DESTAQUE

Vênus não é o vizinho mais próximo da Terra

Por
26 de Março de 2019
Ilustração
Créditos: Getty imagens

Pense rápido: qual planeta está mais próximo da Terra? Pergunte a um astrônomo ou a um mecanismo de busca na internet e provavelmente você ouvirá que, embora a situação mude com frequência, Vênus é o mais próximo quando a média é calculada ao longo do tempo. 

Vários sites educacionais, como o The Planets e o Space Dictionary, publicam a distância entre cada par de planetas e todos mostram que Vênus está mais próximo da Terra em média. Eles estão todos errados. A literatura da NASA  até nos diz que Vênus é “nosso vizinho planetário mais próximo”, o que é verdade se estamos falando sobre qual planeta tem mais aproximação da Terra, mas não se quisermos saber qual planeta é o mais perto, em média.

Acontece que, por algum fenômeno de descuido, ambiguidade ou pensamento coletivo, os divulgadores de ciência disseminaram informações baseadas em uma suposição falsa sobre a distância média entre os planetas. Usando um método matemático que concebemos, determinamos que, quando calculados ao longo do tempo, o vizinho mais próximo da Terra é, na verdade, Mercúrio.

Essa correção é relevante para mais do que apenas os vizinhos da Terra. A solução pode ser generalizada para incluir quaisquer dois corpos em órbitas aproximadamente circulares, concêntricas e coplanares. Usando um método mais preciso para estimar a distância média entre dois corpos em órbita, descobrimos que essa distância é proporcional ao raio relativo da órbita interna. Em outras palavras, Mercúrio está mais próximo da Terra do que Vênus, porque ele orbita o Sol mais de perto. Além disso, Mercúrio é o vizinho mais próximo, em média, de cada um dos outros sete planetas do sistema solar.

 

Simples, mas errado

Para calcular a distância média entre dois planetas, os planetas e outros sites assumem que as órbitas são coplanares e subtraem o raio médio da órbita interna, r 1 , do raio médio da órbita externa, r 2 . A distância entre a Terra (1 unidade astronômica do Sol) e Vênus (0,72 UA) sai para 0,28 UA. A tabela na parte inferior do artigo mostra a distância calculada entre cada par de planetas usando esse método.

Embora pareça intuitivo que a distância média entre cada ponto em duas elipses concêntricas seria a diferença em seus raios, na realidade essa diferença determina apenas a distância média dos pontos mais próximos das elipses. De fato, quando a Terra e Vênus estão em sua aproximação mais próxima, sua separação é de aproximadamente 0,28 UA - nenhum outro planeta se aproxima da Terra. Mas com a mesma frequência, os dois planetas estão mais distantes, quando Vênus está do lado do Sol oposto à Terra, a 1,72 UA de distância. Podemos melhorar o cálculo falho, calculando a média das distâncias da abordagem mais próxima e mais distante (resultando em uma distância média de 1 UA entre a Terra e Vênus), mas encontrar a verdadeira solução requer um pouco mais de esforço.

 

Uma melhor abordagem

Para capturar com mais precisão a distância média entre os planetas, criaram o método do ponto de círculo. O PCM trata as órbitas de dois objetos como circulares, concêntricas e coplanares. Para nosso sistema solar, é uma suposição bastante razoável: os oito planetas têm uma inclinação orbital média de 2,6 ° ± 2,2 °, e a excentricidade média é de 0,06 ± 0,06. Um objeto em uma órbita circular mantém a velocidade constante, o que significa que, durante um período suficientemente longo, é igualmente provável que esteja em qualquer posição nessa órbita. Considera-se a posição de um planeta em um dado momento como uma distribuição probabilística uniforme em torno de um círculo definido pelo raio orbital médio, como mostrado na figura 1a. A distância média entre dois planetas pode, portanto, ser descrita como a distância média de cada ponto no círculo c 2, definido por r 2 , para cada ponto no círculo c 1 , definido por r 1 .

Figura 1. (a) A distribuição probabilística uniforme dos dois corpos em órbita circularmente, com orbital raio  1 e  2 . (b) A simetria radial é usada para simplificar a distância média entre as distribuições.

Devido à simetria rotacional, a distância média d de um determinado ponto em c 2 para cada ponto em c 1 é a mesma para qualquer outro ponto escolhido em c 2 . Portanto, d também é equivalente à distância média de um único ponto em c2 para cada ponto em c1 , como mostrado na figura 1b. Pode ser determinado integrando a distância ponto a ponto em torno de c 1 , como simplificado na equação 1, que define o PCM:

 
onde E ( x ) é uma integral elíptica do segundo tipo. As distâncias médias entre pares de planetas determinados pelo PCM são incluídas na tabela. Vênus é em média 1.14 UA da Terra, mas Mercúrio é muito mais próximo 1.04 AU.

 

Figura 2. Uma simulação de um ano terrestre de órbitas pelos planetas terrestres começa a revelar que Mercúrio (cinza ) tem a menor distância média da Terra (azul) e é mais frequentemente o vizinho mais próximo da Terra. Uma execução mais longa da simulação pode ser vista no YouTube . Além disso, o geocientista  planetário  David Rothery realizou uma simulação do sistema solar para o programa de rádio  Mais ou Menos, da BBC, e obteve resultados semelhantes .

A partir do PCM, nota-se que a distância entre dois corpos orbitantes é mínima quando a órbita interna está no mínimo. Essa observação resulta no corolário whirly-dirly (nomeado após um episódio do desenho animado Rick e Morty): Para dois corpos com órbitas aproximadamente coplanares, concêntricas e circulares, a distância média entre os dois corpos diminui à medida que o raio da órbita interna diminui. É claro a partir deste corolário, e da tabela, que Mercúrio (raio médio orbital de 0,39 UA), não Vênus (raio médio de 0,72 UA), é o planeta mais próximo da Terra, em média. Na verdade, Mercúrio é o planeta mais próximo de Netuno. (E sim, também de Plutão: embora o corolário não funcione tão bem para o planeta anão, com sua inclinação orbital de 17° e excentricidade de 0,25, seu vizinho mais próximo também é Mercúrio.) 

 

Validação da simulação

Foi realizada uma simulação para confirmar o corolário whirly-dirly, usando uma biblioteca Python chamada PyEphem para traçar as posições de todos os oito planetas do sistema solar por 10.000 anos. Uma animação ilustrando a simulação é mostrada na figura 2. Após cada 24 horas de tempo simulado, o programa registra as distâncias entre cada par de planetas.

Na tabela há uma lista das distâncias médias medidas ao longo dos 10 milênios e comparadas com os resultados do PCM e do método tradicional. Os resultados da simulação diferem dos números falhos em até 300%, mas eles se desviam dos números de PCM em menos de 1%. A Figura 3 compara os resultados de ambos os métodos com a simulação da distância média entre Netuno e os outros sete planetas.

Figura 3. O método de ponto-círculo (pontos azuis) calcula a distância média de Netuno para os outros sete planetas com muito mais precisão do que o método usado por sites como os planetas (amarelo). Os valores são comparados com  os obtidos a partir da simulação do sistema solar de 10 000 anos. Crédito: Greg Stasiewicz e Flourish
   

O melhor que se pode dizer é que ninguém criou um conceito como o PCM para comparar órbitas. Com as suposições certas, PCM poderia ser usado para obter uma estimativa rápida da distância média entre qualquer conjunto de corpos em órbita. Talvez possa ser útil para estimar rapidamente os relés de comunicação via satélite, para os quais a intensidade do sinal cai com o quadrado da distância. De qualquer forma, pelo menos se sabe agora que Vênus não é nosso vizinho mais próximo - e que Mercúrio é de todo mundo.

 

Uma comparação das distâncias médias (em unidades astronômicas) entre planetas, obtidas por meio de simulação, o método de ponto-círculo e o método comum usado por vários sites educacionais. Os resultados do PCM estão muito  mais próximos dos da simulação, demonstrando corretamente que o Mercury é o vizinho mais próximo de todos os outros planetas.

Sobre o Estudo: Tom Stockman é doutorando na Universidade do Alabama em Huntsville (UAH) e assistente de pesquisa de pós-graduação no Laboratório Nacional de Los Alamos (LANL). Gabriel Monroe é engenheiro mecânico de pesquisa no Centro de Desenvolvimento de Pesquisa de Engenheiros do Exército dos EUA (ERDC). Samuel Cordner é engenheiro mecânico na NASA. As opiniões expressas neste artigo não representam necessariamente as opiniões de UAH, LANL, ERDC, NASA ou dos EUA. Os autores gostariam de agradecer a Michael Barton da ai solutions, que usou o software de astrodinâmica FreeFlyer para validar de forma independente os resultados da simulação; Andrew Heaton, da NASA, pela validação de resultados e percepções interessantes; e Paul Fabel, da Universidade do Estado do Mississippi, por valiosas e divertidas discussões sobre o assunto.

Fonte: Artigo publicado por Physicstoday  DOI: 10.1063 / PT.6.3.20190312a

Veja Mais:

Híbridos de alienígenas com humanos vivem entre nós?

Realizado com grande sucesso o XXIV Congresso Brasileiro de Ufologia

Sonda da NASA descobre que água viaja pela superfície da Lua

Tom DeLonge anuncia sua série ufológica no canal History

Grupo de pesquisadores diz ter encontrado pirâmides em Rondônia

Pumapunku foi construída com geopolímeros artificiais, comprova novo estudo

Documento da Força Aérea Brasileira relata avistamento de UFO em Campo Largo

Já está no ar a Edição 266 da Revista UFO. Aproveite!

Março de 2019

Fomos visitados