A distância do Sol à Terra muda ao longo do ano, mas não tem nada a ver com as estações do ano.

A distância do Sol à Terra muda ao longo do ano, mas não tem nada a ver com as estações do ano. Crédito da imagem: Alan Dyer/VW PICS/Universal Images Group via Getty Images

Periélio é um ponto na órbita de um corpo que circunda o sol que está mais próximo da estrela. A palavra vem do grego e significa literalmente ao redor (peri) do sol (helios). Afélio é o ponto em que um corpo em órbita está mais distante do sol.

As órbitas de corpos naturais no universo geralmente não são perfeitamente circulares, elas são elípticas. Algumas órbitas são ligeiramente elípticas (como um círculo um pouco achatado, ou, em termos astronômicos, uma órbita com baixa excentricidade), enquanto algumas parecem bastante achatadas (órbitas altamente excêntricas). 

O sol não fica ocioso no centro dessas elipses a igual distância de seus pontos mais distantes. Na verdade, ele segue sua própria órbita elíptica em torno do que é chamado de centro de gravidade (o baricentro) do sistema, o sol e os planetas em órbita. Este baricentro geralmente não é igual ao ponto central da elipse. Ele tende a ser um pouco deslocado em direção a um lado da elipse. Se você traçar uma linha através do baricentro para conectar os pontos mais distantes da órbita do corpo menor, uma parte da linha será mais longa (a ápsis) e outra será mais curta (a periapsis). O ponto onde o periapsis cruza com a órbita do corpo, é o periélio, o ponto mais próximo da órbita do corpo ao sol. (O ponto no final da apsis é o afélio).

Para alguns corpos, como todos os planetas do sistema solar, a diferença entre o periélio e o afélio é bastante insignificante. Para outros, muitos cometas e asteroides, por exemplo, a diferença pode ser enorme. 

Os satélites que orbitam o sol também possuem periélios, que são cuidadosamente projetados em relação ao objetivo da missão. A Parker Solar Probe da NASA , por exemplo, mergulha a apenas alguns milhões de quilômetros da superfície do sol, coletando dados sobre o ambiente inóspito de fogo lá. Mas depois recua para além da órbita de Vénus para "esfriar".

A missão European Solar Orbiter faz missões menos agressivas em direção à estrela, para apenas cerca de um terço de uma unidade astronômica (UA).

Uma unidade astronômica (UA) é a distância média entre a Terra e o Sol, que equivale a 149.597.870 quilômetros ou 92.955.807 milhas.

A razão para isso é que o objetivo da Solar Orbiter é tirar imagens do sol. Mesmo a essa distância, a espaçonave experimenta temperaturas de mais de 500 graus Celsius (mais de 900 graus Fahrenheit) e foi necessária muita engenharia inteligente para fazer uma câmera funcionar lá. 

PERIÉLIO DA TERRA

Um diagrama da órbita elíptica da Terra em torno do sol. Crédito da imagem: NOAA

O periélio da Terra ocorre no início de janeiro. A data exata muda porque o ano civil não corresponde perfeitamente à órbita da Terra. 

Em 2022, a Terra atingiu seu ponto mais próximo do Sol em 4 de janeiro, de acordo com Time and Date. Naquele momento, o planeta estava exatamente a 147.105.052 quilômetros do sol. Em 2024, a Terra atingirá o periélio em 3 de janeiro e estará um pouco mais distante do Sol, 147.100.632 km. O afélio de 2022 ocorre em 4 de julho com o planeta a 152.098.455 km de distância de sua estrela, segundo Time and Date. 

A diferença na distância da Terra ao Sol no periélio e no afélio é de cerca de 5 milhões de km. Isso é um pouco mais de 3% da distância média sol-terra. O efeito dessa variação sazonal no clima do planeta é insignificante; as estações da Terra são ditadas pela inclinação do eixo da Terra em direção ao plano orbital do planeta. 

COMO OS ASTRÔNOMOS DESCOBRIRAM O PERIÉLIO DA TERRA?

Johannes Kepler descobriu que os planetas têm órbitas elípticas. Crédito da imagem: Johannes Kepler/PD-US

 Como os astrônomos descobriram que existe algo como o periélio e o afélio? Eles perceberam que o sol era maior ou menor durante certos períodos do ano? A resposta é não. 

Edward Bloomer, astrônomo do Observatório Real de Greenwich, na Inglaterra, explica que essa descoberta tem mais a ver com a observação de órbitas de outros planetas.

“Por volta de 1604, Johannes Kepler ajustou um modelo de elipse da órbita de Marte às observações de Marte”, disse Bloomer. "Ele veio com a primeira lei do movimento planetário que afirma que os planetas orbitam o sol em uma elipse com o sol sendo o foco nesta elipse".

Houve outros indícios durante a Idade Média de que algo poderia estar errado com o sol, disse Bloomer. Rastrear o movimento do sol foi por milênios o modo padrão de cronometragem. O sol era o ponto focal da vida das sociedades antigas, e observadores atentos acabaram notando que o sol estava se comportando de maneiras estranhas. 

“Eles já estavam falando sobre a diferença entre o dia solar e o dia ideal, o valor médio disso”, disse Bloomer. "As coisas estavam correndo atrás e à frente, e que, como aprendemos mais tarde, é por causa das mudanças na velocidade com que a Terra orbita o Sol devido à natureza elíptica de sua órbita".

ANALEMA

O analema é a posição do sol ao meio-dia, observada de um único ponto ao longo do ano. Crédito da imagem: Giuseppe Donatiello

O que nossos ancestrais conseguiram descobrir foi o analema, o gráfico da posição do sol no céu ao meio-dia observado de um único ponto da Terra ao longo do ano. 

"O analema basicamente toma a forma da figura oito", disse Bloomer. "Mas os dois lóbulos não são iguais, tanto em altura quanto em largura. E se você conhece sua posição e observa o sol, a diferença nesse caminho pode ser traçada e permite medir a excentricidade da órbita e determinar seu periélio também".

PERIÉLIOS DE OUTROS PLANETAS

Todos os planetas do sistema solar têm órbitas bastante circulares, com diferenças relativamente minúsculas em sua distância do sol no afélio e no periélio. Vênus e Netuno seguem as órbitas mais circulares. A diferença na distância do Sol nesses dois pontos é de apenas 0,10 UA para Vênus, que orbita em média 0,7 UA da estrela. 

Para Netuno, em sua órbita ampla e distante em cerca de 30 UA, a diferença entre o periélio e o afélio é de 0,5 UA, de acordo com o Observatório Real de Greenwich. 

O planeta anão Plutão, por outro lado, tem uma órbita bastante achatada. Mercúrio, o planeta mais próximo do Sol, tem a órbita mais excêntrica, com a diferença entre a distância no periélio e no afélio sendo de 0,17 UA. Isso é bastante para Mercúrio, que orbita em média apenas 0,39 UA.

“São os efeitos gravitacionais de todos os outros corpos do sistema solar que afetam as formas das órbitas”, disse Bloomer. "Mas também os tamanhos, formas, velocidades e velocidades de rotação dos próprios objetos".

PRECESSÃO DO PERIÉLIO

Na Terra, periélio e afélio em um ponto coincidiram com o solstício de inverno e verão. Mas isso foi em 1246, de acordo com Time and Date. Devido a algo que é chamado de precessão orbital, há uma abertura gradual entre os solstícios e os periélios e afélios. No ano 6430, o periélio cairá no equinócio de março (20 de março), de acordo com Time and Date. 

A precessão orbital é essencialmente uma mudança gradual do ponto do periélio ao redor do sol. Como a oscilação de um pião, o ponto do periélio desliza em torno do baricentro a cada órbita subsequente. 

Os periélios de todos os planetas precessam, o que pode ser explicado principalmente pela teoria da gravidade de Isaac Newton como resultado da atração de todos os outros planetas e luas do sistema solar uns sobre os outros, de acordo com o Berkeley Lab. 

Há, no entanto, uma exceção que deu um pouco de dor de cabeça aos astrônomos, que é a precessão da órbita de Mercúrio. 

PRECESSÃO DO PERIÉLIO DE MERCÚRIO E A TEORIA DA RELATIVIDADE GERAL

Simplificando, a precessão da órbita de Mercúrio com base em cálculos newtonianos é mais lenta do que os astrônomos realmente observam (5.557 segundos de arco por século em comparação com os 5.600 segundos de arco reais por século), de acordo com o Berkeley Lab.

Várias propostas foram apresentadas no passado para explicar a discrepância, incluindo a existência de outro planeta, chamado Vulcano, ainda mais próximo do sol, disse Bloomer. Mas, eventualmente, a teoria da relatividade geral de Albert Einstein resolveu o enigma.

"Este foi um dos verdadeiros sucessos da estrutura relativista de Einstein", disse Bloomer. "Foi um dos três grandes testes da relatividade geral. Demorou uma década, mas ele conseguiu explicar o que o periélio de Mercúrio está fazendo sem precisar de mais nada no sistema".

PERIÉLIOS DE COMETAS E ASTEROIDES

Ao contrário das órbitas planetárias bastante circulares, cometas e asteroides tendem a seguir órbitas com excentricidades muito altas. Eles emergem dos confins do sistema solar, muito além da órbita de Netuno, depois passam pelo sol antes de desaparecer novamente por séculos. 

Devido às suas formas irregulares e tamanhos pequenos, esses corpos são muito mais suscetíveis às influências gravitacionais de planetas e outros corpos maiores do sistema solar, o que torna suas órbitas bastante irregulares. Seus periélios mudam significativamente de órbita para órbita e, às vezes, saem completamente do sistema solar, acelerados pela gravidade de Júpiter ou do próprio sol, disse Bloomer. 

Para os cometas, o período em torno do periélio (durante as órbitas em que conseguem mergulhar profundamente em direção ao centro do sistema solar) é o momento de sua maior glória. O calor do sol nas partes centrais do sistema solar derrete o gelo de que são feitos os cometas e desencadeia espetaculares liberações de gás que os observadores do céu observam com admiração como a marca registrada da cauda cometária. Depois de algumas semanas sob os holofotes, os cometas desaparecem apenas para retornar décadas ou séculos depois, se é que o fazem. 

O OUTRO "PERI"

Luas e satélites que orbitam principalmente outros corpos do sistema solar têm seus próprios pontos mais próximos de seu corpo pai. Para objetos que orbitam a Terra, esse ponto é chamado de perigeu. As luas e sondas de Júpiter ao redor do gigante gasoso chamam sua aproximação mais próxima de perijove.

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RECURSOS ADICIONAIS:

Leia o que Time and Date tem a dizer sobre o periélio e o afélio ou assista a este vídeo da Khan Academy explicando a precessão do periélio.

BIBLIOGRAFIA:

• NASA, Terra no Periélio https://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast04jan_1
• Museus Reais Greenwich, Dados do Sistema Solar https://www.rmg.co.uk/stories/topics/solar-system-data
• NASA, The Science: Mecânica Orbital https://earthobservatory.nasa.gov/features/OrbitsHistory/page2.php
• Park S. et al, Precessão do periélio de Mercúrio desde o alcance até a espaçonave MESSENGER, The Astronomical Journal, fevereiro de 2017 https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/aa5be2

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Referência:

PULTAROVA, Tereza. Perihelion: The sun up close. Space, Nova York, 07, abr. 2022. Referências. Disponível em: <https://www.space.com/what-is-perihelion>. Acesso em: 15, abr. 2022.

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.