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Coluna do Astrônomo

Efeitos Atmosféricos

 

Ver um bólido cortando o céu de um lado a outro, com um brilho espetacular, colorido, algumas vezes tão brilhante quanto o Sol, e ouvir o barulho provocado pelas ondas de choque em nossos ouvidos é um espetáculo natural que provavelmente poucas pessoas tiveram oportunidade de presenciar. A chance de ocorrência de uma nova visão desta natureza, então, é bem pequena. Pensemos na observação de uma chuva de meteoritos; é quase impossível. Uma chuva de meteoritos ocorre quando um corpo de grande massa é fragmentado em pequenos pedaços, durante o voo na atmosfera. Isso ocorre porque os corpos grandes estão sujeitos a grandes forças.

A resistência do ar é proporcional ao quadrado da velocidade de queda do objeto. Assim, um meteorito que esteja caindo com uma velocidade muito grande irá sofrer uma desaceleração muito maior do que um descendo com baixa velocidade, devido ao atrito.

No ponto onde a velocidade cósmica de entrada, aquela que o corpo tinha fora da atmosfera, sem atrito, torna-se zero, chamado ponto de retardo, os corpos maiores sofrem uma desaceleração muito grande, estando sujeito a forças que podem fragmentá-lo em pequenos pedaços, espalhando-os ou, em alguns pouquíssimos casos, reagrupando-os.

Após o ponto de retardo, o meteorito, em uma única peça ou fragmentado, irá cair devido apenas à força gravitacional da Terra. Assim, sua direção muda drasticamente. Normalmente, passa de um ângulo baixo em relação ao horizonte para uma queda vertical. Se fragmentado, os pedaços tendem a cair ao longo de uma área chamada de elipse de dispersão ou distribuição. Os eixos da elipse são facilmente reconhecidos; o eixo maior apresenta-se na direção do movimento da queda, e o eixo menor é dado pelo espalhamento dos pedaços.

 
Os pedaços maiores tendem a cair num ângulo de trinta graus, enquanto os menores num ângulo de 20 graus em relação à vertical devido ao momento linear. Isso faz com que os fragmentos maiores sejam encontrados ao longo do eixo maior da elipse. Uma das principais tarefas das pessoas que se propõem a coletar meteorito é a demarcação das posições onde foram encontrados todos os fragmentos para que seja possível determinar a direção do eixo maior da elipse e o espalhamento. Com esses dados, podemos encontrar a direção e o ângulo de entrada do corpo na atmosfera.

Algumas chuvas de meteoritos são registradas na literatura. Podemos citar, como exemplo, a de Homestead, nos Estados Unidos, em 12 de fevereiro de 1875, a de Allende, no México, em 6 de fevereiro de 1969 e a de Mbale, em Uganda, em 14 de agosto de 1992.

No Brasil, existem dois relatos de chuvas de meteoritos. No começo do século, um padre, em uma aldeia indígena na floresta amazônica, relatou ter visto pedras caindo do céu, o que para os aborígenes tratava-se do fim do mundo. Uma expedição foi montada em 1998 para buscar algum vestígio, porém nada foi encontrado. Um outro caso ocorreu no município de Campos Sales, no Ceará, e está, atualmente, em estudos. Assim que os dados dos levantamentos estiverem concluídos, serão divulgados.

As crateras de impacto, suas origens, formas e localizações estão no artigo sobre esse assunto.

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Coluna do Astrônomo

Crateras de Impacto

Sabemos que a nossa atmosfera serve como um escudo de proteção ao bombardeamento de partículas vindas do espaço. No entanto, esse escudo não é impenetrável. Muitas toneladas de material extraterrestre caem em nossa superfície todos os anos, porém quase a totalidade é de partículas microscópicas. Mas o que aconteceria se um meteoroide muito massivo entrasse em nossa atmosfera? Quais seriam as conseqüências de um choque com a superfície? A alta velocidade de entrada na atmosfera e o tamanho do objeto são decisivos para responder a essas perguntas.

Diante de objetos de grande massa e em altíssimas velocidades, a atmosfera torna-se incapaz de desacelerar eficientemente o corpo. O ponto de retardamento, citado em artigos anteriores, aquele em que o corpo perde toda a sua velocidade cósmica e passa a cair em queda livre, torna-se cada vez mais baixo na atmosfera, ou seja, quanto maior for a velocidade e a massa do objeto, mais próximo da superfície estará o ponto em que a velocidade inicial do corpo terá alguma influência. Até que chega um momento em que esse ponto chega ao solo e o meteoroide choca-se com a superfície, perdendo somente uma pequena parte da sua velocidade cósmica.

A grande energia cinética resultante do corpo se chocando com a superfície produz efeitos diferentes que os apresentados por objetos pequenos em queda livre. No instante do impacto, num tempo muitíssimo curto, uma pequena cratera, do tamanho do meteorito, é criada. A pressão a que o meteorito e as rochas do local da queda estão sujeitos, nesse momento, é enorme, fazendo com que parte do meteorito e da rocha alvo derretam e vaporizem, sendo ejetados para fora da cratera.

Nesse mesmo instante, uma onda de choque é gerada e penetra na superfície radialmente, para baixo e para os lados, comprimindo e empurrando o material imediatamente próximo. Em conseqüência, forma-se a parede da cratera e são expelidas algumas camadas de solo, fazendo com que fiquem em ordem inversa ao restante da região. Nas partes mais profundas da cratera, as rochas têm suas estruturas modificadas num processo de metamorfismo provocado por choque.

Temos como cenário final um astroblema, ou seja, uma cratera de impacto, cujas bordas são compostas por camadas invertidas do solo que se depositaram após serem expulsas pela onda de choque, e uma zona de rochas metamórficas na região central.

O meteorito, como foi parcialmente derretido e ejetado quando ocorreu o retorno da onda de choque, pode ser encontrado, fragmentado, na região externa da cratera.

Várias crateras de impacto são observadas em todos os componentes rochosos do Sistema Solar. A Lua, por não possuir atmosfera, é um alvo fácil para observarmos a presença de crateras. Podemos ver, inclusive, com o auxílio de um pequeno instrumento, as camadas de solo que foram invertidas.

Na Terra encontramos inúmeras crateras de impacto, espalhadas por várias partes do mundo. Devido à erosão provocada pelos mais diferentes fatores, como, por exemplo, chuva, ventos, etc., muitas dessas estruturas foram destruídas. Além disso, a cobertura vegetal pode estar cobrindo algumas destas formações.

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Coluna do Astrônomo

Tipos de Meteoritos

Como em todos os campos da Ciência, a meteorítica também procura agrupar seus objetos de trabalho segundo critérios bem definidos. Por convenção, dividem-se todos os meteoritos em 3 classes principais, segundo os seus tipos de componentes. Os metálicos, compostos basicamente de ferro, níquel e uma pequena quantidade de silicatos, também chamados de sideritos. Os meteoritos rochosos, aerolitos, formado na sua maioria por silicatos e quase nenhuma ou nenhuma porção de metais e um terceiro tipo, os siderolitos, onde encontramos quantidades similares de metais e silicatos.

Os minerais meteoríticos mais comuns são: ferro, níquel e cobalto, presentes em grande parte dos meteoritos e principalmente no metálicos; a troilita, o principal sulfeto meteorítico; os piroxenos, um silicato ferro-magnésio-cálcio comum; as olivinas, um silicato ferro-magnésio e o plagioclassio, um outro silicato, só que desta vez de sódio-cálcio-alumínio.

Apresentraremos algumas características de cada um dos grupos principais, de uma maneira bem superficial. Para maiores detalhes devem ser pesquisados livros específicos.

Os meteoritos rochosos podem ser divididos em duas categorias. A grande maioria apresenta pequenos objetos redondos, chamados de côndrulos, que dão origem à essa categoria, os condritos. O restante dos rochosos que não apresentam côndrulos são denominados acondritos.

Os meteoritos rochosos, condritos e acondritos são os tipos mais comuns. Sendo o primeiro com uma quantidade muito maior que a quantidade de todos os outros tipos juntos.

Por causa da afirmativa anterior sobre a quantidade nos diversos tipos, pode surgir uma pergunta: Como é que existe mais meteoritos rochosos se em todos os lugares que visitei que tinha um meteorito era do tipo metálico?

A razão para isso é muito simples, os meteoritos rochosos possuem uma beleza que não é fácil de ser apreciada. É necessário colocá-los e um microscópio para admirar a riqueza de cores e texturas que estes apresentam. Vistos a olho nu, parecem pedaços de rochas comuns, com alguns grãos de areia. Além disso, os meteoritos rochosos são maiores, uma vez que conseguem resistir mais ao processo de entrada na atmosfera e de choque com a superfície terrestre, além de terem uma estrutura interna muito bonita e fácil de ser observada quando polida.

Os meteoritos de rocha e metais em quantidades parecidas, siderolitos, dividem-se em quatro tipos distintos, sendo classificados de acordo com o tipo de mineral que se encontra junto com o metal, como pode ser visto na tabela abaixo.

Por fim temos os, sideritos, meteoritos compostos basicamente de ferro e níquel, cuja estrutura interna possui uma beleza rara quando tratada simplesmente com uma lixa e ácido.

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O Sol: Um Reator Nuclear

Por Sergio Freitas

Uma grande parte das fontes naturais de energia com que contamos deriva da energia que recebemos do Sol. É este o responsável pelas energias eólica e hidráulica, para citar alguns exemplos.

Mas, afinal, o que é que o nosso planeta recebe do Sol? Recebe, basicamente, radiação eletromagnética, além de um influxo de partículas (principalmente prótons) que pouco tem a ver com o tema em questão.

A superfície da Terra, contudo, não recebe toda a radiação que o Sol nos envia, pois a nossa atmosfera absorve boa parte dela. A camada atmosférica bloqueia raios-X, parte dos raios ultravioleta, e partes diversas da radiação infravermelha. Não fosse esta absorção, particularmente a dos raios-X e ultravioletas, o Sol, fonte da vida, seria a fonte da morte…

A radiação que o Sol emite sai da sua “superfície”; sai de uma fina camada periférica com poucas dezenas de quilômetros de espessura. Sai, mas não nasce ali; ela resulta de processos altamente complexos que se desenvolvem no seu interior.

O Sol é uma imensa massa esférica gasosa, com cerca de dois octilhões de toneladas, e com um diâmetro de 1.391.000 quilômetros. Uma vez que, devido à gravitação, todas as partícluas constituintes de uma massa são atraidas para o centro desta, é óbvio que a densidade do Sol cresce com a proximidade ao centro.

Com efeito, nas regiões centrais, a densidade chega a cerca de 160 ou 180 gramas por centímetro cúbico (a densidade do chumbo é cerca de 11, nas mesmas unidades). Apesar deste alto valor, a matéria continua a ser gasosa; se,por milagre, desaparecescem as camadas exteriores (e o seu respectivo peso), a expansão da matéria central seria intantânea. ocorreria uma explosào inimaginável.

Ora, como é sabido, à medida que um gás vai sendo comprimido, a sua temperatura sobe. Assim, a temperatura nas regiões centrais do Sol deve ser altíssima. De fato é: atinge cerca de 14 milhões de graus. A temperaturas desta ordem, os átomos são completamente ionizados e perdem os seus elétrons, pois a imensíssima maioria dos átomos presentes é de hidrogênio (que, normalmente, só tem um próton).

Por outro lado, à medida que um gás é aquecido, suas partículas agitam-se cada vez mais. Daí que o gás exerce uma pressão para fora, cada vez maior. Estamos, pois, diante de uma tendência ao equilíbrio: a gravitação atraindo para o centro, e a pressão, agindo ao contrário, isto é, “empurrando” o gás para fora.

A movimentação das partículas é cada vez mais rápida, à medida que a temperatura aumenta. Porém, a densidade é enorme, como vimos. Deste modo, embora a velocidade das partículas seja altíssima, o espaço a percorrer é infimo. É tudo muito “apertado”…

Ora, em tais condições, é de se esperar que ocorram algumas colisões entre as partículas. Há, porém, um importantíssimo aspecto a considerar: quase todas as partículas são prótons, e, como é sabido, prótons repelem prótons (são de carga elétrica positiva).

Por aí podemos ver que as colisões entre prótons só podem ocorrer quando as velocidades são altíssimas, e estas só ocorrem onde as temperaturas também são altíssimas, ou seja, nas regiões próximas ao centro do Sol.

Além de colidirem ocasionalmente, os prótons ainda mais raramente interagem entre si. As reações termonucleares, às quais a estrela deve a geração de sua energia, processam a interação de quatro prótons (núcleos de átomos de hidrogênio), convertendo-os em um núcleo de átomo de hélio (composto de dois prótons e dois neutrons, e chamado de partícula alfa).

A massa desta nova partícula formada (alfa) é menor do que a soma das massas dos quatro prótons que interagiram. Esta massa que “desapareceu” foi convertida em energia (de acordo com a Relatividade de Einstein). É interessante observar que nesta conversão de matéria em energia, o Sol aniquila 4 milhões de toneladas de matéria, em cada segundo!

Toda energia é emitida pelas regiões centrais em forma de radiação eletromagnética: são os raios-gama, altíssimamente energéticos.

As reações nucleares, portanto, são realmente as responsáveis pela produção desta incrível energia. E agora, o que acontece? Os raios-gama têm que atravessar o Sol, do centro à “superficie”.

Este processo, por incrível que possa parecer, leva alguns milhões de anos. A radiação colide com elétrons, interfere com radiações térmicas locais e vai se degradando – vai perdendo energia. Depois de percorrer, acidentalmente, e não em linha reta, cerca de oito décimos do raio, a energia já degradada é transportada até a fotosfera (a superfície aparente) juntamente com as próprias massas gasosas (como um vento quente transporta a energia térmica com o próprio deslocamento de ar).

A este tipo de transporte de energia damos o nome de convecção. Em cerca de dois ou três meses, a convecção leva a energia até a fotosfera, percorrendo os dois décimos finais do raio.

O que chega à fotosfera é justamente o que ela emite; é a radiação a que nos referimos no início. É a que chega ao topo da atmosfera da Terra.

Assim, a energia efetivamente produzida é nuclear (raios-gama), e todo o resto é degradação.

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Características Externas dos Meteoritos

A grande maioria dos meteoritos encontrados são pretos e mais pesados que as pedras terrestres. Isso ocorre porque apresentam grande quantidade de ferro e níquel em sua composição.

Existem três tipos básicos de meteoritos: os sideritos, compostos basicamente de ferro e níquel, algo em torno de 98%, os aerolitos, compostos de rochas, e os siderolitos, compostos de rocha, ferro e níquel.

As pessoas que encontram um meteorito, em geral procuram pedras negras e pesadas, que destoam das rochas do local. Mostraremos, abaixo, algumas características que podem ser observadas sem auxílio de instrumento, não oferecendo detalhes.

Os meteoritos apresentam as formas mais variadas, dependendo basicamente de sua estrutura original e de sua entrada na atmosfera. Freqüentemente são encontradas formas piramidais e cônicas, porém os pequenos meteoritos são predominantemente irregulares.

Alguns meteoritos, devido a sua posição ter se mantido constante durante a passagem pela atmosfera, nos mostram dois lados bem distintos. São os meteoritos orientados, muito raros, que estatisticamente compõem apenas 5% do total de meteoritos rochosos e 30% dos meteoritos ferrosos encontrados.

Todos os meteoritos que foram recuperados pouco tempo depois de sua queda, apresentam em sua superfície uma crosta de fusão, uma fina camada preta, que contrasta com a cor encontrada em seu interior. Essa camada é normalmente muito fina, em geral com menos de 1 mm de espessura, podendo algumas vezes chegar a poucos milímetros, sendo mais fina na parte da frente que na parte detrás do meteorito.

A crosta pode ser perdida rapidamente na superfície da Terra devido a vários fatores atmosféricos, como, por exemplo, ações das chuvas e dos ventos. No caso dos meteoritos ferrosos, principalmente, a perda da crosta deve-se à oxidação do ferro.

Além da crosta, na superfície de alguns meteoritos são observadas algumas depressões suaves, que, para um observador, parece ter sido esculpida com os dedos, como se faz com massa de modelar: são os regmalitos. Essas depressões são provocadas pela presença, próximo à superfície do meteorito, de nódulos de minerais com ponto de fusão muito baixo, ou seja, que derretem em uma temperatura muito menor que a dos demais componentes do meteorito. Durante a entrada na atmosfera, o processo de ablação faz com que os nódulos derretam e, assim, sejam esculpidas as depressões.

Falemos de tamanhos de meteoritos. É necessário que fique bem claro que, provavelmente, não se consegue recuperar todos os pedaços de um meteorito, no caso de uma fragmentação. Além disso, o meteorito original passou pela atmosfera, o que afeta sua forma.

Temos meteoritos de vários tamanhos, desde os micrometeoritos, de dimensões que não chegam a um décimo de milímetro e caem na superfície terrestre numa taxa média de 10.000 toneladas anuais, passando por pequenos fragmentos de décimos de milímetro até alguns centímetros, até grandes meteoritos, com alguns metros. Estes últimos podem ser observados em museu, como, por exemplo, o Bedengó, maior meteorito brasileiro que se encontra em exposição permanente no Museu Nacional do Rio de Janeiro.

Apenas essas características não são suficientes para caracterizar um meteorito. Vários testes são feitos e só depois de um resultado conclusivo é que se cataloga o objeto encontrado. Porém, graças a essas características é que pessoas na tentativa de encontrar pedras interessantes ajudam os cientistas a obter novos tipos de meteoritos e, assim, novas pesquisas podem ser realizadas com o intuito de conhecer mais sobre a composição da nuvem primordial que originou o Sistema Solar.

Este é o sexto texto de uma série sobre meteoritos.