Modelo Conceitual do Horizonte para Estudo das Fases Lunares
É uma representação simplificada de uma vista do céu, especificamente da projeção do Sol e da Lua no plano vertical do horizonte.
Imagine-se no Hemisfério Sul, olhando para o norte. Com o oeste à esquerda e o leste à direita, você verá um céu complexo e incompreensível. Foi então criada essa visão simplificada do horizonte e das estrelas no plano vertical, conforme mostra a Figura 1 abaixo:
Figura 1: Modelo conceitual de horizonte com o Sol ao pôr do sol e a Lua em um momento especial de lua nova entre três e quatro dias, exibindo um ângulo de separação superior a 45 graus.
Fonte: Autor
É uma ferramenta que nos ajuda a compreender as posições relativas do Sol e da Lua durante o ciclo lunar.
Ajuda-nos a responder a uma questão importante: Como é que o ângulo de separação entre o Sol e a Lua afeta as fases da Lua?
Aqui estão as etapas para usar o Modelo Conceitual do Horizonte:
Orientação: O observador (neste caso você) deve estar voltado para o ponto cardeal norte.
Observações Diárias: Observe a Lua no mesmo horário todos os dias, de preferência ao horário do nascer solar ou ao ocaso solar, observe a Lua crescendo ou diminuindo a área iluminada pelo sol.
Movimento da Lua: Com o passar do tempo, você notará que a Lua se move no sentido horário de oeste para leste em relação ao horizonte e ao Sol.
Comece a observar: Comece alguns dias depois da lua nova, por volta das 18h, quando a lua está se afastando do Sol. A porção iluminada da superfície da Lua visível da Terra aumentará.
Após o ápice da Lua Cheia, a porção iluminada da superfície lunar começa gradualmente a diminuir, marcando o início da fase minguante. Nesse período, a Lua se desloca no céu em direção ao Sol, e passa a nascer cada vez mais tarde, até que quando se aproxima do momento especial do quarto minguante ela irá nascer próximo a meia noite. Por isso, para observá-la durante essa fase, é necessário buscá-la no céu nas primeiras horas da manhã, próximo ao nascer do sol.
Movimento contínuo das fases da lua
Para nós, observadores do Hemisfério Sul, ela sempre se move no sentido horário ao redor da Terra.
A cada momento, a porção iluminada da superfície da Lua que vemos da Terra muda. Isso acontece porque a lua gira em torno da Terra.
Podemos pensar em fases infinitas da lua porque a mudança é constante. A lua vai de “lua nova” (quando não conseguimos ver nenhuma parte da face visível não iluminada) até “lua cheia” (quando a face visível está totalmente iluminada).
Momentos Especiais das Fases Lunares
Imagine que a Lua possui quatro momentos especiais em seu ciclo de fases representados pelo modelo conceitual do horizonte, conforme mostra a Figura 2.
O momento especial da lua cheia ocorre quando a lua está mais distante do sol (quase 180 graus) (3).
O momento especial da lua nova é quando a lua está mais próxima do sol (perto de 0 graus) (1).
Quando o sol nasce e a lua está no meio do céu (a cerca de 90 graus de distância), é o momento especial da lua quarto minguante (4).
Quando o sol se põe, vemos a lua também no meio do céu (novamente a cerca de 90 graus), que é o momento especial da lua quarto crescente (2).
Figura 2: Na representação conceitual do horizonte à esquerda, o sol nasce no horizonte leste e à direita o sol se põe no horizonte oeste. A garota no centro do modelo olha para o norte cardeal.
Fonte: Autor
Fases da Lua e Luz Solar
As fases da lua aparecem porque a lua é iluminada pelo sol em diferentes ângulos, determinando assim diferentes fases numa órbita que executa ao redor da Terra, num sentido horário para observadores situados no hemisfério Sul ou em observadores situados acima do polo sul geográfico.
Imagine que a lua é como uma bola no espaço. Uma parte dela está sempre iluminada pelo sol, enquanto a outra parte fica na sombra do próprio corpo, pois todo o seu corpo não pode ser iluminado pelo sol.
Dia e noite na lua:
Assim como na Terra, a lua tem dia e noite.
Quando olhamos para a parte iluminada da lua, essa parte da lua é dia; quando olhamos para a parte não iluminada, a sombra da própria lua, essa sombra é noite. Pois todos os corpos estão sempre metade iluminados.
Observe o terminador:
A Linha que divide o dia e a noite é a linha que separa o lado iluminado do lado não iluminado da lua.
Para os observadores do Hemisfério Sul, ela se move de oeste para leste no sentido horário devido à translação lunar ao redor da Terra.
Com o tempo, a linha do terminador atravessa lançando novas perspectivas observacionais sobre crateras e outras estruturas lunares destacando suas características, o que pode ser explorados por observações telescópicas. Abaixo descrevemos alguns dos acidentes lunares mais famosos na Figura 3.
Figura 3: Algumas características do terreno lunar visto do hemisfério sul da Terra.
Fonte: Software Virtual Moon Atlas 6.0
Agora que você sabe um pouco mais sobre a Lua, vamos aprender como ela se move pelo espaço com a Terra e o Sol!
Movimento da lua
A rotação e translação da lua:
Assim como a Terra, a Lua tem dois movimentos importantes:
Rotação: Ele gira em torno de si mesmo como um pião.
Tradução: descreve a órbita ao redor da Terra, como uma dança no espaço.
O que há de especial na Lua é que esses dois movimentos ocorrem simultaneamente. À medida que a lua orbita a Terra, ela também orbita a si mesma.
Isso significa que sempre vemos a mesma face da Lua vista da Terra. É como se ela sempre nos mostrasse o mesmo lado.
Ciclo lunar:
O tempo que a Lua leva para orbitar a Terra uma vez é chamado de período sideral. Este período é de 27,3 dias, medido em relação a estrelas distantes.
A Lua completa um ciclo repetindo dois momentos especiais consecutivos de Lua Nova, conhecidos como ciclo sinódico. Este ciclo é de 29,5 dias.
A diferença entre esses dois ciclos é porque, durante a translação da Lua, a Terra também gira em torno do Sol. Isso significa que a Lua leva mais tempo para retornar à mesma posição em relação à Terra e ao Sol, como acontece em nosso novo momento de Lua Nova.
Figura 4: Duração do período sinódico: A diferença entre este período e o período sideral se deve ao fato de que durante a translação lunar, a Terra também se move no espaço ao redor do Sol, o que faz com que a Lua demore mais tempo (cerca de 2,2 dias) para retornar à sua posição relativa em relação à Terra. A mesma posição do Sol, ou seja, a mesma fase, como a fase da lua nova, completando o ciclo da fase lunar.
Fonte: Oliveira Filho e Saraiva, <http://astro.if.ufrgs.br/lua/lua.htm>.
Movimento de Libração lunar:
Às vezes, ao longo de vários dias de observações, podemos observar um ligeiro balançar da Lua , notável quando acompanhamos por exemplo algum acidente visível da Lua se aproximando da borda ou se afastando, ou ainda subindo ou descendo, este balançar chamamos de libração.
Imagine a lua dançando ligeiramente para cima e para baixo em ambos os lados (leste e oeste), e você poderá observar características na superfície da lua, como o Mare Crisium se afastando ou se aproximando da borda da lua.
Esta dança observada na libração significa que podemos ver um pouco mais do lado oculto da Lua, cerca de 8% a mais.
As duas principais razões para este movimento são:
A velocidade angular da translação da Lua em torno da Terra é ligeiramente maior do que a sua rotação quando passa pelo ponto mais próximo da Terra (perigeu), e quando passa pelo ponto mais distante (apogeu), a velocidade angular é ligeiramente menor. Isso faz com que a superfície visível oscile na direção leste-oeste.
O eixo de rotação da Lua é ligeiramente inclinado em relação à perpendicular ao plano de sua órbita ao redor da Terra. Por exemplo, isso faz com que seus acidentes lunares oscilem para o norte e para o sul, fazendo com que o Mare Crisium oscile para o norte e para o sul.
Segui um gif mostrando como fica o preenchimento dos dados observacionais da lua e a posição relativa do Sol e da Lua no modelo do horizonte.
https://youtu.be/Pfy0WS0OorU
