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    Asteróides, Cometas e Meio Interplanetário

Asteróides

    Além dos planetas e de seus satélites, o sistema Solar contém um grande número de objetos menores, mas interessantes.

    Há milhares de asteróides e cometas que são nossos conhecidos e, sem dúvida, muitos outros que desconhecemos. A maioria dos asteróides gravitam entre Marte e Júpiter. Alguns (e.g. 2060 Quirão) estão bem mais afastados. Há também asteróides cujas órbitas os levam mais próximos do Sol do que da Terra (Ate, Ícaro, Hefestos). A maioria dos cometas têm órbitas altamente elípticas, e passam a maior parte de suas vidas nas regiões exteriores do sistema Solar, raramente passando próximo ao Sol.

    A distinção entre cometas e asteróide é um tanto controvertida. A principal diferença, parece, é que os cometas possuem órbitas mais voláteis e mais elípticas. Mas, há casos ambíguos, tais como o 2060 Quirão (também conhecido como 95 P/ Quirão) e o 3200 Phaethon e os objetos do Cinturão de Kuiper, que parecem ter alguns aspectos de ambas as categorias.

    Os asteróides são às vezes chamados de planetas menores ou planetóides. Rochas muito pequenas que gravitam ao redor do Sol são às vezes chamadas de meteoritos para distingui-las dos asteróides maiores. Quando um corpo penetra a atmosfera da Terra, ele é aquecido até se tornar incandescente, e a estria visível que ele deixa no céu é conhecida como meteoro.  Os fragmentos desse corpo que conseguem chegar à superfície da Terra são chamados de meteoritos.

    Milhões de meteoros de brilho suficiente para serem observados atingem nosso planeta a todo momento (chegando a centenas de toneladas de material). Apenas uma pequena fração alcança a superfície da Terra sendo a maior parte queimada na atmosfera. Os poucos que chegam até nós são nossa principal fonte de informações sobre o resto do sistema Solar.

    Finalmente, o espaço entre os planetas não está abSolutamente vazio. Ele contém uma grande quantidade de poeira microscópica e gás, assim como radiações e campos magnéticos.

    Cometas

    Diferentemente dos outros pequenos corpos do sistema Solar, os cometas são conhecidos desde a antiguidade. Há registros chineses do Cometa de Halley datados de pelo menos 240 a.C. A famosa tapeçaria Bayeux, que comemora a Conquista Normanda da Inglaterra, em 1066, retrata o aparecimento do Cometa Halley.

    Até o presente, 878 cometas foram catalogados e suas órbitas calculadas, pelo menos aproximadamente. Desses, 184 são cometas periódicos (períodos orbitais inferiores a 200 anos); alguns dos cometas restantes, sem dúvida, são também periódicos, mas suas órbitas não foram determinadas com suficiente precisão para se ter certeza.

    Os cometas são às vezes chamados de "bolas de neve suja" ou "pelotas de barro congelado". Eles são uma mistura de gelos (água e gases congelados) e poeira que, por alguma razão, não se coalesceram em planetas quando o sistema Solar foi formado. Isso os torna interessantes como amostras da história pregressa do sistema Solar.

    Quando eles estão próximos ao Sol e ativos, os cometas têm várias partes distintas:

Cometa

Cometa no céu

    Os cometas são invisíveis, exceto quando estão próximos do Sol. A maioria dos cometas tem órbitas extremamente excêntricas, que os levam para além da órbita de Plutão; estes são vistos uma única vez e depois desaparecem por milênios. Somente os cometas de períodos curtos e intermediários (como o Cometa Halley) permanecem dentro da órbita de Plutão por uma fração significativa de suas órbitas.

    Com as repetidas passagens pelo Sol, a maior parte do gelo e gás do cometa evapora-se, deixando um objeto rochoso semelhante a um asteróide. Um cometa cuja órbita o leve próximo do Sol poderia ou colidir com um dos planetas ou ser ejetado para fora do sistema Solar em virtude de uma maior aproximação (especialmente com Júpiter).

    Sem dúvida, o mais famoso dos cometas é o Cometa de Halley mas o Shoemaker-Levy 9 foi o grande "astro" por uma semana, no verão de 1994 ao atingir Júpiter.

Colisão do cometa Shoemaker-Levy 9 com Júpiter

    Uma chuva de meteoros às vezes ocorre quando a Terra passa através da órbita de um cometa. Algumas ocorrem com grande regularidade; a chuva de meteoros Perseida ocorre todos os anos, entre 9 e 13 de agosto, quando a Terra passa através da órbita do Cometa Swift-Tuttle. O Cometa Halley é a fonte da chuva Orionida de outubro.

    Muitos cometas são primeiro descobertos por astrônomos amadores.

    O Cometa Halley

    Em 1705 Edmund Halley previu, usando as mais novas leis de Newton formuladas à respeito do movimento, que o cometa visto em 1531, 1607 e 1682, retornaria em 1758 (o que foi, infelizmente, após seu falecimento). O cometa retornou realmente como o previsto e foi, posteriormente, nomeado em sua honra.

    O período médio da órbita do Halley é de 76 anos mas não se pode calcular as datas de seus reaparecimentos simplesmente adicionando 76 anos a partir de 1986. A força gravitacional de atração dos planetas maiores altera o período orbital de revolução para revolução. Efeitos não-gravitacionais (tais como a reação dos gases quentes durante a sua passagem perto do Sol) também se fazem importantes, mas menores, em alterar a órbita. Entre os anos de 239 a.C. e 1986 d.C., o período orbital (medido no período de 40 dias para cada passagem perihelion) tem variado de 76,0 anos (em 1986) a 79,3 anos (em 451 e 1066). (As passagens mais próximas do Sol na época de Jesus são 11 a.C. e 66. Nenhum desses eventos aconteceu durante a vida de Jesus).

    A órbita do Halley é retrógrada e inclinada 18 graus à eclíptica. E, como todo cometa, muito exêcntrica.

Cometa Halley Órbita do cometa Halley

    Ao contrário do que se esperava, o núcleo do Halley é muito escuro: Seu albedo é em torno de apenas 0.03 fazendo-o ser mais escuro que o carvão e um dos objetos mais escuros do sistema Solar.

    A densidade do núcleo do Halley é muito baixa: aproximadamente 0.1gm/cm3 indicando que ele é provavelmente poroso, talvez por que há muita sujeira remanescente depois dos gelos se evaporarem.

    O Halley é quase único dentre os cometas, por ser grande, ativo e ser bem definido, com uma órbita regular. Isto o fez um alvo relativamente fácil para Giotto e outros, mas pode não ser uma representação dos cometas em geral.

    O Cometa Halley retornará no ano de 2061.

    O cinturão Kuiper e a nuvem de Oort

    Cálculos orbitais cuidadosos feitos em 1950 por Jan Oort indicam que uma "nuvem" imensa (agora chamada de Nuvem Oort) de até um trilhão ou mais de cometas, fazem órbita em torno do Sol muito longe da órbita de Plutão de aproximadamente 30.000 AU até um ano-luz ou mais. Esta é a origem dos cometas de longo período.

    A nuvem Oort pode ser avaliada por uma fração significante de massa do sistema Solar, talvez tanto quanto ou mais que Júpiter. (Isto é altamente especulativo, entretanto, não sabemos quantos cometas existem lá, nem qual o tamanho deles).

Nuvem Oort

    O cinturão de Kuiper é uma região atrás da órbita de Netuno aproximadamente 30 a 100 AU do Sol, contendo vários corpos menores gelados. Ele é agora considerado a origem de cometas de períodos curtos.

    Ocasionalmente, a órbita do objeto do Cinturão Kuiper será perturbada por interações dos planetas gigantes de modo a causar a travessia da órbita de Netuno. Ele irá então, muito provavelmente, ter um encontro bem de perto com Netuno sendo enviado para fora do sistema Solar ou em uma órbita que atravesse aqueles ou outros planetas gigantes, ou mesmo em um sistema Solar desconhecido.

    Curiosamente, parece que os objetos da Nuvem Oort foram formados mais perto do Sol do que os objetos do Cinturão Kuiper. Objetos menores formados perto de grandes planetas teriam sido expulsos do sistema Solar através de encontros gravitacionais. Aqueles que não escaparam totalmente, formaram a distante Nuvem Oort. Objetos menores formados mais afastados, não tiveram tais interações e continuaram como Cinturão Kuiper.

    Vários objetos do Cinturão Kuiper têm sido descobertos recentemente, incluindo o QB1 1992 e o SC 1993. Eles pareciam ser pequenos corpos gelados iguais a Plutão e Triton (mas menores).

    É estimado que existem pelo menos 35.000 objetos no Cinturão Kuiper maiores que 100 km de diâmetro, os quais são muitas centenas de vezes o número de objetos de tamanho similar no principal cinturão asteróide.

Cinturão Kuiper

    O Chiron é de longe, o maior objeto conhecido deste tipo. Ele tem aproximadamente 170 Km de diâmetro, 20 vezes maior que o Halley. Se ele alguma vez for perturbado em uma órbita que aproxima do Sol, ele será um cometa verdadeiramente espetacular.

    Acredita-se que Tritão, Plutão e sua lua Caronte são meramente os exemplos maiores de objetos do Cinturão Kuiper.

    Mas estas são mais do que curiosidades distantes. Eles são quase certos de serem remanescentes originais da nebulosa da qual todo o sistema Solar foi formado. Suas composições e distribuições têm lugar importante nos modelos da evolução mais antiga do sistema Solar.

    Asteróides

    Conhecemos hoje mais de 600 asteróides. Várias centenas mais são descobertos a cada ano. Há, sem dúvida, centenas de milhares de outros desses corpos que são muito pequenos para serem vistos da Terra. Conhecemos 26 asteróides com diâmetro superior a 200 km. Nosso inventário dos grandes asteróides é agora bastante completo:

     provavelmente conhecemos 99% dos asteróides com diâmetros acima de 100 km. Desses, na faixa de 10 a 100 km, catalogamos cerca da metade. Mas conhecemos muito poucos asteróides menores - talvez existam perto de 1 milhão de asteróides com diâmetro de 1 km.

    A massa total de todos os asteróides é inferior à da Lua.

Exemplos de asteróides

     Sem dúvida, o maior de todos os asteróides conhecidos é o 1 Ceres. Tem 914 km de diâmetro e cerca de 25% da massa de todos os asteróides juntos. Logo abaixo estão 2 Pallas, 4 Vesta e 10 Hygiea cujos diâmetros estão entre 400 e 525 km. Todos os outros asteróides conhecidos têm menos de 340 km.

    Há alguma controvérsia quanto à classificação dos asteróides, cometas e luas. Há muitos satélites planetários que, provavelmente, se enquadrariam melhor como asteróides capturados. As pequenas luas de Marte, Deimos e Phobos, as oito luas externas de Júpiter. A lua mais externa de Saturno, Febe, e talvez algumas das luas de Urano e Netuno, recentemente descobertas, assemelham-se mais a asteróides do que às grandes luas.

    Pelo fato de as observações serem algo tendenciosas (e.g. os asteróides escuros, tipo C, são difíceis de se ver), o percentual acima pode não representar a verdadeira distribuição dos asteróides. (Há, na verdade, vários esquemas de classificação atualmente em uso).

    Os asteróides são categorizados por sua função no sistema Solar:

    Cinturão Principal localizado entre Marte e Júpiter, aproximadamente 2 - 4 UA do Sol; dividido em grupos: Hungarias, Floras, Phocaea, Koronis, Eos, Themis, Cybeles e Hildas (seus nomes vêm do principal asteróide do grupo).

    Entre as principais concentrações de asteróides no Cinturão Principal estão regiões relativamente vazias, conhecidas como Falhas de Kirkwood. Essas são regiões onde o período orbital de um objeto seria uma simples fração do de Júpiter. Um objeto em tal órbita muito provavelmente seria acelerado por Júpiter para dentro de uma órbita diferente.

Asteróides

    Há também alguns "asteróides" conhecidos nas regiões exteriores do sistema Solar: 2060 Chiron (também conhecido como 95 P/Chiron) gravita entre Saturno e Urano; a órbita do asteróide 5335 Damocles estende-se das proximidades de Marte para além de Urano; 5145 Pholus orbita de Saturno para além de Netuno. É provável que haja muitos mais, mas essas órbitas que cruzam órbitas de planetas são instáveis e, provavelmente, serão perturbados no futuro. Provavelmente, a composição desses objetos assemelha-se mais a dos cometas ou a dos objetos do Cinturão de Kuiper que a dos asteróides comuns. Em particular, Chiron é hoje classificado como cometa.

    Embora nunca sejam visíveis a olho nu, muitos asteróides são visíveis com binóculos ou pequenos telescópios.

    O Meio Interplanetário

    O espaço entre os planetas não está vazio; pelo contrário, ele contém radiações eletromagnéticas (fótons), plasma quente (elétrons, prótons e outros íons), também conhecido como vento Solar; partículas de poeira microscópicas e campos magnéticos (basicamente, o do Sol).

    Enquanto que a radiação Solar é obvia, os outros componentes do meio interplanetário só recentemente foram descobertos.

    A temperatura do meio interplanetário é cerca de 100.000 K. Sua densidade é de aproximadamente 5 partículas/cm3 perto da Terra, e diminui na razão inversa do quadrado da distância ao Sol. Entretanto, a densidade é extremamente variável, podendo chegar a 100 partículas/cm3.

    Embora muito tênue, o meio planetário produz efeitos mensuráveis sobre as trajetórias das naves espaciais.

    Exceto perto de alguns planetas, o espaço interplanetário está tomado pelo campo magnético do Sol. Suas interações com o vento Solar são complexas. A distância de alguns raios Solares do Sol, o campo magnético determina o fluxo do vento Solar; grande parte desse fluxo está preso em loops magnéticos. Mas algumas regiões do campo magnético do Sol estão abertas, permitindo que o vento Solar escape. Além, o plasma domina, e o campo magnético está aprisionado no fluxo de partículas.

    Alguns planetas (e.g. a Terra, Júpiter) têm seus próprios campos magnéticos. Estes criam magnetosferas menores, que dominam a influência do Sol dentro de seus limites. A magnetosfera de Júpiter é muito vasta, estendendo-se por um milhão de quilômetros em todas as direções e até a órbita de Saturno, em direção oposta ao Sol. A da Terra é muito menor; estende-se apenas alguns milhares de km, mas o suficiente para nos proteger dos perigosos efeitos do vento Solar.

    Quanto aos corpos não magnéticos, como a nossa Lua, suas superfícies estão diretamente expostas aos efeitos do vento Solar.

    À medida que o vento Solar se move através do espaço, ele cria uma bolha magnetizada de plasma quente ao redor do Sol, chamada de heliosfera. Finalmente, o vento Solar em expansão encontra as partículas carregadas e o campo magnético no gás interestelar. O limite criado entre o vento Solar e o gás interestelar é a heliopausa. A forma e o local exatos da heliopausa são desconhecidos, mas é provável que se assemelhem à magnetosfera da Terra e o "choque em arco" está provavelmente a cerca de 110-160 AU do Sol.

    A interação do vento Solar com o campo magnético e a camada superior da Terra causa as auroras. Outros planetas com campos magnéticos significativos (especialmente Júpiter) produzem efeitos semelhantes.

Vento solar Aurora boreal