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Física na Veia

Júpiter e Saturno estarão "coladinhos" no céu hoje. Entenda o fenômeno!

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Dulcidio Braz Jr

Dulcidio Braz Jr. é físico pelo Instituto de Física "Gleb Wataghin" (IFGW) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), onde atuou como pesquisador no Departamento de Eletrônica Quântica antes de perceber que seu caminho era o da educação. É pioneiro no Brasil no ensino de relatividade, quântica e cosmologia para jovens estudantes do final do ensino médio e início do curso superior. Hoje, além de professor, é autor de materiais didáticos e faz questão de dizer que, aqui no blog, é professor e aluno em tempo integral --enquanto ensina, também aprende.

21/12/2020 13h52Atualizada em 22/12/2020 17h42

Se você gosta de observar o céu, deve ter percebido que nos últimos dias, próximo ao horizonte oeste, logo depois que o Sol se põe, dois pontinhos luminosos de aparência estelar aparecem bem próximos um do outro. E, com o passar dos dias, esta aproximação vem se acentuando, tornando os pontinhos cada vez mais "coladinhos" no céu. Sabe quem são eles? São os dois maiores planetas do Sistema Solar, Júpiter e Saturno, que apesar de gigantes, vistos a olho nu daqui da Terra, são meros pontinhos luminosos.

Veja logo abaixo uma animação com simulações do céu, lado oeste, aqui para a minha cidade (São João da Boa Vista, interior de São Paulo), entre os dias 15 de dezembro de 2020 e 1 de janeiro de 2021 por volta das 19h22min. Note que, até o dia 21 de dezembro de 2020, exatamente hoje, os dois pontinhos aproximam-se visualmente. A partir daí, separam-se cada vez mais.

Que fique bem claro, como disse acima e reitero, trata-se de uma aproximação meramente visual. Na prática, Júpiter está hoje a cerca de 887 milhões de quilômetros da Terra enquanto Saturno, mais longe ainda, a aproximadamente de 1620 milhões de quilômetros daqui.

O mais legal desta história é que exatamente hoje, 21 de dezembro, Júpiter e Saturno estarão em máxima aproximação visual para um observador na Terra. Portanto, todos temos hoje uma excelente oportunidade de observar a olho nu esta curiosa e rara conjunção em que os dois planetas gigantes, vistos daqui da Terra, estarão quase sobrepostos, formando praticamente um único e bem brilhante ponto no céu.

Pela proximidade com o Natal, muita gente com tendência sensacionalista já está chamando o fenômeno de estrela de Natal ou estrela de Belém. Nada a ver! Este "encontro" planetário não guarda nenhuma relação com a data natalina.

O que, de fato, está acontecendo?

Para entender o fenômeno, temos que sair do referencial terrestre e voar para o espaço, olhando o Sol e os planetas do Sistema Solar de longe. Para não ficarmos apenas na imaginação, gerei uma imagem online pelo www.solarsystemscope.com que mostra a posição real dos planetas Terra, Júpiter e Saturno hoje, 21 de dezembro de 2020. Os astros, nesta imagem, estão propositalmente fora de escala.

A proposta didática da imagem é evidenciar as posições relativas dos astros e não os seus tamanhos reais.

Visão do espaço - Dulcidio Braz Jr/Física na veia - Dulcidio Braz Jr/Física na veia
Terra, Júpiter e Saturno vistos de uma posição privilegiada do espaço
Imagem: Dulcidio Braz Jr/Física na veia

Você nota algo peculiar nas posições relativas da Terra, de Júpiter e de Saturno na simulação acima? A resposta esta na próxima ilustração onde traço a irresistível linha reta que é capaz de unir os três astros, ainda que de forma imaginária.

Visão do espaço - Dulcidio Braz Jr/Física na veia - Dulcidio Braz Jr/Física na veia
Terra, Júpiter e Saturno, vistos de uma posição privilegiada do espaço, estão praticamente numa mesma linha!
Imagem: Dulcidio Braz Jr/Física na veia

Fica claro pela imagem acima que a Terra e os planetas Júpiter e Saturno estão praticamente alinhados! Concorda? Mas o que significa, na prática, os três astros estarem praticamente alinhados?

Vamos raciocinar juntos? Estamos na Terra. E, para um observador fixo na Terra, Júpiter e Saturno estão praticamente na mesma linha de visada, ou seja, podem ser vistos praticamente numa mesma direção, com Saturno, mais distante da Terra, passando por trás de Júpiter, dando a ilusão de que estão próximos no firmamento. Incrível, não?

Este fenômeno de alinhamento da Terra com Júpiter e Saturno, o que chamamos em Astronomia de conjunção, é raro. E isso se deve ao tempo que cada um dos três planetas leva para dar uma volta ao redor do Sol. A Terra, sabemos, demora um ano para completar uma revolução em torno do Sol. Mas Júpiter e Saturno demoram bem mais. Podemos estimar o período de revolução dos dois planetas usando como ferramenta a Terceira Lei de Kepler mostrada logo a seguir.

Terceira Lei de Kepler - Dulcidio Braz Jr/Física na veia - Dulcidio Braz Jr/Física na veia
Terceira Lei de Kepler
Imagem: Dulcidio Braz Jr/Física na veia

Note, pela expressão, que quanto maior o valor da grandeza "a" que representa a distância média do planeta ao Sol, maior será o seu período de revolução "T". Mas o que Kepler descobriu, de forma genial, é que o quadrado do período (T²) é proporcional ao cubo (a³) da distância média planeta Sol. Desta forma, k = T²/a³ terá sempre o mesmo valor para qualquer corpo que orbite o Sol, como a Terra, Júpiter e Saturno, por exemplo.

Se tomarmos a distância média Sol-Terra como sendo a = 1 UA (1 Unidade Astronômica, aproximadamente 149,6 milhões de quilômetros), teremos para o nosso planeta T = 1 ano terrestre. A partir daí, se soubermos o valor da distância "a" de cada um dos dois outros planetas, poderemos calcular para eles o valor do período orbital (T).
Pesquisando no Google, descobrimos rapidinho que a distância média Sol-Júpiter é de 5,2 UA e a distância média Sol-Saturno mede 9,6 UA. Desta forma, podemos escrever:

Para Júpiter:

Período de Júpiter - imagem maior - Dulcidio Braz Jr/Física na veia - Dulcidio Braz Jr/Física na veia
Período de Júpiter
Imagem: Dulcidio Braz Jr/Física na veia

Para Saturno:

Cálculo do período orbital de Saturno - Dulcidio Braz Jr/Física na veia - Dulcidio Braz Jr/Física na veia
Cálculo do período orbital de Saturno
Imagem: Dulcidio Braz Jr/Física na veia

Descobrimos, pelos cálculos acima, que Júpiter demora quase 12 anos para completar uma volta no Sol enquanto Saturno leva quase 30 anos para completar uma revolução na nossa estrela. Neste post, se for do seu interesse, calculo o período de revolução de Marte ao redor do Sol usando esta mesma Lei de Kepler e abordo o tema conjunções Terra-Marte.

De posse dos períodos de revolução da Terra, de Júpiter e de Saturno, se hoje Terra-Júpiter-Saturno estão alinhados, daqui a um ano, em 2021, a Terra estará no mesmo ponto da sua órbita ao redor do Sol pois terá dado uma volta completa ao redor dele. Mas Júpiter terá dado aproximadamente 1/12 da sua volta no Sol e Saturno apenas 1/30. Não haverá alinhamento.

Em 2022, mais um ano adiante, na mesma data, a Terra terá completado mais uma nova volta no Sol e, portanto, estará de novo no mesmo lugar na sua órbita. Mas, em relação a 2020, Júpiter terá dado 2/12 de volta no Sol enquanto Saturno apenas 2/30. E assim por diante. É claro que um alinhamento não precisa ocorrer sempre com os três planetas na mesma posição orbital, o que torna os "encontros" menos raros. Mas, mesmo assim são raros.

E tem uma outra "pimentinha" neste assunto que não podemos deixar de fora: as órbitas dos planetas do Sistema Solar não estão contidas exatamente num mesmo plano. Desta forma, mesmo que os três planetas (Terra, Júpiter e Saturno) pareçam alinhados de determinado ponto de vista, pensando em três dimensões, eles nunca estarão exatamente numa mesma linha. E, por conta disso, a cada conjunção, Júpiter e Saturno podem ficar um pouco mais ou um pouco menos "grudadinhos" no céu.

A conjunção de hoje está sendo chamada de Grande Conjunção dada a grande aproximação aparente entre os dois planetas gigantes gasosos. Estima-se que a última vez em que isso aconteceu foi na Idade Média. Logo, embora possamos ver outras conjunções entre Júpiter e Saturno o longo das nossas vidas, aproximação aparente assim tão acentuada entre os dois astros não veremos outra vez pois só deve ocorrer alguns séculos adiante.

Por isso, se o céu colaborar, a oportunidade de observar alinhamento quase tão perfeito assim é imperdível e única!

Ontem, 20 de dezembro, até tentei observar o fenômeno. Mas as nuvens aqui na minha região me impediram. Vamos torcer para hoje termos céu limpo, pelo menos no horizonte oeste. Mas o dia amanheceu ainda mais nublado do que ontem e as perspectivas de observação para mim são bem pequenas.

Com telescópio a experiência será bem diferente!

Quando olhamos planetas ao telescópio, pelo fato do telescópio ter campo visual bem fechado, vemos quase sempre um planeta de cada vez. No entanto, pela proximidade visual de Júpiter e Saturno, ao telescópio, dependendo da ocular usada, vai dar para ver os dois astros juntos, dentro do campo visual do equipamento. E ambos acompanhados dos seus maiores satélites naturais ou luas se assim preferir chamar. Confira abaixo simulação que fiz no Stellarium mostrando como poderia ser a visão da conjunção Júpiter-Saturno de hoje por um telescópio C11 da Celestron com ocular de 23 mm. É quase uma pose para uma foto de família!

Visão pelo telescópio C11 - Dulcidio Braz Jr/Física na Veia - Dulcidio Braz Jr/Física na Veia
Simulação de como Júpiter, Saturno e seus maiores satélites podem ser vistos por um telescópio C11 com uma ocular de 26 mm
Imagem: Dulcidio Braz Jr/Física na Veia

Solstício

Hoje, não podemos nos esquecer, também é solstício de verão no hemisfério sul da Terra. O Sol nasceu num ponto do horizonte correspondente ao seu máximo deslocamento sul (ou à direita do ponto cardeal leste). Para nós, habitantes do hemisfério sul do planeta azul, começa oficialmente o verão. Para o hemisfério norte, de forma simétrica, tem início a estação do inverno.

Neste post explico melhor porque temos quatro estações no ano e neste outro mostro curiosa montagem fotográfica que fiz do nascer do Sol em solstícios e equinócios consecutivos ao longo de um ano inteiro mostrando de forma inequívoca que o Sol não nasce todo dia no mesmo ponto do horizonte mas faz, ao longo do ano, uma verdadeira "dança" ao redor do ponto cardeal leste.

Boas observações do céu! Um excelente verão que está só começando!

Mas ainda estamos em plena pandemia. Logo, é sempre bom lembrar que, antes de tudo, temos que ter cuidado para não nos contaminarmos nem passarmos adiante este vírus traiçoeiro!

Abraço do prof. Dulcidio! E Física e Astronomia na veia!