As distâncias relativas do sol e da lua da Terra e seus tamanhos relativos são responsáveis por uma das coincidências mais fortuitas da astronomia.
Acontece que os discos aparentes do sol e da lua, vistos da Terra, são quase exatamente do mesmo tamanho. Isso torna possível que a lua cubra apenas o sol conforme ela passa entre o sol e a Terra, e como a correspondência de tamanho é tão exata, as pessoas na Terra podem ver a coroa solar. As chances de isso ocorrer são, bem, astronômicas.
Quando a lua passa na frente do sol, as pessoas na Terra experimentam um eclipse, mas nem todos os eclipses são totais. Às vezes, a lua não se alinha exatamente com o sol e, em vez de um blecaute total, as pessoas só veem a luz do sol escurecer.
E às vezes, a lua está muito longe da Terra em sua órbita para cobrir completamente o sol, mesmo quando ele passa diretamente na frente dele. Este é um eclipse anular. Seria um eclipse solar total se a lua estivesse mais perto.
Chegou a época... para um Eclipse
Os eclipses solares ocorrem durante as luas novas. Por outro lado, um eclipse lunar ocorre quando a lua está cheia e a Terra se move entre ela e o sol.
Se a órbita da lua estivesse no mesmo plano da órbita da Terra em torno do sol, veríamos um eclipse solar e lunar todos os meses, mas esse não é o caso. O plano da órbita da lua é inclinado em 5,1 graus em relação ao plano da órbita da Terra. Isso adiciona uma condição extra para que ocorra um eclipse. Não deve ser apenas lua nova ou cheia, mas a lua também deve estar perto o suficiente do plano da órbita da Terra para bloquear parte do sol.
A cada mês, a lua cruza o plano da órbita da Terra duas vezes, uma vez em seu caminho para o sul e outra duas semanas depois, quando está em seu caminho para o norte. Esses cruzamentos são chamados de nós e, para que ocorra um eclipse, o sol deve estar a 17 graus de um dos nós. Isso ocorre duas vezes por ano. O sol viaja 0,99 graus por dia, então ele permanece nas proximidades de um nó por cerca de 34 dias. Esse período de 34 dias é chamado de temporada de eclipses.
Durante uma determinada estação de eclipse, há um eclipse solar e um eclipse lunar. Uma temporada de eclipses dura mais de um mês, portanto, é possível que dois eclipses solares ou lunares ocorram durante uma única temporada.
Quatro tipos de eclipses solares
Eclipses solares totais são visíveis ao longo de um caminho bastante estreito na superfície da Terra, mas eclipses parciais são visíveis em uma área muito maior. O tipo de eclipse que as pessoas veem depende de três fatores:
- A separação do sol do nó da lua.
- A distância da Terra ao sol.
- A distância da lua da Terra.
Os quatro tipos de eclipses que podem ocorrer são os seguintes:
Total: Este é o eclipse solar clássico durante o qual a lua cobre completamente o sol, e os observadores na umbra da lua podem ver a coroa solar. Isso pode ocorrer apenas se o sol estiver a alguns graus do nó da lua. Ao mesmo tempo, o sol deve estar longe o suficiente da Terra para que seu disco seja pequeno o suficiente para ser coberto pela lua. A lua, por sua vez, deve estar perto o suficiente da Terra para ter um disco grande o suficiente para cobrir o sol.
Parcial: Quando ocorre uma estação de eclipse, mas o sol está longe de ser um nó na lua cheia, algumas pessoas na Terra podem ver a lua bloqueando apenas parte do sol. Este é um eclipse parcial. O céu escurece ligeiramente à medida que uma parte do disco do sol é obscurecida.
Anular: Um eclipse anular ocorre quando o sol está perto o suficiente de um nó para que ocorra um eclipse total, mas é ou muito perto da Terra ou a lua está muito longe da Terra para o disco da lua bloquear completamente o sol. Os espectadores na umbra veem o disco completo da lua em frente ao sol com um anel brilhante de luz solar em torno dele.
Híbrido: Um eclipse híbrido é raro. Ocorre quando o sol e a lua estão posicionados para criar um eclipse anular, mas à medida que a umbra se move pela face da Terra, o curvatura reduz a distância até a lua apenas o suficiente para tornar o disco da lua grande o suficiente para bloquear completamente o sol e criar um eclipse total por um tempo curto.
O que é um eclipse anular?
Tanto a Terra quanto a Lua têm órbitas elípticas. Há uma distância de quase 5 milhões de quilômetros entre o afélio da Terra, ou distância máxima do sol, e seu periélio, ou distância mínima do sol. Isso faz uma diferença de cerca de 1 minuto de arco no tamanho aparente.
A diferença na distância da lua da Terra no apogeu (distância máxima) e perigeu (distância mínima) é cerca de 50.000 quilômetros, criando uma diferença no tamanho aparente de 4 minutos de arco, ou cerca de 13 por cento de sua média Tamanho. A lua muda mais em tamanho relativo do que o sol, então tem mais efeito no tipo de eclipse que as pessoas veem.
Para um eclipse ser anular, a lua deve parecer menor que o sol. Isso definitivamente ocorre quando a Terra está mais próxima do sol, o que acontece em janeiro, e a lua está mais longe.
No entanto, a órbita da Terra está muito perto de ser circular, então o tamanho aparente do sol não muda muito. Consequentemente, um eclipse anular também pode ocorrer em julho, se a lua estiver em seu apogeu. Se um eclipse ocorre quando a lua está no perigeu e aparece como uma "lua superlua" quando está cheia, você definitivamente não verá um eclipse anular, não importa a época do ano.
Quando ocorre um eclipse anular, a lua passa completamente na frente do sol, mas o sol não escurece completamente. Em vez disso, um anel de fogo é visível ao redor das bordas da sombra da lua, e essa luz do sol ilumina parcialmente o céu, criando uma espécie de crepúsculo fantasmagórico. Como o sol ainda é visível durante um eclipse anular, olhar diretamente para o eclipse é ainda mais perigoso do que olhar para um eclipse total.
Total vs. Eclipse anular
Quando você vê o diagrama de um eclipse solar total, você vê a sombra da lua, ou umbra, representada como um cone que se estreita até um ponto na superfície da Terra. A área dentro da umbra tem cerca de 160 quilômetros de diâmetro e qualquer pessoa dentro dela vê um eclipse total. O movimento combinado da lua e a rotação da Terra faz com que a umbra se mova em um caminho característico ao longo da superfície da Terra a uma velocidade entre 1.000 e 3.000 mph, dependendo latitude.
Se você examinar um diagrama de eclipse anular, verá a umbra focalizando a alguma distância acima da superfície da Terra. Os observadores ligados à Terra, que estão além deste ponto focal, não são lançados na sombra completa como durante um eclipse total. A luz do anel externo do sol - de onde o nome "anular" se origina - se estende além do ponto focal da umbra e ilumina a região além. A luz solar é reduzida, mas não se extingue, criando um efeito semelhante a uma densa cobertura de nuvens.
As pessoas são capazes de testemunhar a totalidade por não mais do que 7 minutos e meio antes que a umbra se mova para o leste. Uma vez fora da umbra, o espectador permanece na penumbra, ou sombra parcial, por um período mais longo. O que eles veem na penumbra é a sombra da lua bloqueando apenas uma parte do disco solar. Em contraste, um eclipse anular pode durar até 12 1/2 minutos. O tempo extra se deve ao menor tamanho aparente do disco lunar. Em virtude de seu tamanho menor, ele tem mais distância a percorrer em seu caminho através da face do sol.
Tipos de eclipses lunares
Em qualquer estação de eclipse, pelo menos um eclipse lunar ocorrerá duas semanas antes ou depois de um eclipse solar. Lembre-se de que os eclipses lunares acontecem quando a lua está cheia - ou seja, está na extremidade oposta de sua órbita - e a Terra passa entre ela e o sol. Os eclipses lunares podem ser parciais ou totais, mas nunca anulares. A Terra é muito grande em relação à lua para caber dentro do disco do sol, visto da lua.
A umbra da Terra tem 1,4 milhão de km de comprimento, o que é mais de três vezes a distância entre a Terra e a lua. Se você estivesse na lua, você veria a Terra bloqueando o sol, mas em vez de estar na escuridão total, você testemunharia algo muito estranho. Você veria a Terra banhada por um anel de luz vermelha. Esta é a luz do sol sendo desviada pela atmosfera da Terra. A luz solar de alta energia é completamente desviada, mas a luz vermelha é capaz de penetrar na atmosfera e é refratada, de maneira muito semelhante à luz que passa por um prisma.
Essa refração é a razão pela qual as pessoas se referem a um eclipse lunar como uma lua de sangue. A luz refratada iluminando a superfície lunar torna a lua uma cor vermelha fantasmagórica. Como o disco da Terra é muito maior do que o da lua, o período de totalidade durante um eclipse lunar pode durar até 1 hora e 40 minutos. Em ambos os lados da totalidade, o sol é parcialmente ocluído pela Terra por mais uma hora ou mais. Um eclipse lunar pode durar até seis horas, desde o momento em que o disco da Terra começa a ocultar a lua até o momento em que ela se afasta completamente.
Predizendo eclipses e o ciclo de Saros
As condições na superfície da Terra podem ser imprevisíveis, mas os movimentos da Terra e de todos os outros planetas não. Os cientistas catalogam esses movimentos e, se a sua área estiver prestes a sofrer um eclipse solar espetacular, você saberá disso anos antes do evento real.
Desde os tempos da Mesopotâmia, os astrônomos reconheceram que os eclipses ocorrem em ciclos de 18 anos (na verdade, 18 anos, 11 dias, 8 horas) chamados de ciclos de Saros. No final de um Saros, o sol assume a mesma posição em relação aos nós da lua que tinha no início do ciclo, e um novo ciclo de Saros começa. Eclipses em cada ciclo de Saros seguem o mesmo padrão do anterior, com pequenas mudanças devido a perturbações orbitais e outros fatores.
O fato de eclipses solares não ocorrerem na mesma parte da superfície da Terra em intervalos de 18 anos é devido à rotação da Terra. Ao levar isso em consideração, os astrônomos da NASA criaram um calendário de eclipses bom até o ano 3000.