro. Isso ocorre devido a posição que estes estão nos céus durante esses eventos, sobretudo da Lua.

Detalhes sobre a mecânica celeste durante os eclipses. Clique para ampliar.

Quando temos a Terra entre Lua e Sol, o nosso planeta projeta uma sombra pelo espaço o qual a Lua passará. Como a Lua deixa de receber a luz do Sol a qual ela reflete, temos o eclipse lunar.

Já quando é a Lua que está entre Terra e Sol, temos a seguinte situação: apesar da Lua ser cerca de 400 vezes menor que o Sol, o Sol está muito mais distante. Com isso, durante a passagem da Lua na frente do Sol (para nós, observadores da Terra), a Lua consegue cobrir o disco solar de forma completa[5], eclipsando o sol. Nesse momento, temos o eclipse solar.

Eclipse lunar

Como disse acima, os eclipses são eventos astronômicos que possuem diferenças entre eles, com participação importante da Lua no desenrolar desses eventos. Contudo, nem sempre o eclipse da Lua será total, onde ela toda é encoberta pela sombra da Terra. O que vemos é resultado de onde estamos na Terra durante o eclipse e, principalmente, qual a área do espaço pela qual a Lua irá passar.

O Sol, apesar de estar distante, é um corpo celeste enorme e sua luz se espalha para todas as direções. Quando essa luz encontra um corpo como a Terra, a porção não iluminada projeta atrás de si uma sombra, que é a denominação de uma área sem luz. Mas a trajetória da luz de um corpo tão extenso acaba competindo com as áreas sombreadas. Essa área de ‘meia-luz’, recebe o nome de penumbra.

Características de um eclipse lunar e suas configurações. Clique para ampliar.

Assim, na hora em que acontece o eclipse, o local onde estamos na Terra e a trajetória da Lua sobre a penumbra e a umbra (sombra) são determinantes para dizer se veremos um eclipse total, parcial ou até mesmo se não veremos um eclipse.

Infográfico detalhando a formação da Lua de Sangue.
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Na imagem acima, os personagens 1 e 5 não poderão ver o eclipse, já que a Lua ou já se pôs no momento em que o eclipse acontece ou a Lua ainda não nasceu para ele e quando a Lua aparecer no céu, ela já terá saído da trajetória da sombra da Terra. Já o personagem 2 poderá ver quase todo o eclipse, mas a Lua irá se por antes do seu fim. O mesmo acontece com o personagem 4, que verá quase todo o eclipse, menos o seu começo, já que ela já havia começado antes da Lua aparecer no horizonte. O mais privilegiado será o personagem 3, que conseguirá ver todo o desenrolar do eclipse, do início ao fim.

Durante o eclipse lunar (sobretudo o total), a superfície da Lua iluminada pelo Sol vai sendo encoberta pela sombra da Terra. A medida que isso ocorre, o ofuscamento da luz vai diminuindo, já que há menos luz chegando na superfície lunar e o contraste do que estamos vendo aumenta. Ao ponto máximo do eclipse lunar, a lua pode ganhar uma cor avermelhada (a famosa Lua de Sangue (Blood Moon)), provocada pela dispersão da luz solar pela atmosfera terrestre, onde as cores avermelhadas são mais orientadas para a Lua.

Eclipse solar

Enquanto o eclipse lunar ocorre quando a Lua atravessa a trajetória da sombra da Terra, no eclipse solar é a Lua que projeta uma sombra na superfície terrestre, já que ela fica entre nós e o Sol. Novamente, dependendo de onde estamos será determinante para vermos o eclipse solar, seja total ou parcial. É claro que é preciso ser dia claro para que ocorra, já que durante a noite o Sol já terá ido embora ou nem tenha nascido ainda.

Os tipos de eclipses solares e detalhes sobre a observação. Clique para ampliar.

Na imagem acima, os nossos personagens 1 e 3 estão presenciando apenas o eclipse parcial, já que estão em pontos na Terra em que apenas uma porção do Sol é encoberto pela Lua. Já o personagem 2 é o que poderá assistir o evento de forma completa, do início ao fim.

Contudo, mesmo dentro do eclipse total solar, ele pode ser de dois tipos: o total, o qual a Lua encobre totalmente o Sol, e o que vemos é a coroa solar, uma aura de plasma emanada pelo Sol, responsável em grande parte pelo brilho da estrela e que tem mais de um milhão de graus de temperatura. Observar esse fenômeno só é possível graças ao eclipse total, já que o brilho do Sol no dia-a-dia impossibilita de ver a coroa solar[6].

Já o segundo tipo de eclipse solar é o anular, o qual o disco lunar é insuficiente para cobrir completamente o disco solar, formando um eclipse em forma de anel. Apesar de ambos acontecerem na mesma situação, o qual a Lua encobre o Sol, a diferença entre os dois reside pelas distâncias as quais os corpos celestes então no momento do evento.

Há situações em que a Lua está em máxima aproximação da Terra, enquanto o Sol está em mínima aproximação[7], fazendo o tamanho aparente da Lua ser maior, o suficiente para cobrir completamente o Sol. Já há situações em que o Sol está em máxima aproximação e a Lua está em mínima aproximação, e a Lua não tem tamanho aparente o suficiente para cobrir o Sol, formando o eclipse anular.

Previsibilidade e o ciclo de Saros

O conhecimento da mecânica celeste permite prever quando e onde os eclipses ocorrerão. No passado, apenas baseado nas observações, os gregos, chineses e árabes conseguiam prever em que dia determinado eclipse iria ocorrer. Hoje, com a ajuda dos computadores calculando diversas variáveis, desde a ação da gravidade e força de marés, conseguimos prever com exatidão de segundos a hora exata do eclipse e qual é o melhor lugar da Terra para estar para observá-lo. Claro que, assim como acontece no clássico de Isaac Asimov[8], os eclipses mais próximos possuem as previsões mais certeiras.

Desde a época dos babilônios, remontando mais de 500 AeC, foi notado uma certa regularidade entre os eclipses. Graças ao registros da época, percebeu-se que existia um ciclo o qual os eclipses aconteciam. Esse mesmo padrão foi percebido pelos gregos, como Hiparco e Ptolomeu. A famosa máquina de Anticítera, um computador analógico grego datado do primeiro século antes da Era Comum, tinha por finalidade realizar cálculos astronômicos, astrológicos e incluía o cálculo para sazonalidade dos eclipses. Apenas em 1691 que o astrônomo Edmund Halley formalizou o conhecimento sobre os ciclos dos eclipses e usou o nome de saros, nome usado como unidade de medida entre os babilônios.

Eclipses solares que seguem o Saros 127.

Hoje, os saros são períodos de 18 anos, 11 dias e 8 horas (6585,3 dias) os quais eclipses semelhantes estão relacionados a um mesmo ciclo. Por exemplo, em 2 de julho de 2019 aconteceu o eclipse solar total (foi parcial para os observadores no Brasil, já que como vimos na imagem acima, estávamos em uma posição menos favorável para a observação). Um eclipse solar total, muito parecido com este último, ocorreu em 21 de junho de 2001, pouco mais de 18 anos antes. Um eclipse solar total semelhante ocorrerá 18 anos para frente deste último de 2019, em 13 de julho de 2037.

Mas isso não quer dizer que próximo eclipse solar vai acontecer em 2037. No dia 26 de dezembro de 2019 teremos um eclipse solar anular e em 21 de junho de 2020 também teremos outro.

O que acontece é que cada eclipse está dentro de um ciclo de Saros e vários Saros estão acontecendo ao mesmo tempo. O eclipse de julho de 2019 pertence ao Saro ciclo 127. O eclipse de dezembro de 2019 está no ciclo 132 e o eclipse de junho de 2020 está no ciclo 137.

Em cada Saro acontece aproximadamente 70 a 80 eclipses (solares ou lunares, já que existem calendários de Saros próprios para o eclipse lunar e solar). Um Saro começa com o primeiro eclipse em um dos polos do planeta e, a medida que os eclipses dentro de um mesmo Saro ocorrem, o local onde o ponto máximo do eclipse ocorre vai se deslocando para o outro polo do planeta, onde se encerra. Cada ciclo de Saros pode levar mais de 1400 anos para se completar. Para se ter uma ideia, todos os eclipses que estamos vendo atualmente são um dos quase 40 ciclos de Saros, sendo o ciclo 117 que começou no ano 792 DeC e vai até 2054 até o ciclo 156, que começou em 2011 e vai até 3237.

Por isso pode haver a confusão, principalmente da mídia, de que quando um eclipse ocorre, os jornalistas dizem que o próximo irá ocorrer depois de tantos anos, justamente pelo fato de que, o eclipse com características semelhantes (pertencente ao mesmo ciclo de Saro) realmente irá acontecer daqui a 18 anos, mas outro eclipse de um outro Saro irá acontecer normalmente, mas em outra parte do mundo ou de forma diferente do anterior. Apenas isso.

Por isso, sempre é bom consultar as tabelas e calendários de eclipses que estão disponíveis na internet para descobrir de forma segura onde e quando ocorrerá determinado eclipse. Com as vantagens de sabermos com precisão sobre os eclipses, você pode até programar suas viagens de turismo para vislumbrar os eclipses em outros pontos do planeta.

Como observar os eclipses?

Bom, ao “longo deste longo texto” vimos os tipos de eclipses e como é a mecânica celeste básica para que eles ocorram. Naturalmente, como não precisamos mais acreditar que um eclipse é o fim do mundo, podemos aproveitar o momento para observá-lo, desde para fins de estudo e compreensão até mesmo para momentos de diversão.

A observação dos eclipses podem ser simples, mas exigem cuidados, principalmente para a observação do eclipse solar. Mesmo durante o eclipse parcial, o Sol ainda emite muita luz e energia para a superfície terrestre e sua observação direta pode prejudicar os olhos e equipamentos de fotografias, digitais ou não.

Os telescópios e lunetas só devem ser usados para observação de eclipse solar (e do Sol em si) apenas com o uso de filtros especiais que são acoplados no instrumento com essa finalidade. Câmeras fotográficas também podem queimar os filmes (câmeras analógicas) e danificar os sensores (digitais) se forem apontadas diretamente para o Sol.

O uso de películas de disquetes, CD’s, filmes fotográficos revelados e imagens de raios-X, apesar de escurecer e oferecer algum conforto para a observação, são desaconselhados para a observação do eclipse, já que eles não são projetados para absorver os mais diversos tipos de radiação que o Sol emite além da luz visível, como a radiação ultravioleta, que é extremamente nociva aos olhos.

A melhor forma de observar os eclipses solares é com auxílio de filtros feitos para o fim de observar o Sol ou a observação indireta, como o uso de pinhole, o qual um pequeno orifício é feito em uma placa e a luz do Sol é projetada sobre alguma superfície plana ou o uso de um espelho para refletir o Sol em alguma superfície também são formas seguras de se ver o Sol durante o eclipse.

Já o eclipse lunar é muito mais tranquilo quanto a sua observação, inclusive direta, já que o brilho da Lua é cerca de 4 mil vezes menos brilhante que 1% do disco solar. Para contemplar a Lua durante o eclipse, basta olhar para ela sem problemas.

Se sua cidade organiza eventos para a observação do céus durante eclipses, geralmente feito por professores ou por observatórios astronômicos ou até mesmo por amantes de astronomia, vá. É muito legal observar a curiosidade das pessoas para esses eventos e até mesmo a oportunidade de observar os céus com auxílio de algum instrumento, como algum telescópio, luneta ou filtro para observação do Sol.

Finalizando…

Os eclipses encantaram, assustaram e fizeram parte da história da humanidade, mudando guerras, casamentos, reinos e reis. Hoje, eles são objeto de curiosidade e de admiração por parte dos amantes dos céus e de estudos para reforçar nossos conhecimentos sobre o Universo[9]. Com os devidos cuidados, os eclipses são um excelente momento para contemplação da natureza e de como o nosso entendimento da mecânica celeste permite compreender esse fenômeno com clareza.

Fique de olho na internet e tire uns minutinhos do dia para observar o eclipse quando ele pintar novamente. Bons céus!

P.s.: gostaria de agradecer imensamente ao professor Dr. Ricardo Boczko, professor aposentado do IAG/USP que gentilmente cedeu suas aulas para os participantes da V Semana da Imersão Total em Astronomia, realizado pelo Observatório Didático de Astronomia da UNESP, com a supervisão do Dr. Rodolpho Langhi. As aulas e o que aprendi foram a inspiração e a base para a construção desta publicação. Obrigado.

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Rodapé:

[1]: são povos antigos que viveram na região do Oriente Médio. Os medos tem esse nome pois, apesar de ter origem no mesmo tronco linguístico que o latim (a qual deriva nossa língua), a sua origem é mais distante. De acordo com alguns linguistas, os Medo tem origem no tronco linguístico chamado proto-indo-europeu (med), que significa ‘central, que está no meio’. Apesar de distante, o latim trouxe a palavra ‘med’ para si como ‘medium’, que surgiu no português como ‘meio, que está na região central’.

[2]: os caras lá na Grécia já sabiam de tudo isso há dois mil anos e hoje em dia estamos às voltas com essa coisa de Terra Plana. Sério, o que aconteceu com a gente?

[3]: onde estamos no planeta é importante para determinar como vemos e como entendemos o movimento das coisas no céu. Muitas das referências que adotamos são baseadas em observações feitas no hemisfério Norte e convencionadas assim. Contudo, as observações das fases da Lua são importante de serem discriminadas em como o hemisfério Norte e Sul às veem para que fique claro em que como o referencial é importante. Apesar de sermos um pontinho no planeta olhando para a Lua, a posição desse pontinho é muito importante.

[4]: o alinhamento entre três corpos celestes ligados gravitacionalmente é denominado sizígia.

[5]: ou quase completamente, dependendo de qual eclipse estamos tratando.

[6]: hoje os cientistas usam equipamentos próprios para observação direta da coroa solar sem depender dos eclipses para tal, mas até então, tudo que sabíamos sobre a coroa solar era a partir de observações durante eclipses.

[7]: é importante lembrar que as órbitas dos corpos celestes não são esferas perfeitas. Elas são elípticas e há momentos em que o corpo que orbita o outro está mais próximo e momentos que está mais distante. No caso da Lua e Terra, o perigeu da órbita lunar é de 362.600 km de distância da Terra, enquanto o apogeu é de 405.400 km. Esses valores representam uma mudança do diâmetro angular de 4º. Lembre-se que a inclinação de apenas 5º da Lua em relação à eclíptica é o suficiente para não vermos eclipses o tempo todo e termos a Lua cheia.

[8]: a série de livros de Asimov, Fundação, apresenta o uso da psico-história para prever o futuro e saber como o comportamento da sociedades no futuro ocorrerão. Por usar de análise matemática sobre eventos sociais e culturais, a previsão da psico-história é mais certeira quanto mais próximo do presente, se tornando mais nebuloso ao longo dos séculos. Os cálculos da mecânica celeste funcionam de forma semelhante. Teremos grandes precisões em datas mais próximas, contudo, com o passar dos séculos, forças e ações que podem estar sendo desconsideradas ou calculadas de forma errada por nossos computadores tornam as previsões de eclipses futuros menos precisas. Não é que não ocorrerão, mas a certeza de hora e local de máxima observação poderão ser comprometidos.

[9]: uma das primeiras comprovações da teoria da relatividade de Einstein ocorreu justamente durante a observação de um eclipse, feito em Sobral, Ceará, em 1919 por uma equipe internacional de cientistas.

Todas as imagens foram feitas para o Do Nano ao Macro, protegidas por CC. Você pode baixar, imprimir e modificar, mas sempre referenciando o trabalho original. Contém informações de:

Imagem de eclipse solar obtida em ESA.

Lexico from Oxford; Wikipedia (1) e (2); Astronoo e NASA: Solar Eclipses of Saros Series.

Boczko, R. Fases da Lua e eclipses. Conteúdo cedido gentilmente pelo professor. 2019.

Reis, NTO. Eclipses ao longo dos séculos. Conteúdo online do MEC. Disponível aqui (em PDF).