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01 novembro 2017

Tentei ver a chuva de meteoros e não consegui: por quê ?

Fig. 01. Imagem da chuva de meteoros gemínidas de 2009 (fonte: NASA). A falta de informação sobre as condições de observação das chuvas de meteoros muitas vezes causa frustração quando se tenta observar esse fenômeno sem a devida atenção a tais condições.
Este post tenta esclarecer algumas dúvidas que internautas tem em relação à observação de chuva de meteoros. Sempre que tiver dúvidas, não deixe de consultá-lo.

A grande mídia frequentemente anuncia "chuvas de meteoros" e convida pessoas para a observação, sem maiores detalhes, além de indicações precárias da região do céu onde a chuva seria observada.  A última notícia dessas que vi na TV era sobre a chuva "Orionidas", em que uma grande rede de televisão anunciou como visível em "todo o Brasil". 

Entretanto, é preciso estar atento para as inúmeras condições necessárias para que seja possível observar uma chuva desse tipo. Frequentemente, pode-se ler na rede as frustrações das pessoas que não conseguiram ver nada. Mas qual a aparência de um chuva de meteoros?

O nome "chuva de meteoros" é enganoso e pode levar a crer que se trata de um evento espetacular, mas não é: a imensa maioria das tais "chuvas" aparecem com a observação de um rastro a cada hora. Imagine chamar de "chuva" a precipitação de uma gota de água por hora...São raríssimos os eventos de mais de um meteoro por hora e a imagem da Fig. 1 foi obtida com o obturador da câmera aberto, de forma que vários rastros foram registrados ao longo de horas de exposição.

Dentre as principais condições para uma boa observação das chuvas destacamos:
Fig. 2. Geometria de uma chuva de meteoros.
  1. Não pode "haver lua" no céu, o que significa que, preferencialmente, o evento não deve estar entre o quarto crescente e o minguante subsequente, mas, principalmente, a proximidade da lua cheia. A presença da lua cheia é um sério empecilho à observação e irá impedir a visualização dos rastros;
  2. Altas taxas de "precipitação". A intensidade das chuva é medida pelo seu "rate" em número de meteoros por hora. É óbvio que, quanto maior esse número, maior a chance de se observar um evento;
  3. A posição da radiante. A radiante é um ponto fictício no céu de onde os meteoros "surgem". Na verdade, é um efeito geométrico e depende do arranjo entre as órbitas dos detritos e da Terra. O problema é que, se a radiante estiver muito baixa no horizonte, as chances de observação se reduzem por um efeito muito simples de entender (Fig. 2), algo como a diferença de expectativa de receber um pingo de chuva no para-brisa de um carro e sua traseira quando o carro se move para frente. Radiantes muito baixas (o que ocorre se sua posição for muito boreal em relação ao hemisfério sul e vice-versa) simplesmente não produziram efeito algum. A posição ideal é a da radiante "diretamente acima" da cabeça do observador;
  4.  Ausência de iluminação artificial, o que torna difícil a observação das chuvas de meteoro (ideais) nas grandes cidades. Se as condições 1-3 acima forem satisfeitas, a observação de meteoros em grandes cidades está limitada apenas aos eventos mais brilhantes, conforme inúmeros registros em vídeo têm mostrado recentemente (2).
  5. Acrescentamos ainda a necessidade de tempo limpo, sem nuvens, pois meteoros tornam-se visíveis muito além da camada de nuvens. Essa exigência é comum para qualquer evento no céu o que, no caso do Brasil (e América Latina), implica que são escassas as chances de boas observações nos meses chuvosos. Portanto, chuvas de meteoros que coincidam com a época seca (outono, inverno) provavelmente satisfarão essa necessidade. Isso não significa que é impossível observar chuvas nos meses chuvosos, mas será mais difícil nessa época.
A geometria da chuva

Das condições acima, a posição da radiante (3) é a mais importante. Para entender isso é preciso considerar a Fig. 2. A radiante é um ponto do céu de onde os meteoros associados a uma chuva provêm. Uma "corrente de chuva" é uma região do espaço caracterizada pelos meteoros, as vezes associados a um determinado cometa. A velocidade relativa entre a corrente e a Terra determina a direção do céu e a velocidade com que eles são "interceptados" pela Terra. Na Fig. 2 ilustramos uma chuva que tem radiante no hemisfério norte (como acontece com a maioria das chuvas). Um observador A no hemisfério norte terá a radiante quase que acima de sua cabeça e os meteoros encontrarão uma camada de atmosfera menor do que aquela que existe par o observador B no hemisfério sul. Isso significa também que os rastros deixados pela chuva para o observador A serão maiores do que para o observador B, em média, o que implica em um brilho inferior, desfavorecendo a observação. Além disso, a imagem da Fig. 3 mostra que há dois pontos de interceptação da corrente, de forma que existem duas datas no ano para a grande maioria das chuvas, com condições diferentes de encontro. 

Fig. 3 Imagem de uma representação da corrente associada ao cometa Halley das Oriônidas, conforme simulação em https://www.meteorshowers.org/ . A órbita da Terra é representada pelo traço em azul. 
Essa é a geometria para observação da chuva que foi explicado na condição (3). Ela é suficiente para nos convencer sobre a necessidade de se cumprir as condições acima para uma boa observação de uma chuva de meteoros - principalmente se a radiante está no hemisfério norte, o que ocorre com as chuvas mais famosas: Oriônidas, Leônidas e Perseidas. Talvez a chuva das "Eta Aquáridas" seja a de melhor observação para o hemisfério sul. Ela acontece entre 20 de abril e 20 de maio, com pico entre 5-6 de maio. Sua radiante está localizada aproximadamente sobre o equador celeste, o que traz condições equivalentes para observadores em ambos os hemisférios. Outra consequência do que estudamos aqui é que, para o Brasil, certamente observadores nas regiões norte são beneficiados. Também não é difícil ver que as correntes de cada chuva tem quantidades diferentes de meteoros - o que depende da idade do cometa associado e outras condições perturbativas. Dessa forma, a taxa horária é consequência de um soma de fatores e variará bastante não só entre cada chuva, mas também, para uma dada chuva ao longo de vários anos. 

Referências

Mais informações sobre a geometria das "correntes de chuva" neste link: https://www.meteorshowers.org/

07 novembro 2014

Chuva de meteoros Leônidas 2014

Gravura de 1833 representando a tempestade Leônidas com cerca de 100 mil meteoros por hora.
A famosa chuva de meteoros Leônidas pode apresentar boa "campanha" em 2014. Associada a restos do cometa Tempel-Tuttle, a noite de 17 para 18 de Novembro de 2014 se mostra como favorável por causa da fase da lua na data, um fino minguante.

Quantos meteoros será possível observar este ano? Isso depende de várias condições; em geral essa chuva é considerada de intensidade "moderada", o que representa uma taxa de 10 a 15 meteoros por hora (ou seja, assumindo a taxa máxima, isso representa um meteoro a cada 4 ou 5 minutos). Há que se ter paciência para conseguir ver, condições cristalinas de observação, ausência de nuvens, distância de grandes centros de poluição luminosa etc. Além disso, uma posição de observação confortável também deve ser conseguida para se evitar fadiga. 

Este ano o planeta Júpiter estará próximo da posição da radiante (figura abaixo). A posição da radiante para o horário e local indicado é de aproximadamente 33 graus de altitude. Em geral, quanto mais tarde for feita a observação, mais elevada estará a radiante, o que facilita a observação. Porém, a alvorada acaba fatalmente impedindo a observação. Portanto, talvez o melhor horário para observação será entre 4:30 e 5:00 no horário local de Campinas/SP (6:30 a 7:00 UT). Quanto mais ao norte estiver o observador, tanto melhores serão suas condições de observação. Importante, esse horário ótimo represente o melhor em termos geométricos. É difícil estimar quando se dará exatamente o "máximo" de atividade dentro do período. 

Representação do céu na madrugada do dia 18/11/14 aproximadamente as 5:00 da manhã como visto desde Campinas/SP. Nota-se a lua em fase minguante próximo ao horizonte leste. O círculo representa a posição aproximada da radiante de Leônidas. Um pouco acima está o planeta Júpiter como que a indicar a posição da radiante.
Histórico

Segundo (1):
"As Leônidas são conhecidas em produzir tempestades de meteoros. Seu cometa pai - o Tempel-Tuttle - completa uma revolução em torno do sol a cada 33 anos. Ele libera novo material quando entra o sistema solar interior e se aproxima do sol. Desde o século XIX, observadores esperam ver tempestades Leônidas a cada 33 anos, o que se iniciou com a tempestade de 1833, que, segundo se diz, produziu cerca de 100000 meteoros por hora. Outras tempestades ocorreram 33 anos depois, em 1866 e 1867. 
Previu-se uma outra para 1899, o que não aconteceu.  Somente em 1966 outra tempestade espetacular aconteceu como vista sobre as Américas. Em 1966, observadores na parte sul dos Estados Unidos reportaram ter visto de 40 a 50 meteoros por segundo (isto é, 2400 a 3000 meteoros por minuto) durante um intervalo de 15 minutos na manhã do dia 17 de Novembro de 1966."
Interessante que houve uma terrível epidemia de malária entre 1866 e 1868 que dizimou a população da Ilha Maurícia (2) e que foi associada, pelos moradores da ilha, à ocorrência da tempestade de meteoros de 1866. Este ano, com a epidemia de Ebola na África Ocidental, a chuva de Leônidas não servirá como anúncio apocalíptico.

Além de condições geométricas para a posição dos observadores em relação ao sol, a lua etc, são importantes as condições de alinhamento dinâmico entre a órbita da Terra e a dos dejetos do cometa, o que somente ocorre sob condições especiais e algo imprevisíveis.

Referências

(1) http://earthsky.org/space/everything-you-need-to-know-leonid-meteor-shower
(2) Malaria, Communicable diseases control unit, ministry of Health and Quality of Live.