Pergunte a Ethan #37: O movimento da Terra através da galáxia
Crédito da imagem: fonte desconhecida, da precessão do polo norte celeste.
É tudo relativo, mas o que você pode ter visto provavelmente não é preciso.
Não existe tranqüilidade de espírito perpétua enquanto vivemos aqui; porque a própria vida é apenas movimento, e nunca pode ser sem desejo, nem sem medo, não mais do que sem sentido. – Thomas hobbes
A cada semana, abordamos uma série de questões e tópicos aqui no Começa com um estrondo , e você sempre tem a liberdade de enviar seus perguntas e sugestões para a coluna semanal Ask Ethan, que considero no final da semana. A pergunta escolhida desta semana vem de Marcela Tang, que pergunta:
eu encontrei este vídeo no YouTube sobre uma teoria de um modelo helicoidal para a nossa galáxia. [Isso] não fez muito sentido para mim, mas eu gostaria de ouvir de você. É cientificamente [preciso]?
Antes de mais nada, podemos mostrar o vídeo, do DJ Sadhu:
Agora este vídeo, qualitativamente , tem algumas coisas certas. Ele mostra os seguintes fatos verdadeiros:
- Os planetas orbitam o Sol, aproximadamente no mesmo plano.
- O Sistema Solar se move através da galáxia com um ângulo de cerca de 60° entre o plano galáctico e o plano orbital planetário.
- O Sol parece mover-se para cima e para baixo e para dentro e para fora em relação ao resto da galáxia enquanto gira em torno da Via Láctea.
E essas coisas são verdadeiras. Mas nenhum deles é verdadeiro do jeito que é mostrado no vídeo . E essa é a diferença importante entre qualitativo e quantitativo .
Crédito da imagem: 2003 — 2014 Conjecture Corporation/wiseGEEK, via http://www.wisegeek.org/what-is-an-elliptical-orbit.htm# (EU); Phillip Brown e James Braselton, via http://www.maa.org/sites/default/files/images/upload_library/4/vol6/Braselton/Planets.html (R).
Qualitativamente, você sabe que os planetas se movem ao redor do Sol em elipses; é o que aprendemos com as leis de Kepler, as leis de Newton e as leis de Einstein, entre outras. Mas a imagem à esquerda - que mostra claramente os planetas e as órbitas elípticas - é não preciso em termos de escala. Não é preciso quanto à verdadeira forma, tamanho ou montante de excentricidade está em causa. Mesmo que pareçam muito menos com elipses (e muito mais como círculos), o diagrama à direita, acima, é como são as órbitas planetárias quantitativamente .
Vamos dar outro exemplo com o qual você pode estar familiarizado (e que mencionei recentemente aqui ): a órbita da Lua.
Crédito das imagens: Helmer Aslaksen, Departamento de Matemática, Universidade Nacional de Cingapura. Recuperado de http://www.docstoc.com/docs/39264982/Orbit-of-the-Moon-around-the-Sun.
Você sabe que a Lua gira em torno da Terra com um período de pouco menos de um mês, enquanto a Terra gira em torno do Sol com um período de doze meses. Então, qual das imagens acima melhor representa o movimento da Lua em torno do Sol? Se você considerar com precisão as distâncias entre o Sol e a Terra e entre a Terra e a Lua, bem como as velocidades em que a Lua orbita a Terra e o sistema Lua/Terra orbita o Sol, a opção D é de longe o mais preciso. Podemos optar por exagerá-los para destacar melhor certos efeitos, mas A, B e C são todos quantitativamente incorreto e possivelmente falso, dependendo das alegações feitas.
Então agora chegamos ao movimento do Sistema Solar através da galáxia.
Crédito da imagem: DJ Sadhu.
Considere o quão desonestas são tantas características desta imagem. Primeiro, os planetas, em qualquer ponto no tempo, todos estão realmente no mesmo plano . Não há atraso algum, com planetas externos mais atrás do Sol do que os internos em qualquer sentido.
Em segundo lugar, considere o real velocidades em jogo aqui. Mercúrio – o planeta mais interno – é o que se move mais rápido em nosso Sistema Solar, orbitando o Sol com uma velocidade média de 47 km/s. Isso é muito rápido; é cerca de 60% mais rápido que a velocidade orbital da Terra ao redor do Sol, quase quatro vezes mais rápido que Júpiter e alguns nove vezes mais rápido que Netuno, que orbita a meros 5,4 km/s. Enquanto isso, o Sol se move pela galáxia a uma velocidade de 220 km/s .
Crédito da imagem: NASA / CXC / M.Weiss.
No tempo que Mercúrio leva para fazer apenas uma revolução ao redor do Sol, todo o Sistema Solar se moveu um incrível 1,7 bilhão de quilômetros através do espaço, em sua órbita implacável ao redor da galáxia. Tenha isso em mente para escala; todo o Sistema Solar - incluindo o Sol e cada um dos planetas - se move 1,7 bilhão de quilômetros ao longo de uma elipse no plano de nossa galáxia toda vez o planeta Mercúrio, o o mais rápido planeta do Sistema Solar, faz 1 órbita. E com isso, a órbita de Mercúrio tem um raio de só 58 milhões de quilômetros, ou apenas 3,4% do valor que ele - e todo os planetas - move-se junto com o Sol.
Se dimensionarmos o movimento do Sistema Solar ao redor da galáxia e observarmos como os planetas se movem escalar , isso é o que veríamos.
Crédito da imagem: NASA / JPL, recuperada de http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2454094/Could-life-Earth-end-March-16-2880-Scientists-predict-giant-asteroid-collide-planet-38-000-miles- hora.html .
Então imagine todo este sistema - o Sol, todos os planetas, os asteróides e cometas também - movendo-se a velocidades muito grandes em um ângulo de cerca de 60° em relação ao plano do nosso Sistema Solar. que seria uma representação precisa do nosso movimento. Mais como isso:
Crédito da imagem: Detalhes da ciência menos .
Combine tudo isso e você terá isso Muito de imagem mais precisa, cortesia de Rhys Taylor .
Crédito da imagem: Rhys Taylor de http://www.rhysy.net/.
Mas e a nossa precessão? E o que dizer também do movimento para cima e para baixo e para dentro e para fora do nosso Sistema Solar através da galáxia? Bem, isso é tudo real, mas o que é mostrado no vídeo é mais uma vez uma grosseria exagero e um bruto deturpação do que realmente está acontecendo.
Crédito da imagem: captura de tela do vídeo do DJ Sadhu.
É verdade que nosso Sistema Solar sofre uma precessão uma vez a cada 26.000 anos. Mas lá não é qualquer movimento helicoidal que ocorra por causa disso; nem para o nosso Sol, nem para nenhum dos planetas. O que está realmente precedendo não são as órbitas de nada no Sistema Solar, mas o eixo de rotação da Terra!
Crédito da imagem: recuperada de H. Keiter, via http://mail.colonial.net/~hkaiter/Constellations_88.html .
Em vez de Polaris - a Estrela do Norte - estar localizada diretamente acima do Pólo Norte da Terra o tempo todo, geralmente não ter uma estrela polar proeminente! 3.000 anos atrás, Kocab estava mais perto do pólo do que Polaris; em cerca de 5.500 anos, Alderamin será nossa estrela polar; e em 12.000 anos, Vega, a segunda estrela mais brilhante do Hemisfério Celestial Norte, estará a apenas 2 graus do pólo! Mas isso é o que muda em escalas de tempo de 26.000 anos, não o movimento do Sol ou dos planetas no Sistema Solar .
Além disso, o vento estelar?
Crédito da imagem: NASA, do vento estelar e da magnetosfera da Terra.
Isso é algo que emana a partir de o Sol (e todas as estrelas), não algo que encontramos enquanto nos movemos pela galáxia. As estrelas são muito quentes e tendem a emitir partículas carregadas e em movimento rápido delas esfericamente para fora. Nosso Sol não é exceção a isso, e parte da borda do Sistema Solar é onde o vento estelar não se torna mais significativo o suficiente para empurrar o meio interestelar; é isso que é a heliopausa.
Crédito da imagem: NASA/Walt Feimer, via http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/voyager_agu.html .
E, finalmente, que tal se mover para dentro e para fora, ou para cima e para baixo em relação à galáxia?
Como se vê, o Sol (e o Sistema Solar) simplesmente obedecem às leis da gravidade; é isso que domina seu movimento. O Sol está atualmente localizado a cerca de 25 a 27.000 anos-luz do centro galáctico e tem a forma de uma elipse simples ao redor da galáxia. Mas aqui está a coisa divertida: todo as estrelas, gás e poeira na galáxia também fazem elipses, e o Sol não faz mesmo elipse como todo o resto.
Crédito da imagem: Observatório Astronômico Nacional ROZHEN, via http://sob.nao-rozhen.org/content/doomsday-21-december-2012-end-world-or-day- Understanding-0 .
Ao longo do período de cerca de 220 milhões de anos, o Sol faz uma órbita completa ao redor da galáxia, passando ligeiramente acima e abaixo do centro do plano galáctico. Mas porque tudo na galáxia está fazendo isso, a orientação do plano galáctico também muda ao longo do tempo; podemos estar nos movendo em uma elipse, mas a galáxia também é como um prato de torta girando, e então acabamos nos movendo para cima e para baixo através da galáxia com um período de apenas 63 milhões de anos , embora nos movamos dentro e fora com um período de 220 milhões de anos.
Mas não há movimento de saca-rolhas, o movimento dos planetas é muito exagerado a ponto de ser incorreto, ele está totalmente errado com o que ilustra sobre a precessão e o vento estelar, e o texto que ele escreveu (eu me recuso a vinculá-lo) é completamente errôneo. A simulação é muito bonito , mas seria muito mais bonito se estivesse certo. E isso é quantitativamente com o que devemos nos preocupar quando se trata do movimento do nosso Sol e planetas através da galáxia. Leia mais sobre isso em Phil Plait e em Universo hoje , e envie seu perguntas e sugestões para o próximo Ask Ethan; a próxima pergunta pode ser sua!
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