Meteorologistas, oceanógrafos e atiradores são responsáveis por essa deformação.

Créditos da imagem: Anton Balazh / Shutterstock

A Terra pode parecer uma esfera, mas na verdade é um "esferóide achatado" - o planeta é ligeiramente esmagado, tornando a circunferência do equador maior do que a circunferência através dos polos. Nuvens, correntes oceânicas e mísseis de longo alcance se comportariam de maneira diferente se a Terra fosse perfeitamente esférica.

Esta protuberância existe por causa de uma força criada pela rotação da Terra. Como resultado, uma pessoa no equador está a mais de 20 quilômetros do centro da Terra do que uma pessoa no Polo Norte. Essa diferença é mais do que o dobro da distância entre o nível do mar e o topo do Monte Everest, mas em escala planetária, essa protuberância é virtualmente imperceptível. Boyd Edwards, um físico da Universidade Estadual de Utah em Logan, disse que é aproximadamente o equivalente a uma única camada de fita adesiva ao redor de uma bola de vôlei esférica.

A Terra está tão perto de ser esférica que os físicos às vezes a tratam como tal em seus modelos, disse Edwards. Mas esta simplificação pode causar erros significativos ao calcular o movimento na superfície da Terra.

Em um artigo publicado em agosto no American Journal of Physics, Edwards e seu irmão John Edwards, um cientista da computação que também está no estado de Utah, demonstram como a forma esferoidal da Terra afeta o movimento ao imaginar uma Terra que é completamente lisa e coberta por gelo sem fricção e perguntando o que aconteceria se você atirasse em um disco de hóquei em sua superfície.

Um jogador de hóquei em uma Terra esférica

Imagine que um jogador de hóquei em algum lugar de Portugal atira um disco diretamente para o norte a cerca de 160 quilômetros por hora. Para onde irá o disco? Da perspectiva do jogador, o disco se move para o norte primeiro.

Esta imagem mostra a trajetória de um disco em uma Terra esférica lisa e sem atrito ao longo de 31 horas da perspectiva de alguém na Terra. O disco foi originalmente lançado para o norte a cerca de 160 km/h. Crédito da imagem: Reproduced from "Forces and conservation laws for motion on our spheroidal Earth," American Journal of Physics 89, 830 (2021), with the permission of the American Association of Physics Teacher

Então, em uma esfera giratória, a força centrífuga, uma força externa que surge da rotação, empurra o disco em direção ao equador. Depois de viajar cerca de 50 milhas ao norte, o disco inverte sua direção e começa a se mover para o sul.

Ao mesmo tempo, a força Coriolis, outra força que surge em sistemas rotativos, impulsiona o disco para o oeste. Parte do motivo é que, conforme a Terra gira, os objetos mais próximos do equador se movem mais rápido do que os objetos mais próximos dos polos, uma vez que esses pontos precisam viajar mais para completar uma órbita no mesmo período de tempo. (É semelhante como um atleta em uma pista externa tem que correr mais rápido para acompanhar um corredor em uma pista interna.) Conforme o disco viaja para o sul, a terra abaixo dele se move mais rápido para o leste, então o disco parece se mover para o oeste.

Além disso, conforme o disco se aproxima do equador, ele se afasta do eixo de rotação da Terra e, para conservar o momento angular, diminui a velocidade com que se move para o leste. É a mesma razão pela qual um patinador artístico gira mais rápido com os braços dobrados e mais devagar com os braços estendidos. Essa desaceleração empurra ainda mais o disco para o oeste.

Conforme o disco viaja para o sudoeste, ele acelera até cruzar o equador, ponto em que começa a desacelerar, conforme a força centrífuga o puxa de volta para o equador novamente. O disco vai tão ao sul quanto a Argentina, exatamente tão abaixo do equador quanto seu ponto mais alto acima dele, antes de retornar ao norte. O disco continuará a ziguezaguear entre os hemisférios norte e sul enquanto se move para o oeste.

Um jogador de hóquei em uma Terra esferoidal

A trajetória do mesmo tiro em uma Terra esferoidal mostra o disco circulando a Espanha e Portugal ao longo de 19 horas. Crédito da imagem: Reproduced from "Forces and conservation laws for motion on our spheroidal Earth," American Journal of Physics 89, 830 (2021), with the permission of the American Association of Physics Teacher

Em uma Terra esferoidal, a força centrífuga e a gravidade se cancelam, deixando apenas a força de Coriolis afetar o movimento do disco. A força de Coriolis é o que dá aos furacões e ciclones seu movimento circular, e o disco se comporta de maneira semelhante, girando no sentido horário enquanto paira perto da Espanha e Portugal.

O disco se moveria de maneira diferente se o jogador de hóquei começasse em um local diferente e jogasse o disco em uma direção diferente, e você pode brincar com diferentes pontos de partida neste software de visualização desenvolvido pelos autores do artigo. Mas esses exemplos mostram o efeito profundo que a forma da Terra tem no movimento em sua superfície.

Boyd Edwards disse que a forma esferoidal da Terra tem implicações para a aviação, meteorologia, oceanografia e outros campos, uma vez que a força de Coriolis afetará o movimento, mas a força centrífuga não.

"Mas, mais importante, acho que é fundamental para nós entendermos tudo o que há para entender sobre a nossa Terra", disse ele. "Este é o único planeta em que provavelmente viveremos."

Nota do Editor: O American Journal of Physics é publicado pela American Association of Physics Teachers, uma sociedade membro do American Institute of Physics. Inside Science é uma publicação editorial independente do American Institute of Physics.

Este artigo foi publicado originalmente em Inside Science. Leia o original aqui.

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Referência:

SULLIVAN, Will. The Earth's Equatorial Bulge Shapes the Planet's Physics. Inside Science, 12, out. 2021. Disponível em: <https://www.insidescience.org/news/earths-equatorial-bulge-shapes-planets-physics>. Acesso em: 19, out. 2021.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.