12 diagramas que mudaram nossa compreensão do sistema solar

Por , em 20.03.2014

Vivemos uma época de espetaculares fotos astronômicas, de animação feita por computador para ilustrar conceitos e descobertas, mas até pouco mais de 50 anos atrás, estes recursos praticamente não existiam, e os estudiosos precisavam usar desenhos e diagramas para representar suas ideias.

Mesmo com um recurso tão parco, ideias e conceitos foram transmitidos e conseguiram mudar a maneira que vemos o mundo. No caso do sistema solar, podemos acompanhar a mudança das ideias e da posição do centro do universo até a compreensão de que somos parte de uma galáxia, um universo-ilha, entre centenas de bilhões de outras estrelas.

Acompanhe esta viagem pelo tempo e pelas ideias com estes doze diagramas, mostrando como a compreensão que tínhamos do sistema solar modificou-se nos últimos 1.600 anos:

Universo Geocêntrico de Ptolomeu

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A visão do universo de Claudius Ptolomeu é notável não pela originalidade, mas pelo tempo em que dominou a astronomia, entre astrônomos islâmicos e cristãos. O seu tratado de astronomia, Almagesto, adentrou o cenário astronômico no segundo século da Era Comum, e permaneceu como o texto padrão de astronomia pelos próximos 1.200 anos, enraizando o modelo geocêntrico nos pensadores medievais.

Mas Ptolomeu não foi o primeiro a pensar em um universo geocêntrico, que é conhecido também como Universo Aristotélico, por ter sido descrito por Aristóteles na sua obra De Caelo et Mundo, bem como nem todos os pensadores concordavam com a ordem proposta para os corpos celestes, mas o modelo ptolomaico foi o que mais durou.

O desenho acima não faz parte do Almagesto, ele é na verdade uma representação feita no século 16.

 Rotação e Rolamento de Nasīr al-Dīn Tūsī

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O filósofo, astrônomo, arquiteto, biólogo, químico, matemático, médico, cientista, teólogo e Marja Taqleed (Grande Aiatolá) do século 13, Khawaja Muhammad ibn Muhammad ibn Hasan Tūsī (1201 – 1274), mais conhecido como Nasir al-Din Tusi, ou simplesmente Tusi, era um adepto do modelo geocêntrico, como outros astrônomos de sua era, mas fez observações e previsões incrivelmente precisas sobre os movimentos planetários a partir do observatório recém-construído, Rasad Khaneh, no Azerbaijão.

Ele também propôs o par Tusi, um artifício geométrico para explicar os movimentos latitudinais dos planetas interiores. A ideia era que os planetas tinham um movimento de rotação dentro dos seus epiciclos circulares. Acredita-se que os escritos de Tusi influenciaram o monge Nicolau Copérnico, cerca de duzentos anos depois, uma vez que aquele usou argumentos similares aos de Tusi em suas críticas a Ptolomeu.

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Universo Heliocêntrico de Copérnico

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Nicolau Copérnico (1473-1543) é quem faz a mudança do universo geocêntrico para o heliocêntrico, apresentando uma imagem mais familiar, embora incompleta, do sistema solar.

Copérnico estava relutante em publicar suas ideias referentes ao universo heliocêntrico durante sua vida, mas elas eventualmente foram a fagulha para uma enorme revolução na astronomia.

As Estrelas Distantes de Thomas Digges

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Thomas Digges (1546 – 1596) fez a tradução das ideias de Copérnico para o inglês, e acabou acrescentando algumas próprias. O diagrama acima dá uma pista para uma das suas ideias, a de que o campo estrelado não era uma casca fixa, mas que infinitas estrelas existiam no universo a distâncias variáveis.

As Fases de Vênus, de Galileu

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Muitos dos diagramas que Galileu Galilei (1564 – 1642) colocou em seu Sidereus Nuncius (“Mensageiro Estelar”) davam suporte ao modelo heliocêntrico, ao demonstrar os movimentos de outros planetas.

Galileu observou que Vênus tinha fases, semelhantes a da lua, conforme a previsão de Copérnico – de que as fases dos planetas seriam visíveis a partir da Terra, uma vez que ambos orbitavam o sol.

Os Movimentos das Luas de Júpiter, de Galileu

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Por séculos, o conceito aristotélico de universo, de que os planetas giravam em torno da Terra, dominou, de forma que a observação de Galileu de que haviam corpos celestes orbitando Júpiter causou muita polêmica.

A ideia de que planetoides orbitassem qualquer outro planeta que não a Terra era tão radical que muitos astrônomos e filósofos se recusaram a acreditar que tal coisa fosse possível.

Curiosamente, as observações de Galileu foram confirmadas pelo astrônomo jesuíta Christopher Clavius, que acreditava no modelo geocêntrico. Clavius visitou Galileu, e a partir da conversa que teve com o gênio italiano, aceitou suas descobertas, mas manteve dúvidas sobre as montanhas na lua.

A Tentativa de Tycho Brahe de reconciliar o geocentrismo com o sistema copernicano

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Nem todo mundo aceitou prontamente o modelo heliocêntrico de Copérnico, e alguns astrônomos tentaram reconciliar as observações que comprovam o modelo copernicano com o modelo geocêntrico. O mais famoso entre estes astrônomos foi Tycho Brahe (1546 – 1601), que tentou combinar os cálculos geométricos de Copérnico com a filosofia do Universo Ptolemaico.

As teorias de Copérnico não estavam completamente de acordo com os dados disponíveis na época (algo que Kepler e Newton ajudaram a resolver, mais tarde), e Brahe acreditava que a Terra era muito lenta para se mover. No diagrama acima, é possível ver a proposta do sistema Tychoniano, no qual o sol ainda orbita a Terra, mas os outros planetas orbitam o sol.

O modelo de universo usando sólidos platônicos, de Kepler

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Johannes Kepler (1571 – 1630) foi um verdadeiro sucessor de Copérnico, e seu primeiro tratado astronômico, Mysterium Cosmographicum, era uma defesa do sistema copernicano.

Em uma tentativa de entender os movimentos dos planetas, Kepler voltou-se para os sólidos platônicos, criando uma maneira de descrever suas órbitas com poliedros tridimensionais uns dentro dos outros.

Kepler acreditava que, ao examinar estas formas, ele estaria percebendo os planos de Deus para o universo. O tratado chamou a atenção de Brahe, sob o qual Kepler trabalhou e desenvolveu uma de suas mais importantes observações.

A órbita elíptica de Kepler

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Mais tarde, Kepler desenvolveu suas leis do movimento planetário e acabou achando a elipse uma das possíveis formas para as órbitas dos planetas.

Utilizando os dados precisos de observações de Tycho Brahe, ele chegou a calcular 40 vezes (com fórmulas diferentes) a forma da órbita de Marte, antes de considerar a elipse.

Kepler descobriu que os planetas se moviam mais rápidos quando estavam mais próximos do sol, e o diagrama acima mostra seus cálculos e sugestões para as propriedades atrativas do astro-rei.

O Universo Mecânico de René Descartes

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Antes de Isaac Newton ter desenvolvido o cálculo e definido suas leis universais da gravidade, o filósofo e matemático René Descartes (1596 – 1650) propôs uma visão mecanicista do universo.

Descartes acreditava que Deus era um relojoeiro e que o universo operava como um relógio perfeito. Ele também acreditava que o universo era pleno e que não havia vácuo no espaço.

Os planetas se moviam em torno do sol, dizia Descartes, porque eram carregados por vórtices de matéria, não porque estivessem orbitando em um vácuo. As crenças de Descartes sobre o universo tiveram importância por algum tempo, até que a física newtoniana se estabelecesse.

A trajetória de um cometa, de Isaac Newton

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Foi Sir Isaac Newton (1642 – 1727) quem acabou removendo qualquer dúvida matemática de que a Terra orbitava o sol, através de suas leis da gravitação universal. No diagrama acima, adaptado de um feito por Newton, publicado em 1687 em seu Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, vemos o efeito da gravitação em um cometa que esteve visível entre 1680 e 1681, e que seguia uma órbita parabólica.

A descrição da gravidade feita por Newton explicava os cálculos de Kepler a respeito das órbitas elípticas, e também as teorias de Kepler sobre as propriedades “atrativas” do sol.

O mapa da Via Láctea, de William Herschel

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Conforme a nossa visão do sistema solar se tornava mais clara, a astronomia começou a se voltar em busca do lugar do nosso sistema solar dentro de uma galáxia maior. William Herschel (1738 – 1822) usou seu telescópio para mapear a forma de nossa galáxia, a Via Láctea, e estimar nossa posição dentro da mesma (o sol é o ponto mais escuro dentro daquele aglomerado).

Ao chegar a este ponto, estava estabelecido que a Terra orbitava o sol, e também fora reconhecido que nossa estrela também se movia. Saímos das órbitas circulares perfeitas de Aristóteles e conchas esféricas de estrelas que os astrônomos sustentavam como verdades por centenas de anos.

Na mente humana, o sistema solar finalmente se uniu a um universo muito maior, e diagramas como esse o mostravam como apenas mais um sistema em uma enorme vizinhança galáctica. [io9]

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