Os planetas são um grupo dinâmico e, ao longo do ano, vistos da Terra, esses corpos celestes parecem não apenas se mover no céu, mas também brilhar e esmaecer.

Vênus e a lua crescente, conforme visto em julho de 2018. Crédito da imagem: NASA / Bill Dunford

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A distância de um planeta da Terra é provavelmente o fator mais significativo que rege seu brilho aparente. Em outubro passado, por exemplo, Marte brilhava mais forte do que Júpiter, em grande parte graças ao fato do Planeta Vermelho estar tão perto da Terra quanto estará até 2035. Em contraste, Marte agora está afundando no céu poente do oeste, caindo mais profundamente no clarão do brilho crepuscular, pois a Terra e Marte estão praticamente em lados opostos do sol.

Mas o brilho geral de um planeta também é afetado por sua distância do sol, que determina a intensidade da luz do sol iluminando sua superfície. Quando os dois planetas mais brilhantes, Vênus e Júpiter, aparecem próximos um do outro em nosso céu (como eles farão em 30 de abril de 2022), examine-os através de um telescópio e você notará que o disco de Vênus parecerá muito mais deslumbrante do que o de Júpiter, em parte porque está mais perto de nós, mas principalmente porque também está mais de sete vezes mais perto do sol.

Outro fator é o tamanho do planeta em questão. Marte, por exemplo, é apenas cerca de duas vezes maior que a nossa lua, então, à medida que se afasta, tende a diminuir o brilho mais rápido do que um planeta visivelmente maior como Vênus o faria. 

Um fator menos óbvio é a fase do planeta, a parte de seu hemisfério iluminado pelo sol voltada para a Terra. Os dois planetas mais próximos do Sol do que a Terra, Mercúrio e Vênus, os chamados planetas "inferiores" - exibem um ciclo completo de fases, assim como nossa lua. Enquanto isso, Marte parece significativamente giboso em torno da época da quadratura, ou seja, 90 graus a oeste ou leste do sol. Júpiter e Saturno, em contraste, mostram apenas um efeito giboso ligeiro, principalmente por causa de suas distâncias muito maiores da Terra e do sol. 

Ainda outro fator a considerar é a refletividade ou albedo do planeta. Este fator depende da superfície do planeta, incluindo áreas claras e escuras que podem girar para dentro e para fora do campo de visão. Em comparação com os outros planetas, Vênus tem um albedo muito alto de cerca de 70%, graças ao seu manto de nuvens altamente refletivas. Compare isso com a nossa lua, que - pode surpreendê-lo - é um refletor bastante pobre: no espectro visível, reflete apenas 12% da luz que a atinge, absorvendo o resto. 

Uma fórmula 'iluminadora'

Ao calcular o brilho de um planeta, já observamos que a primeira consideração é sua distância do sol. Para isso, devemos utilizar a lei do inverso do quadrado, que afirma que uma quantidade física especificada é inversamente proporcional ao quadrado da distância da fonte de luz. Portanto, a 60 centímetros de distância, uma vela parece ter apenas 1/4 do brilho que tem a 30 centímetros. Em 91cm, parece 1/9 mais brilhante, em 121cm 1/16 e assim por diante. É uma lei que afeta muito a natureza, não apenas a luz e outras formas de radiação, mas também a gravidade.

O próximo fator, a distância que o planeta está de nós, mais uma vez deriva da lei do inverso do quadrado. Quanto mais próximo um planeta está de nós, maior ele aparece em tamanho aparente. E sua área de superfície aparente aumenta correspondentemente com o quadrado de seu diâmetro. Em meados de setembro, Marte estará a 245 milhões de milhas (395 milhões de quilômetros) da Terra e terá um minúsculo disco de 3,5 segundos de arco. Compare isso com 27 de agosto de 2003, quando Marte estava a uma distância recorde de 34,6 milhões de milhas (55,7 milhões de km) de distância e parecia 25,1 segundos de arco de diâmetro.

A lua minguante vista da Estação Espacial Internacional em maio de 2021. Crédito da imagem: NASA

Passando por uma fase

Os impactos dos efeitos de fase são mais complicados de calcular. Para a lua, qualquer um pode ver que quanto mais perto da fase cheia, mais brilhante ela aparece. 

Mas considere Vênus, que tem uma cobertura de nuvens praticamente uniforme e se move ao redor do Sol em uma órbita quase circular. Portanto, seu brilho depende quase inteiramente de sua distância da Terra e de sua fase. Portanto, quando Vênus está muito perto da conjunção inferior (o ponto em que o planeta passa entre a Terra e o Sol), ele se aproxima rapidamente do nosso planeta e, à medida que sua fase diminui, seu disco parece crescer substancialmente. 

O planeta atinge seu maior brilho (cerca de magnitude -4,9) quando aparece como um crescente, aproximadamente 25% iluminado, e chegando cerca de 36 dias antes e depois da conjunção inferior. Chamamos isso de "maior extensão iluminada" de Vênus, um meio-termo entre a quantidade de seu disco que é iluminado e seu tamanho aparente. Embora seja apenas um crescente estreito, vemos mais Vênus na área total iluminada por segundo de arco quadrado do que em qualquer outro momento.

Vênus chegará a este ponto em sua aparição noturna atual em 3 de dezembro, quando brilhará quase três vezes mais forte do que agora e seu disco parecerá quase 3,5 vezes maior!

No entanto, é uma história diferente para Mercúrio, um planeta de composição semelhante à lua. Na verdade, seu albedo é um pouco menor que o da lua, com apenas 11%. Apesar do fato de que este planeta veloz oscila perto de nós na conjunção inferior, a quantidade de luz solar refletida que vemos dele é menor porque aparece como um crescente. Assim, como a lua, Mercúrio é mais brilhante quando "cheio", quando está no lado oposto do Sol visto da Terra. 

Em seu livro "The Solar System and Back" (Doubleday, 1970), o falecido grande escritor de ficção científica Isaac Asimov errou ao declarar no primeiro capítulo que Mercúrio e Vênus estão "ambos em seu estágio mais brilhante no estágio crescente". É verdade para Vênus, mas não para Mercúrio!

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Referência:

RAO, Joe. What makes a planet look bright? It's complicated. Space, 14, jul. 2021. Disponível em: <https://www.space.com/planet-apparent-brightness-factors-for-skywatching>. Acesso em: 14, jul. 2021.