Legenda: as fases de Io
No ano de 1695, o astrônomo dinamarquês Olaf Römer constatou que o espaço de tempo entre dois eclipses aumentava quando a Terra se aproximava de júpiter e diminuía quando se aproximava.
Com base nas leis de Newton e nas suas observações, Römer atribuiu as variações a uma velocidade finita de propagação de luz atribuindo-lhe um valor.
Legenda: jupiter
Seus argumentos eram:
Quando a terra se move mantendo-se aproximadamente eqüidistante de júpiter o atraso na observação do eclipse devido a distância entre a terra e júpiter é o mesmo para dois eclipses consecutivos possibilitando assim, medirmos o verdadeiro período de Io.
Com isso, a terra se afasta e júpiter entre dois eclipses, aumentando seu intervalo pois a luz tem que percorrer uma distância maior a atingir a terra iniciando assim o novo eclipse. Quando a terra se aproxima de júpiter, o intervalo diminui.
Eis que surgiu o valor: c = 3 x 108 m/s, sendo a variação fracionaria do período orbital de Io é igual à razão da velocidade da terra em sua órbita a velocidade da luz.
- Outros planetas
Os planetas até então eram considerados como se movessem somente com a atração gravitacional do sol, quando na verdade, é também pela força de atração exercida pelos demais planetas e seus satélites perturbando as orbitas elípticas keplerianas, porem essas perturbações são pequenas pelo fato da massa do sol ser bem maior do que a massa dos outros planetas.
Somente em casos restritos o movimento de interação gravitacional entre dois corpos pode ser explicado, mas, utilizando o fato de que as perturbações dos outros planetas são bem menores do que a força atrativa do sol, podemos constituir o objeto cálculo das perturbações.
Isso foi tratado como um problema complicado da mecânica celeste, discutido por especialistas na área, como Laplace, que descobriu irregularidades nos movimentos de júpiter e saturno, tornando os resultados um sucesso.
Em 1781 William Herschel, músico e astrônomo amador, descobriu um objeto que não era uma estrela, porque seu diâmetro aumentava além do aumento da lente do seu telescópio, pensou então que era um cometa, mas um ano depois foi nomeado com um novo planeta, que gerou um grande impacto. Esse planeta era Urano, com uma orbita de um raio médio de aproximadamente 19,1 U.A., quase o dobro de saturno, e havia sido observado antes, mas, não identificado como um planeta.
Legenda: Urano em verdadeiras e falsas cores.
Legenda: Os anéis de Urano
Foram observados irregularidades e desvios sistemáticos pequenos, que exaltavam a o predito pelas leis de Newton, e não podiam ser explicadas por perturbações dos outros planetas conhecidos. As leis de Newton eram base naquela época, quando em 1820 Bessel apresentou uma nova tese de que os desvios eram provocados por um outro planeta que eles ainda não tinham descoberto e que ficava além de urano, porem para provar um resultado e determinar os elementos da orbita desse tal planeta precisariam resolver um um problemas muito mais difícil do que o problema inverso de perturbações.
O primeiro a encontrar solução foi John Couch, um jovem matemático novo na área, que comunicou ao diretor do observatório de sua cidade, Cambridge, e ao astrônomo real, George Airy, prevendo a a posição do planeta procurado, cujo ele não ficou satisfeito com os resultados por não realizarem nenhuma observação.
Mas em Paris, Le Verrier, um astrônomo de grande reputação, se interessou e publicou a respeito em 1946, um trabalho com conclusões parecidas com às de Adams. Então, Airy recomendou a Challis que procurasse o planetas no observatório de Cambridge, onde foram realizadas observações nas noites de 29 e 30 de julho, e 4 e 12 de agosto, parando assim na estrela de numero 39, quando o planeta estava a 10 estrelas mais a frente, ele fracassou.
Daí então, Le Verrier em 31 de agosto publicou um novo trabalho e se pôs a escrever a Galle, astrônomo do observatório de Berlim e sugeriu que ele procurasse o planeta. Ele conseguiu. A cerca de 1° da posição descrita na carta enviada, no data de 23/9/1946.E foi constatado depois que o planeta já havia sido descoberto em observações de Lalande, em paris, 50 anos antes sem que ele notasse que se tratava de um planeta, e não uma estrela.
Legenda: Netuno.
A previsão de que Netuno existia foi considerada um grande triunfo na historia da ciência e recebeu méritos. Porem alem disso, existia sorte no fato de que Adams e Le Verrier usaram nos seus cálculos hipóteses que se revelou “A lei de Bode” injustificadada, que foi descoberta por Titus e publicada por Bode em 1772, que dizia que o raio da órbita do enésimo planteta (n=1,2,4...), em U.A., seria dado, para n > 2, por Rn = 0,4 + 0,3 x 2n-2 U.A.
Planeta Mercúrio Vênus Terra Marte Ceres Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão
Numero 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Lei de bode 0,4 0,7 1,0 1,6 2,8 5,2 10,0 19,6 38,8 77,2
Observado 0,39 0,72 1,0 1,52 2,77 5,20 9,54 19,2 30,1 39,5
Legnda: A comparação dos dados.
Quando Bode publicou sua regra empírica, Urano ainda não havia sido descoberto, e sua descoberta estava de acordo com a lei. Foi descoberto também, em 1801, por Piazzi, o planetóide Ceres, na faixa de cerca de 2000 asteróides em marte e júpiter, resultantes da fragmentação de um planeta.
Assim, o valor usado por Adams e Le Verrier de 38,3 U.A. para o raio da orbita de Netuno estava errado em relação ao valor real, em torno de 20%, mas por coincidência, em 1946, Netuno estava na única parte da sua orbita na qual o erro não tinha tal importância, mas 75 anos antes ou depois ele teria errado, até hoje não se sabe ao certo se foi ou não coincidência.
No inicio da década de 30, Tombaugh descobriu Plutão (hoje considerado como planeta anão) a partir de irregularidades observadas na órbita de Netuno. O desvio em relação a lei de Bode é ainda maior.
Legenda: Plutão.
Os raios das órbitas dos planetas que Kepler também havia tentado deduzir, dependem das condições de sua formação e talvez eles estejam ligados ao problema difícil que ainda não foi resolvido sobre a estabilidade do sistema solar.
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