A órbita de todo planeta é uma elipse

Como órbita, entende-se o movimento, ou trajetória, que um astro realiza em torno de outro. Muito já se especulou sobre a dinâmica da órbita dos planetas, e uma das teorias mais aceitas é aquela desenvolvida por Johannes Kepler, expoente das chamadas “Teorias de Kepler”, o qual desenvolveu três grandes leis mais gerais, e estudos posteriores importantes para o conhecimento da física dos astros.

Kepler foi um astrônomo e matemático de origem alemã, tendo contribuído com fórmulas e leis gerais que explicam o funcionamento do movimento dos planetas, bem como de sua translação e, ainda, sobre a própria órbita destes.

A primeira grande Lei de Kepler afirma que “a órbita de qualquer planeta do sistema solar é elíptica, com o Sol em um de seus focos”, o que explica as dinâmicas planetárias teoricamente e na prática.

As Leis de Kepler

Johannes Kepler foi um importante cientista nascido na Alemanha em 1571 e falecido em 1630, tempo no qual desenvolveu relevantes teorias científicas, especialmente sobre a dinâmica dos planetas.

Segundo Johannes Kepler, a órbita de todo planeta é uma elipse

Johannes Kepler foi um cientista alemão que estudou a dinâmica dos planetas (Foto: depositphotos)

Formado em Matemática, demonstrou profundo interesse em Astronomia, tendo logo aderido ao pensamento de Copérnico sobre o Heliocentrismo, em contraponto ao Geocentrismo predominante.

Sua inquietação principal, enquanto cientista, era em compreender os meios pelos quais os planetas mantinham sua órbita ao redor do Sol, teoria sobre a qual ele estava convencido, e que motivou seus estudos. Kepler desenvolveu três importantes leis, sendo elas a Primeira Lei de Kepler, também conhecida como Lei das órbitas elípticas, sobre a qual cunhou-se o conceito de que “o planeta em órbita em torno do Sol descreve uma elipse em que o Sol ocupa um dos focos”.

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Ainda, a Segunda Lei de Kepler, quando o pesquisador afirma que “a linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais”, tendo ficado essa lei conhecida como Lei das áreas. E ainda, a Terceira Lei de Kepler, a qual também é chamada de Lei dos períodos, tendo ele acerca desta lei afirmado que “os quadrados dos períodos de translação dos planetas são proporcionais aos cubos dos semieixos maiores de suas órbitas”.

Outras contribuições de Kepler

Com isso, de modo amplo, as leis de Kepler descrevem as formas pelas quais ocorrem os movimentos dos planetas ao redor do Sol, bem como de satélites ao redor de planetas. As contribuições científicas de Kepler não se pautaram apenas no campo da Astronomia, já que seus estudos e descobertas foram expandidos também para outras áreas.

No campo do estudo dos astros, especificamente, as contribuições de Kepler auxiliaram no desenvolvimento de telescópios mais potentes, combinando lentes e estudos óticos com base em cálculos matemáticos. Kepler auxiliou também no campo da Medicina, especificamente em relação aos tratamentos de visão, tendo defendido a tese de que as imagens se formam na retina, e não no cristalino, como era a ideia predominante naquela época.

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A órbita dos planetas é uma elipse

Há um tempo, na antiguidade, a humanidade não imaginava que os planetas vagavam “soltos” no espaço, mas que estes estavam presos em superfícies que os transportavam, inclusive, girando-os. Surgiram, no contexto, ideias inovadoras, inclusive aquela defendida por Nicolau Copérnico de que a Terra não era o centro do universo (Geocentrismo), mas sim que existia um sistema no qual o Sol era o centro, teoria esta chamada de Heliocentrismo.

Para Kepler, os planetas desenvolviam um movimento elíptico, com órbitas influenciadas pelo Sol

O movimento elíptico possibilitou a explicação da existência de estações do ano (Foto: depositphotos)

Copérnico, apesar dos avanços feitos, ainda não explicava como os planetas ficavam suspensos no espaço, acreditando que realmente existiam esferas transparentes os segurando. Essa ideia foi refutada por Kepler, o qual também era defensor do Heliocentrismo, mas para o qual, os planetas se moviam livremente pelo espaço, movidos por alguma força. Para Kepler, os planetas desenvolviam um movimento elíptico, estando suas órbitas diretamente influenciadas pelo Sol.

Essa teoria foi um evento inovador para o campo dos estudos astronômicos. Com a ideia de que os planetas são esféricos, não se imaginava que sua órbita fosse, na verdade, uma elipse. Uma elipse é o espaço geométrico dos pontos de um plano, onde as distâncias entre dois pontos fixos desse plano têm uma soma constante.

Descobrindo as dinâmicas planetárias

Ela pode ser entendida ainda como a interseção de um cone circular reto e um plano que o corta em todas as suas geratrizes (segmento de linha com uma extremidade no vértice do cone e a outra na curva que envolve a base deste). Assim, através de conceitos matemáticos, Kepler conseguiu explicar a forma da órbita dos planetas, o que tornou possível o conhecimento sobre outras características das dinâmicas planetárias.

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Através disso, foram estipulados que, sendo a órbita dos planetas sempre uma elipse, ela terá um ponto mais próximo, denominado de periélio, e um ponto mais afastado, denominado de afélio. No caso da elipse, a soma das distâncias até os focos é constante (r + r’ = 2a). Neste caso, “a” representa o semieixo maior.

Cálculos e observações

Já no caso dos planetas, o semieixo maior é a distância média do Sol até o planeta. Sendo a órbita dos planetas, e não um círculo, entende-se que a distância da Terra em relação ao Sol varia conforme o tempo, sendo que a velocidade da Terra ao entorno do Sol não é sempre a mesma. Desta forma, para se conhecer a velocidade média da Terra ao entorno do Sol, deve-se considerar a distância média da Terra em relação ao Sol, bem como o tempo gasto pelo planeta para que consiga dar uma volta ao entono do Sol.

Através de cálculos e observações, Kepler conseguiu perceber vários aspectos importantes sobre as dinâmicas dos astros, rompendo com conceitos que estavam consolidados quando acreditava-se que a órbita dos planetas era circular. Compreender as leis de Kepler, especialmente sobre a órbita dos planetas ser uma elipse, auxilia na compreensão da diferença de incidência de luz solar nas várias partes do planeta, bem como a possibilidade da existência de estações do ano.

As leis de Kepler vieram para contribuir com o conhecimento em seus diversos campos, desde a Astronomia até as aplicações mais simples e cotidianas, mesmo quando destituídas de teorias.

 

Referências

» MECÂNICA do Sistema Solar. Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo. Disponível em: http://astroweb.iag.usp.br/~dalpino/AGA215/NOTAS-DE-AULA/MecSSolarII-Bete.pdf. Acesso em 15 dez. 2017.

» RIFFEL, Rogemar A. Introdução à Astrofísica: as leis de Kepler. Disponível em: http://w3.ufsm.br/rogemar/fsc1057/aulas/aula5_kepler.pdf. Acesso em 15 dez. 2017.

Sobre o autor

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Mestre em Geografia e Graduada em Geografia pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), Especialista em Neuropedagogia pela Faculdade Alfa de Umuarama (FAU) e em Educação Profissional e Tecnológica (São Braz).