Marés

Sabe, se Shakespeare fosse um astrônomo, ele teria dito "há uma maré nas questões do Universo, e em um mar cheio no qual nós estamos flutuando."

Ele estaria certo.

Você pode pensar em marés como as do oceano indo e vindo todo dia, mas na verdade o que os astrônomos chamam de marés são uma força sutil mas inexorável que literalmente moldou a maioria dos objetos do Universo.

E para entender marés, nós começamos com gravidade.

Gravidade é uma força, e ela se enfraquece com a distância. Um coisa importante para se notar é que nós medimos gravidade do centro da massa de um objeto, não da superfície.

A gravidade e a distância

Uma maneira de pensar no centro da massa de um objeto é a posição média em objeto em relação a toda sua massa.

Para uma esfera uniformemente distribuída, esse é o seu centro.

Agora, a não ser que você seja um astronauta, você está cerca de 6400 quilômetros do centro da Terra.

Se você ficar em pé, sua cabeça está alguns metros mais distante do Centro da Terra do que seus pés.

Já que a gravidade enfraquece com a distância, a força gravitacional da Terra na sua cabeça é um pouquinho menor que no seus pés.

Menor quanto? Meros 0,00005%.

E isso é muito pouco para você ao menos perceber.

Mas e se você fosse maior?

Bem, quanto mais alto você for, mais distante sua cabeça está do centro da Terra, e menor será a força que você irá sentir.

Se você tivesse, digamos, cerca de 300 quilômetros de altura, a força da gravidade iria diminuir cerca de 10% na sua cabeça.
Isso provavelmente seria suficiente para você perceber, se você não estivesse morrendo asfixiado, sabe, tendo 300 quilômetros de altura (rsrs).

Força de maré

Essa mudança na força da gravidade conforme a distância é o que os astrônomos chamam de força de maré.

Quando há um objeto massivo afetando outro objeto com sua gravidade, sua força de maré depende de diversos fatores.

Por um lado, depende de quão forte é a gravidade do primeiro objeto. Quanto maior a força da gravidade,  maior a força de maré será no objeto afetado.

Ela também depende de quão largo o objeto afetado é.

Quanto mais largo ele for, mais a força da gravidade do primeiro objeto mudará ao longo dele, e maior a força de maré.

Finalmente, depende de quão distantes o objeto afetado está do primeiro objeto.

Quanto mais distante o objeto afetado está, menor será a força de maré.

Marés dependem da gravidade, e se a gravidade é fraca, a força de maré também é.

O efeito geral da força de maré é esticar um objeto.

Você está aplicando uma força maior em uma extremidade do que na outra, então você está puxando mais em uma extremidade.

Isso irá esticá-lo!

E é aí que as forças de maré se tornam muito importantes.

Observe a Lua. Ela possui gravidade, mas bem menos que a Terra por ela é menos massiva.

Está a 380.000 km de distância, logo a força gravitacional que ela possui em você é bem pequena.

E você é bem pequeno comparado com a essa distância, alguns metros de distância entre sua cabeça e seus pés.

Mas a Terra é grande! Ela possui 13.000 km de diâmetro.

Isso significa que o lado da Terra voltado para Lua está 13.000 km mais perto da Lua que o outro lado da Terra.

Essa é uma distância bem grande, suficiente para marés se tornarem importantes.

Puxa para lá e puxa pra cá

O lado da Terra voltado para a Lua (High tide) é puxado mais fortemente pela Lua que a outro lado da Terra (low tide), então a Terra estica.
Ela se torna um pouquinho parecida com uma bola de futebol americano, como uma esfera com duas saliências, uma apontando para a Lua e outra na direção oposta.

Essa é provavelmente a coisa mais estranha a respeito das forças de maré.

Você pode esperar apenas uma saliência, no lado da Terra voltada para a Lua. Mas lembre-se, nós medimos a gravidade do centro dos objetos.

O lado da Terra voltado para a Lua sente uma atração maior na direção da Lua do que o centro da Terra, então ele é empurrado do centro da Terra.

Mas o lado afastado da Lua sente uma força mais fraca em direção da Lua do que o centro da Terra.

Isso significa que o centro da Terra está se distanciando do lado mais distante.

Isso é exatamente igual se o lado mas distante estivesse sendo se afastando do centro, e é por isso que você tem duas saliências em lados opostos da Terra.

A força de maré portanto é mais forte nos lados da Terra que estão olhando voltados e oposto a Lua, e a mais fraco na metade do caminho entre esses dois lados.

Boa parte da Terra é coberta por água, e a água responde a essa mudança de força, esse alongamento.

A água se acentua onde a força de maré é mais forte, nos lados opostos da Terra.

Se houver uma praia em algum desses lugares, a água irá cobri-la, e nós dizemos que a maré está alta.

Se a praia está onde a força de maré é baixa, a água será puxada de lá, e será maré baixa.

Mas espere um pouco: A Terra está girando!

Se você você está na parte de Terra voltada para a Lua, você está na maré alta.

Seis horas depois, um quarto do dia, a rotação da Terra lhe girou para o lugar onde a maré está baixa.

Seis horas depois a maré está alta novamente, e depois de outras seis horas a maré está baixa pela segunda vez naquele dia.

Finalmente, um dia depois que você começou, você está de volta a maré alta de novo.

E é por isso que nós temos duas marés altas e duas marés baixas todos os dias.

Geralmente falando, as marés fazem com que o nível do mar aumente e diminua cerca de um ou dois metros, todo dia.

A propósito, a parte sólida da Terra pode se acentuar também.

Não tão fluído como a água, mas ela pode mover.

A força de maré estica a parte solida da Terra cerca de 30 centímetros.

Se você apenas sentar na sua casa durante o dia inteiro, você se move para cima e para baixo essa quantidade... duas vezes!

A rotação da Terra possui outro efeito.

O atraso no fluxo da água significa que a água não consegue responder instantaneamente a força de maré da Lua.

A rotação da Terra na verdade varre a concentração de água para frente ao longo da Terra.

Então imagine: a concentração perto da Lua é na verdade um pouco a frente da linha da Terra com a Lua.

Essa concentração possui massa; não muita, mas um pouco. Já que ela possui massa, ele tem gravidade, e isso atrai a Lua.

Ela empurra a Lua um pouco para frente em sua órbita, como empurrar a coleira de um cachorro, acelerando.

A Lua responde a esse empurrão indo em uma órbita mais alta.

A Lua está na verdade se afastando da Terra.

A taxa de recessão da Lua foi medida e é algo entorno de alguns centímetros por ano, quase a mesma velocidade que suas unhas crescem.

Agora perceba: a Lua possui gravidade.

Assim como a concentração está puxando a Lua, a Lua está puxando a saliência de volta, diminuindo-a.

Por causa da fricção com o resto da Terra, essa desaceleração das concentrações está desacelerando a própria rotação da Terra, fazendo o dia mais longo.

O efeito é pequeno, mas também é mensurável.

Ok, vamos mudar um pouco de perspectiva. Tudo que eu disse sobre o efeito de maré da Lua na Terra funciona de maneira inversa também.

A Lua sente a maré da Terra e ela é bem forte porque a Terra é mais massiva e possui mais gravidade que a a Lua.

Assim como a Terra, há duas concentrações na Lua. Uma voltada para a Terra e outra oposta.

Muito tempo atrás, a Lua estava mais perto da Terra, e rodando rapidamente.

As concentrações de maré da Lua, não se alinhavam com a Terra, e a gravidade da Terra puxava-os, diminuindo a rotação da Lua e a distanciando da Terra.

Travamento de maré

Conforme ela se distanciava, o tempo que ela demorava para orbitar a Terra aumentou: Seu período orbital ficou mais longo.

Eventualmente, o alongamento da rotação da Lua equiparou com o tempo que ela levava para girar entorno da Terra. Quando isso aconteceu, o eixo da concentração apontou diretamente para a Terra.

Por isso que a Lua apenas mostra um lado para nós! Ela gira uma vez por mês e da uma volta entorno de nós uma vez por mês.

Se ela não girasse nada, no período de um mês veríamos a superfície lunar completa.

Mas já que ela gira uma vez por mês, nós apenas vemos um lado.

Isso é chamado de travamento de maré, e funcionou em quase todas as grandes luas no sistema solar: Marés do seu planeta local equiparou a rotação e seu período orbital.

Todas essas luas mostram o mesmo lado voltado para seu planeta!

Agora espere um pouco.

Se a Lua tem gravidade, que causam marés, e é a causa principal de todos esses fenômenos, e o Sol? É ainda maior que a Lua!

Marés dependem das gravidade de um objeto, e sua distância dele, O Sol é bem mais massivo que a Lua, mas bem mais longe.

Esses dois efeitos em grande parte se cancelam, e quando você faz o calculo, você descobre que a força de maré do Sol na Terra é apenas a metade da Lua.

A maneira que a força de maré do Sol e da Lua interagem depende da suas geometrias, que muda conforme a Lua nós orbita.

Na Lua Nova, a Terra, Lua e Sol estão em uma linha.

A força de maré da Lua alinha com a do Sol, reforçando-a.

Isso significa que nós temos uma maré extra alta e uma maré extra baixa na Terra.

Nós chamamos ela de maré de primavera.

Quando a Lua está no seu primeiro quarto, a concentração de maré da Lua está em 90° do Sol: Maré alta da Lua sobrepõe maré baixa do Sol.

Nós temos uma maré um pouco mais baixa, e uma maré baixa ou pouco mais alta.

Nós as chamamos de marés mortas.

O padrão repete quando a Lua está cheia: a Lua, Terra e Sol se alinham novamente, e nós temos a maré de primavera.

Uma semana depois a lua se movimentou, e nós temos marés mortas novamente.

Não apenas isso, a Lua orbita a Terra em uma elipse.

Quando ela está mais perto nós sentimos um efeito mais forte.

Se isso acontecer em uma Lua Nova ou Lua Cheia, nós sentimos um efeito ainda maior com as marés de primavera.

Isso é chamado de marés '"proxigean", e podem causar inundações em áreas baixas.

A não ser que você viva na costa, eu aposto que você não tinha ideia que marés eram tão complexas!

Ondas são universais. Elas funcionam em qualquer lugar que tenha gravidade.

Se duas estrelas orbitam uma a outra, cada uma levanta uma maré na outra.

Assim como a Terra e a Lua, que podem desacelerar sua rotação e aumentar sua distância.

Muitos planetas orbitando outras estrelas podem estar trancados pela maré a essas estrelas.

Perto de buracos negros, onde a gravidade é incrivelmente intensa, as marés são tão fortes elas iriam te puxar igual chiclete em uma linha longa e fina.

Astrônomos chamam esse efeito espagueteficação (Não é sacanagem rsrs).

Resumindo

Hoje você aprendeu que marés são causadas pela mudança da força de gravidade conforme a distância.

O poder da força de maré de um objeto depende da gravidade do objeto, e o tamanho e a distância do segundo objeto.

Marés criam duas concentrações em um objeto, criando duas marés altas e duas marés baixas por dia na Terra.

Maré desaceleraram a rotação da Terra, afastou a Lua da Terra, e prendeu a rotação e a órbita da Lua fazendo que a Lua sempre possui um lado voltado para nós.

Então. Maré vai. Maré vem. E, afinal, eu consigo explicar-las. E agora você também :)

Continuação:

Sistema Solar

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