Um Eclipse lunar é um fenómeno celeste em que a Lua fica coberta por uma determinada parte da sombra da Terra e ocorre quando a Terra, a Lua e o Sol encontram-se perfeitamente (ou aproximadamente) alinhados, com a Terra a ocupar a posição central deste alinhamento. A duração de um eclipse lunar depende da posição da Lua em relação aos seus nodos*. Como será óbvio de perceber, a Lua deverá encontrar-se na fase de Lua Cheia para que se possa produzir um eclipse da Lua. O próximo eclipse total da Lua terá lugar a 21 de Dezembro de 2010, sendo, até à referida data, produzidos uma série de eclipses parciais ou penumbrais. Passarei então a explicar melhor este fenómeno.
Assim, a sombra da Terra pode ser dividida em duas partes distintas: (1) Umbra e a (2) Penumbra.
Diagrama de um eclipse lunar. (Fonte: Wikimedia)Quando a Lua se encontra embuída na umbra da Terra não está exposta à radiação solar directa, contudo, uma parte dos raios solares atravessam a atmosfera terrestre nas suas camadas superiores o que cria a Penumbra. Isto acontece pelas grandes dimensões do Sol em comparação com o diâmetro angular da Terra. Se a Umbra da Terra é um cone então a Penumbra é um cone de maiores dimensões que contém no seu centro geométrico a umbra.
Um eclipse penumbral é aquele que ocorre quando a Lua atravessa apenas a penumbra da sombra da Terra. A Lua é iluminada pela radiação solar que não é bloqueada pelas altas camadas atmosféricas terrestres. Contudo, os eclipses penumbrais não causam alterações visíveis, na maioria dos casos, na superfície da Lua. Não obstante, existem dois tipos de eclipses penumbrais, os parciais em que apenas uma parte da Lua entra na penumbra (sem alterações visuais reconhecíveis ao olho humano) e os totais (muito mais raros) em que a Lua entra totalmente na penumbra mas não na umbra. Neste último é possível notar um ténue obscurecimento do quadrante lunar mais próximo do cone da umbra.
Um eclipse parcial da Lua ocorre quando apenas uma parte da Lua entra na umbra, quando esta entra totalmente dentro do cone de sombra da umbra, um observador terrestre presenciará um eclipse total da Lua.
Diagrama de um eclipse lunar. (1) Lua Cheia, (2) Eclipse Penumbral, (3) Eclipse parcial e (4) Eclipse total. (Fonte: Wikimedia)
A velocidade da Lua pelo cone de sombra da Terra é de 1 km por segundo (sensivelmente) o que garante que a fase de totalidade de cada eclipse não dure mais que 107 minutos e o tempo do primeiro e do último contacto com a sombra da Terra seja, no máximo, de 3,8 horas. Existe um factor que deve ser considerado quando se espera um eclipse lunar de grande duração: a distância da Lua à Terra.
A órbita da Lua não é uma circunferência perfeita em que todos os pontos da sua órbita são equidistantes do centro de gravidade da Terra. Antes, a órbita lunar é uma elipse - o que faz com que possua um ponto em que se aproxime mais de nós (perigeu) e outro em que se encontre na sua distância máxima (apogeu). Se a Lua se encontrar no apogeu durante um eclipse lunar o tempo de duração do eclipse aumentará. Isto sucede segundo as Leis de Newton, todo o corpo que se encontre no ponto mais distante da sua órbita, circulará mais lentamente do que no perigeu. De qualquer modo a distância entre perigeu e apogeu lunares não é suficientemente grande para provocar alterações significativas no diâmetro do cone de sombra que atinge a Lua - logo não provocando uma diminuição do tempo de eclipse lunar.
Também pode ser possível observar um eclipse horizontal (tema a desenvolver noutro post).
Eclipse total da Lua. (Fonte: Wikimedia)
No entanto, apesar da Lua atravessar a umbra da Terra, ela não desaperece na sombra desta última, uma vez que a luz solar é refractada na atmosfera da Terra e mergulha no centro da umbra. Se a Terra não possuísse atmosfera então a Lua iria desaparecer na umbra.
Assim porque é que a Lua tende a adoptar uma coloração mais avermelhada durante um eclipse? Isto acontece porque a luz com pequenos comprimentos de ondas (i.e. espectro azul) tem tendência a ser dispersada pelas partículas atmosféricas enquanto que a luz com grandes comprimentos de onda (i.e. espectro vermelho) que passa através da atmosfera, i.e. é refractada, atingindo a superfície da Lua. Esta luz não é 'contaminada' pela restante radiação solar, uma vez que dentro da sombra a luz branca 'pura' do Sol é basicamente inexistente. Assim, a Lua tem tendência a adoptar uma coloração avermelhada. Resta também referir que isto acontece devido ao facto de os raios solares terem de atravessar a atmosfera na horizontal, o que significa que têm que atravessar mais camadas atmosféricas do que na vertical o que contribui para a dispersão dos azúis. Este pormenor científico também explica o facto de os nascer e pores do sol serem avermelhados ou alaranjados.
Refracção da luz solar na atmosfera terrestre ao longo do cone de sombra do planeta azul. À medida que a Lua entra no cone de sombra da Terra, o nosso planeta funciona como um projector gigante em que a Lua é a tela. A luz solar ao entrar pelas camadas mais baixas da atmosfera terrestre terá que passar por uma maior densidade atmosférica fazendo com que apenas os vermelhos sejam refractados, projectando-se na Lua. As imagens de cima correspondem à entrada da Lua no cone de sombra da Terra. É possível que, aquando de perigeu a Lua se encontre suficientemente perto para ser tocada pela zona completamente escura do cone de sombra criando um eclipse muito mais escuro e menos vermelho. As imagens de baixo correspondem à visão que um observador na Lua teria do eclipse: na realidade, para ele tratar-se-ia de um eclipse do Sol. (Fonte: wikipedia)
Diferentes aparências da superfície lunar durante um eclipse total da Lua. (Fonte: Wikimedia)
Agora existe um aspecto muito interessante: a quantidade de luz refractada pela atmosfera terrestre depende da quantidade de poeiras ou de nuvens existente na atmosfera. Se a atmosfera for muito turbulenta, maior será a dispersão dos azúis enquanto que o vermelho continuará a ser refractado. Assim, se é constante a refracção dos vermelhos, quanto mais 'azul' ficar disperso na atmosfera terrestre mais vermelho será o eclipse.
Os fenómenos vulcânicos que contribuem para aumentar a quantidade de poeiras e de nuvens na atmosfera terrestre produzem eclipses mais avermelhados ou cobreados. Assim, e de forma espectacular, a coloração dos eclipses encontra-se intrinsecamente relacionada com as alterações atmosféricas. Recentemente, a comunidade científica procura uma relação entre as mudanças climáticas actuais e os eclipses lunares. Uma conexão inesperada e incrível.
Para classificar o grau de obscuridade dos eclipses lunares foi elaborado por um astrónomo francês, André Danjon, uma escala: A escala de Danjon para medição do grau de obscuridade de um eclipse lunar:
L=0 » Eclipse muito escuro. Lua praticamente invisível, especialmente no meio da totalidade.
L=1 » Eclipse escuro, cinzento ou de tom acastanhado. Os pormenores da superfície lunar são detectados com dificuldade.
L=2 » Eclipse vermelho-escuro. A área central encontra-se muito obscurecida enquanto que o término da umbra é brilhante.
L=3 » Eclipse vermelho 'cor de tijolo'. O limbo da umbra é muito mais vivo e brilhante e apresenta uma tonalidade de vermelho cor de tijolo.
L=4 » Eclipse muito brilhante, cobreado ou alaranjado. A sombra da umbra apresenta um tom azulado escuro e um limbo muito brilhante.
Uma última curiosidade: Os astrónomos da Grécia Antiga foram os primeiros a considerar que o nosso planeta era esférico devido à projecção do limbo da sombra (que era sempre curvada) na superfície lunar. De facto, os eclipses permitiram conceber uma noção clara de interligação e conexão entre os astros do sistema solar muito antes do estabelecimento e aceitação das leis de Newton.
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* visualizar explicação no próximo post.
