Eclipses: caprichos cósmicos

Progressão do Eclipse solar de 1º de agosto de 2008 visto desde Novosibirsk, Rússia. (Reprodução)

Eclipses solares e lunares são verdadeiros caprichos cósmicos. Para acontecerem, deve haver o perfeito casamento de detalhes peculiares. Por isso mesmo, eclipses não são fenômenos corriqueiros e que são vistos a toda hora e em qualquer lugar.

No dia 21 de agosto acontece um eclipse solar total, visível em sua totalidade apenas numa faixa estreita do território americano. Daqui do Brasil o eclipse é observável de modo parcial e somente será visto a partir do norte e nordeste brasileiro, já com o Sol se pondo. O show, de verdade, ocorrerá somente nas terras de Donald Trump.

A proposta deste texto, inspirado no eclipse solar total que só poderá ser acompanhado por nós em tempo real via web, é tentar entender melhor o que são e como acontecem os eclipses solares.

Capricho cósmico 1: jogo de luz, sombra e penumbra

Se uma fonte de luz tem tamanho desprezível, ao iluminar um objeto opaco, dará origem a uma região escura, por trás do objeto, que chamamos de sombra ou umbra. Nessa região não chega nenhum raio de luz pois eles foram obstruídos pelo objeto opaco. A imagem a seguir ilustra a ideia, com a sombra projetada numa parede. A fonte pontual é a chama de uma vela e o objeto opaco uma bola de futebol.

Fonte pontual, de tamanho desprezível, gera uma sombra (ou umbra) bem definida. (Crédito: www.fisicanaveia.com.br)

E se a fonte de luz não for pontual, ou seja, não tiver tamanho desprezível? O que vai mudar? Como agora os raios de luz partem de vários pontos da fonte extensa, ao tangenciarem a bola, formarão também outra região além da umbra chamada de penumbra e à qual pode chegar um pouco de luz. Na prática, vai aparecer uma sombra (ou umbra) bem definida no centro e, ao redor dela, uma região parcialmente iluminada, a penumbra. Para entender bem como é isso, imagine, por exemplo, várias velas acesas. As chamas, juntas, formam uma fonte extensa.  Confira o resultado na próxima imagem, onde veremos a sombra escura central e, ao redor dela, a penumbra parcialmente iluminada, que se mostra como um halo cinza.

Legenda: Fonte extensa, de tamanho não desprezível, dá origem à sombra e à penumbra. (Crédito: www.fisicanaveia.com.br)

Deu para entender a sutileza na formação da sombra e da penumbra? Tudo depende da fonte e luz ter ou não ter tamanho desprezível.

Agora leve tais ideias para o espaço. Coloque o Sol no lugar das velas. Troque a bola pela Lua. O Sol, por ser uma estrela, astro que produz luz própria, equivale a muitas velas acesas simultaneamente e espalhadas numa enorme esfera. Mesmo visto da daqui da Terra, a quase 150 milhões de quilômetros, o Sol não tem aparência pontual, ou seja, não pode ser tratado como mero ponto de luz. Devemos tratá-lo como fonte de luz extensa. Dessa forma, ao iluminar outros astros, como a Lua, o Sol dará origem a um cone de sombra (ou umbra) e também à penumbra. Concorda? A imagem a seguir, propositalmente fora de escala, deixa claro o que estou dizendo. Confira.

Legenda: O Sol, fonte extensa, ao iluminar a Lua, provoca sombra e penumbra. (Crédito: www.fisicanaveia.com.br)

Você consegue imaginar o que acontecerá se a Terra atravessar os cones de sombra e de penumbra da Lua? A ilustração a seguir, também propositalmente fora de escala em favor do caráter didático, nos dá a resposta.

Legenda: Os cones de sombra e penumbra da Lua iluminada pelo Sol, aqui vistos de perfil, tocam o nosso planeta. (Crédito:www.fisicanaveia.com.br)

Não abandone a imaginação. Agora tente descobrir o que veria um observador na superfície da Terra numa posição privilegiada dentro da pequeníssima região em que o vértice do cone de sombra toca o planeta. Consegue imaginar? Para esse observador sortudo, na hora e lugar corretos, a Lua opaca passará diante do Sol, obstruindo-o. Ele verá um disco escuro tapando o Sol aos poucos. Para este observador estará acontecendo um raro eclipse solar total e, por alguns minutos, durante a totalidade, com o Sol tapado, o dia vai virar noite.

E se o observador estiver somente dentro da penumbra? O que ele vai observar? Para ele o Sol estará parcialmente obstruído pela Lua, ou seja, estará acontecendo um eclipse solar parcial.

Note que, durante um eclipse solar, o lado não iluminado da Lua está voltado para a Terra. Isso quer dizer que, para um observador na Terra, acontece Lua Nova. Eclipses solares sempre ocorrem na fase da Lua Nova.

Essa ideia já foi tema da prova do ENEM. Confira o enunciado da questão.

Um eclipse lunar acontece quando, ao contrário do que vimos no solar, a Terra se interpõe ao Sol e à Lua. Nesse caso, a Lua Cheia passa dentro dos cones de sombra e de penumbra da Terra, como mostra a imagem abaixo.

Quando a Lua Cheia atravessa os cones de sombra e penumbra da Terra iluminada pelo Sol, temos os eclipses lunares. (Crédito: www.fisicanaveia.com.br)

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E isso não é tudo… Amanhã, aqui, nestas mesmas coordenadas digitais, tem mais informações sobre estes caprichos cósmicos.