ECLIPSES LUNARES

 

Helio C. Vital

 

 

GEOMETRIA

 

O que é um eclipse da Lua? É o alinhamento do Sol, da Terra e da Lua, tal que alguma região da Lua atravessa a sombra da Terra. Eclipses da Lua somente podem ocorrer na Lua cheia, quando a Lua se encontra na posição oposta à do Sol no céu.

 

 

 

Como se apresenta a sombra da Terra?

A sombra da Terra é composta de 2 partes: a externa, denominada penumbra, menos escura (um observador situado nela veria o disco solar parcialmente ocultado pela Terra) e a interna, mais escura, denominada umbra (dentro da qual, a Terra seria vista ocultando totalmente o Sol).

 

 

 

 

 

Por que o aspecto da Lua varia muito de um eclipse para outro? Porque ele depende principalmente da trajetória que a Lua descreve dentro da sombra, a qual pode variar de um eclipse para outro. Além disso, a Lua descreve uma órbita elíptica em torno da Terra, se apresentando 12% maior em diâmetro, quando se encontra mais próxima (perigeu), do que quando está mais afastada. Por sua vez, a órbita elíptica que a Terra descreve em torno do Sol faz com que o disco solar aparente se apresente 3% maior em janeiro do que em junho.  Uma vez que as dimensões da sombra da Terra dependem dos raios aparentes da Lua e do Sol, elas também variam a cada eclipse.

 

 

Quais são os tipos de eclipses lunares ?

 

Eclipses Penumbrais

Quando a Lua passa pela penumbra, mas não cruza a umbra, diz-se que o eclipse é penumbral. Esse tipo de eclipse passa despercebido na maioria das vezes. Somente quando a Lua fica com mais de 60% do seu disco imerso na penumbra, é que um leve escurecimento do seu disco se torna perceptível a olho nu.

 

Eclipses Umbrais

Os eclipses lunares umbrais são aqueles, nos quais, uma parte do disco lunar cruza a umbra. Eles podem ser parciais ou totais, dependendo se a Lua fica parcial ou totalmente imersa na umbra. Além disso, se algum ponto do disco lunar passar pelo eixo (centro) da sombra, diz-se que o eclipse é central. Somente eclipses totais podem ser centrais, porque o raio da umbra é sempre maior que o diâmetro aparente da Lua.

 

Além do tipo, quais são os outros parâmetros que descrevem um eclipse lunar? É comum usar-se a expressão “magnitude do eclipse” (Mag), que é a fração máxima do diâmetro da Lua que fica obscurecida. Se ela for igual ou superior a 1, o eclipse será total, sendo que a diferença (Mag – 1) informa a distância mínima no meio do eclipse entre a borda lunar mais externa e a borda da umbra, expressa em termos do diâmetro aparente da Lua. Um valor Mag=1,2 indica que, no meio do eclipse, a borda da Lua mais próxima da borda da umbra distará dessa última 20% do diâmetro lunar aparente.

 

FREQÜÊNCIA

 

Por que não ocorre um eclipse lunar a cada Lua cheia? O tempo que separa 2 Luas cheias consecutivas é de 29,5 dias, contudo os eclipses lunares não ocorrem todo mês. Por que? Isso somente aconteceria se a órbita da Lua ao redor da Terra estivesse no mesmo plano da órbita da Terra ao redor do Sol. Contudo, como a órbita da Lua está inclinada um pouco mais de 5 graus em relação à da Terra, o satélite natural da Terra somente cruza a órbita do nosso planeta 2 vezes por mês em dois pontos denominados “nodos”. Todo o resto do tempo, a Lua fica acima ou abaixo do plano de órbita da Terra. Dessa forma, a condição para a ocorrência de um eclipse lunar é que a Lua cheia aconteça próxima a um dos nodos. Essas épocas favoráveis à ocorrência de eclipses ocorrem duas vezes por ano e são espaçadas de quase 6 meses.

 

Quais eclipses ocorrem com maior freqüência, os solares ou os lunares? Na segunda figura, vemos que o segmento de arco onde podem ocorrer eclipses é mais extenso do lado da órbita lunar mais próximo ao Sol que do lado oposto. Essa configuração geométrica favorece a ocorrência de um número maior de eclipses solares do que lunares, na mesma proporção da extensão dos arcos. Dessa forma, de cada 8 eclipses 5 são solares.

 

Mas, se isso acontece, como se explica que vemos mais eclipses lunares que solares? Por que, enquanto um eclipse lunar pode ser visto em todos os lunares da Terra onde a Lua se encontra acima do horizonte, os solares somente são observáveis de dentro de uma estreita faixa do hemisfério iluminado.

 

Quantos eclipses podem ocorrer por ano? Com relação aos eclipses lunares, podem ocorrer de zero a 3 eclipses umbrais por ano. Com relação aos solares, podem ocorrer, no mínimo, 2 e, no máximo, 5 eclipses por ano. Sendo assim, são esperados anualmente em todo o mundo, 2 eclipses (solares) no mínimo e, no máximo, 7 eclipses (sendo 5 solares e 2 lunares ou 4 solares e 3 lunares). Em 1982, por exemplo, houve 7 eclipses, sendo 4 solares e 3 lunares totais.

 

Os eclipses voltam a ocorrer com condições parecidas depois de um tempo? Sim, existe uma notável coincidência que faz com que a Terra e a Lua reproduzam praticamente a mesma geometria de um dado eclipse a cada 18 anos, 11 dias e 8 horas. Esse período é chamado Ciclo de Saros. Dois eclipses separados por esse período ocorrem sob circunstâncias muito parecidas: praticamente na mesma posição do nodo, quase na mesma distância Terra-Lua e na mesma época do ano. Porém, não ocorrem no mesmo lugar, porque o intervalo entre eles não é um número inteiro de dias, de forma que a diferença de 8 horas  permite que a Terra gire 1/3 de volta, causando uma diferença em longitude de aproximadamente 120 graus. Num dado instante, dezenas de séries de Saros estão em andamento. No início de uma série, os eclipses são penumbrais, depois passam a ser parciais, em seguida totais, depois parciais novamente e, no final da série, penumbrais de novo. Uma série de Saros típica pode incluir mais de 70 eclipses e durar mais de 1300 anos.

 

MEDINDO A SOMBRA DA TERRA

 

A atmosfera da Terra também influencia nas dimensões da sombra terrestre?

Em 1702, Pierre de La Hire observou que precisava aumentar em aproximadamente 2% o raio calculado da umbra para que seus cálculos, os quais consideravam apenas a parte sólida da Terra, reproduzissem as observações. Ele atribuiu a diferença à influência da atmosfera terrestre. Desde então, os cientistas têm investigado como nossa atmosfera age para alterar as dimensões da sombra terrestre, que parecem variar de um eclipse para outro.

 

Podemos medir as dimensões da umbra durante o eclipse? Sim, usando pequenos telescópios e baixos aumentos (de 40 a 60 vezes), devemos registrar os instantes em que a borda da umbra toca as bordas (limbo) da Lua ou cruza o centro das principais crateras lunares. Esses instantes denominam-se contatos. O resultado das análises fornece o raio médio observado da umbra, o qual pode ser comparado com o raio calculado, sendo sempre maior que esse último. A diferença corresponde à ampliação causada pela atmosfera da Terra. Além do raio, o achatamento da umbra também pode ser determinado de forma aproximada a partir das cronometragens dos contatos.

 

O que os astrônomos brasileiros estão aprendendo com as cronometragens? A análise de aproximadamente 1500 cronometragens obtidas por astrônomos amadores da Rede de Astronomia Observacional (REA) já forneceu interessantes conclusões sobre o raio e achatamento da umbra. Uma delas é que a camada da nossa atmosfera que contribui para formar a sombra da Terra alcança 91 km no Equador. Outra conclusão é que essa camada é bem mais baixa nos pólos do que no Equador, porque ela se apresenta bem mais achatada do que a forma geóide do nosso planeta.

 

O BRILHO DA LUA DURANTE O ECLIPSE

 

Por que conseguimos ver a Lua, mesmo quando ela está totalmente imersa na sombra da Terra? Porque a atmosfera da Terra filtra (atenua) e desvia (refrata) os raios solares para o interior da umbra. A luz que iria direto para a borda da umbra é aquela que é desviada para o seu interior fazendo-a brilhar debilmente durante a fase total do eclipse.

 

Por que a Lua se apresenta predominantemente avermelhada durante a fase total do eclipse? Porque a atmosfera da Terra permite que a luz vermelha a atravesse muito mais facilmente que a azul.

 

Por que o brilho da Lua totalmente eclipsada varia de um eclipse para outro? Por que ele depende da trajetória que a Lua descreve dentro da umbra. Quanto mais profundamente a Lua mergulha na sombra, mais escura ela fica. É normal que esse brilho se reduza em dezenas de milhares de vezes durante um eclipse total. Além disso, se houver grandes quantidades de aerossóis vulcânicos na estratosfera, o eclipse poderá ser bem mais escuro do que o previsto. Isso aconteceu com os eclipses lunares de 1992 e 1993 em virtude da violenta explosão do Monte Pinatubo em Junho de 1991 nas Filipinas. Na verdade, durante a fase total de um eclipse, a Lua se transforma numa imensa tela muito sensível, que mostra com nitidez o que ocorre com a nossa atmosfera. Mesmo vastas formações de nuvens ou incêndios florestais podem escurecer as partes mais internas da umbra. Além disso, os modelos de computador usados para simular a sombra mostram que mesmo a depleção da camada de ozônio em altas latitudes pode alterar as dimensões da umbra e a nitidez de sua borda. Astrônomos brasileiros têm monitorado o brilho da Lua durante os eclipses para determinar a presença de grandes quantidades de cinzas vulcânicas na estratosfera e aperfeiçoar as previsões de brilho dos eclipses lunares.

 

 

 

Boas observações!