Não obstante a possível afirmação de Humboldt [2], o "Astronomia Prática" traz aqui um resumo didático das provas do helicentrismo, seguindo essa nomenclatura de debate caduco, de forma a improvisar alguns desses tomates que nos parecem bem merecidos.
Explicar sobre qual "sistema do mundo" estaria certo em pleno Séc. XXI é um interessante exercício educacional. Mas isso não se dá por impulso de um fenômeno exclusivamente brasileiro. Em uma peça de propaganda apressada, o filme "The Principle" [2b] busca resgatar a tradição de imaginar que a Terra é um planeta especial, o que anima a esperança, entre ignorantes pretenciosos [2c], de resgatar o Geocentrismo do "erro histórico" de ter sido abandonado. Como é muito mais fácil acreditar que a verdade se acha facilmente em um filme do que na dura e lenta labuta do trabalho científico, multidões são assim facilmente alienadas internacionalmente.
Parte do problema é que muitas das provas a favor do heliocentrismo hoje em dia são consideradas tão simples e óbvias (para estudantes de Astronomia ou Física), que elas sequer são consideradas como tal. Chegamos a esse estado de coisa em parte por falha no próprio sistema de ensino que não tem interesse ou ímpeto em explicitar essas evidências, pelo menos não em termos de debate caduco "Helicentrismo x Geocentrismo", já que o movimento da Terra é assunto resolvido entre os que ensinam ciências.
Em ciência, podemos resumidamente classificar o que se chamama de "provas" em dois tipos:
Há determinados assuntos em ciência que só podem apresentar provas indiretas (como é o caso da cosmologia - não temos acesso direto ao começo do universo). No caso do helicentrismo, as provas são dos dois tipos.
A detecção do paralaxe estelar só foi possívem em 1806 por G. Calandrelli e sua medida em 1838 por
F. Bessel (1784-1846) [4], porque os desvios observados são muito pequenos (da ordem de frações de segundos de arco). Historicamente, a ausência de paralaxe estelar medido na era pré-telescópica foi triunfalmente anunciado como prova do Geocentrismo por
Tycho Brahe (1746-1601), um dos primeiros a reconhecer que o paralaxe deveria existir e a confirmar sua 'inexistência' no Sec. XVI. Como se vê, Brahe em seu século estava mais informado do que Humboldt no Sec. XIX.
Desnecessário dizer que os astrônomos procuraram em vão, entre esses séculos, pelo paralaxe, não porque queriam "provar" que a Terrra se movia - o que, depois de
I. Newton (1642-1726), tornou-se fato consumado nos círculos acadêmicos - mas porque queriam
medir as distâncias das estrelas. Mais de trezentos anos foram necessários para que se desenvolvesse os métodos apropriados de detecção do paralaxe estelar. O feito teve seu clímax com a publicação em 1997 de um catálogo com 118 mil estrelas por meio do satélite
HIPPARCOS (High precision parallax collecting satellite) [5] que, utilizando o método do paralaxe e espectroscopia, pode determinar a distância, posição e velocidade das estrelas contra o funto extragalático usando a Terra móvel como plataforma de medida.
II - A ABERRAÇÃO DA LUZ
Em uma experiência quase pueril, alguém fixado ao solo que observe uma chuva a cair horizontalmente verá os pingos d'água mudarem de direção conforme esse observador se mover (Fig. 1). A direção dos pingos seguirá o movimento do observador porque, em seu referencial, os pingos ganharão uma componente horizontal proporcional à velocidade do observador, mas em direção oposta. Como os pingos, antes horizontais, tornam-se inclinados, eles são "desviados" ou melhor, sofrem "aberração".
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| Fig .2 Ilustração do site "Astrometria" da UFRGS em que se desenha de forma clara o fenômeno da aberração dos pingos d'água e seu equivalente da luz com um telescópio fixo na Terra que se move. |
Mas a aberração dos pingos d'água da chuva também pode acontecer com a luz. Nesse caso, o fenômeno é chamado "aberração da luz" e consiste em um aparente desvio de direção do feixe luminoso conforme o movimento do observador (Fig. 2). Se o Geocentrismo estivesse certo, um observador na Terra fixa não poderia jamais observar qualquer tipo de aberração da luz. Mas não é isso que acontece, sendo a aberração da luz a segunda
prova direta do movimento da Terra. Talvez o fenômeno da aberração da luz não tenha passado desapercebido em alguma leitura científica de OdC que, em seu vídeo [1], chega a confundir o fenômeno com a medida da
invariância da velocidade da luz (que é um fenômeno completamente distinto):
Com relação à origem da teoria da Relatividade, o que aconteceu foi o seguinte, no fim do século passado, na passagem do século, uma dupla de cientistas, Michelson e Morley, que disseram o seguinte: se a Terra se movem em torno do Sol, então deve haver diferenças na velocidade da luz em vários pontos da Terra, conforme as várias estações do ano. E eles mediram isso milhares e milhares e milhares de vezes e viam que não mudava nada. Então, das duas uma: ou a Terra não se move, ou é preciso modificar a física inteira. Então, um cidadão chamado Albert Einstein viu isso e achou que era preferível modificar a física inteira só para não admitir que não havia provas do Heliocentrismo. [1]
O fenômeno da aberração consiste no
desvio aparente da posição de
todas as estrelas, e é formado por várias componenentes: devido à translação da Terra em torno do sol (a chamada "
aberração anual", que varia com as estações do ano), devido à rotação da Terra em torno de si (a chamada "aberração diurna") e devido à translação do sistema solar em torno do centro galático (a chamada "aberração secular"). A aberração da luz não só demonstra que a Terra se move, como também que
o sistema solar inteiro move-se
, de novo, em relação ao fundo extragalático, localizado a distâncias inconcebíveis.
Historicamente, o fenômeno da aberração da luz foi confundido com o do paralaxe, porque os devidos desse último efeito são maiores e mais fáceis de medir do que os desvios do primeiro. Medições feitas ainda no Sec. XVII [5] por
J. Flamsteed (1646-1719) foram finalmente explicadas em termos de aberração da luz por
J. Bradley (1693-1762) em 1727, que demonstrou que a aberração era uma evidência adicional dos vários movimentos de um observador que, fixo na Terra, se move com ela.
É importante ressaltar que a partir da explicação de Bradley diversas teorias surgiram para explicar a aberração da luz em termos do movimento da Terra no éter universal [7], o que culminou com teoria da Relatividade. Essa teoria foi desenvolvida por vários cientistas europeus na virada do Sec. XIX para o Séc. XX e nada tem a ver com uma tentativa de ocultação do Geocentrismo.
III - O PÊNDULO DE FOUCAULT
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| Fig. 3 Ilustração do movimento do pêndulo de Foucault provida pela Wikipedia. Como a plataforma em que se fixa o pêndulo se move (a Terra), observadores nela verão um lento movimento do plano de oscilação (chamado de "precessão") . |
Para um geocentrista rigoroso, ciente de seu conhecimeno milenar, a Terra está fixa no Universo, tanto assim que todas as estrelas prestam-lhe tributo e giram a sua volta. A primeira fase da queda do Geocentrismo foi levado a cabo por
N. Copérnico (1473-1443), que não achou justo que a Terra, sendo muito menor do que a esfera celeste, tivesse que permanecer fixa, enquanto que o céu, muito maior, girasse [8]. Alguns dizem que a prova definitiva do movimento da Terra - primeira centelha da libertação do fixismo geocêntrico - veio tarde demais, apenas em 1851. Nesse ano, em um interessante e simples experimento,
J. L. Foucault (1819-1868) demonstrou de forma direta o movimento de rotação da Terra por meio de um pêndulo fixado no interior do Observatório de Paris.
O experimento foi replicado no grande
Pantheón em Paris algumas semanas depois pelo próprio Foucault [9] e, desde então, é um demonstração fácil de se ver em inúmeros museus de ciência e laboratórios no mundo. Uma explicação simples está ilustrada na Fig. 3. A base que sustenta o pêndulo se move (porque a Terra gira!). O plano de oscilação - devido à inércia - mantem-se fixo, o que faz com que observadores na plataforma vejam o movimento desse plano, que é consequência do movimento da Terra. Em termos mecânicos, o pêndulo de Foucault demonstra a existência de pseudo forças em um referêncial chamado "não inercial", o próprio referencial da Terra movente. O movimento do pêndulo (frequência de precessão) não depende da longitude do observador, mas apenas de sua latitude, que é máxima nos polos como é fácil de se ver. Por outro lado, se a Terra é admitida fixa conforme o Geocentrismo, o movimento do pêndulo teria que ser explicado por forças adicionais de origem miraculosa.
IV - AS FASES DE VÊNUS
Quando se fala em "Geocentrismo" é preciso especificar
qual dos modelos antigos se pretende defender como alternativo ao helicentrismo. O sistema Ptolomaico foi o mais usado na antiguidade e poderia ter sido substituído pelo sistema "Ticônico" [9b] não fosse o "golpe helicêntrico". Mas, no sistema Ptolomaico, a posição dos planetas (vistos e entendidos como meras "estrelas errantes" ou pontos de luz moventes porque os antigos não tinham telescópios) era prevista até certa precisão [10], com base em um engenhoso sistema de "epiciclos", que obrigava os planetas a girar em torno do nada. Para os chamados "planetas exteriores" (aqueles planetas que estavam localizados além da chamada "esfera" do sol [11]), os epiciclos reproduziam as laçadas planetárias que eram observadas anualmente. Com os planetas interiores - os que se localizavam entre o sol e a Terra - também havia epiciclos conforme mostra a Fig. 4.
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| Fig. 4 Modelo Geocêntrico "padrão" que contém a Terra em seu centro (à esquerda) em torno da qual giram os "planetas interiores" (mercúrio e vênus). Os "planetas exteriores" são mostrados à direita. Os planetas giram em torno de um ponto vazio em trajetórias que são chamadas "epiciclos". A necessidade desses epiciclos pode ser apreciada na animação da Fig. 7 , que descreve a visão geocêntrica (na parte direita), onde as "laçadas planetárias" são reproduzidas. |
Vênus e mercúrio giravam em torno de centros que giravam em torno da Terra em seu movimento anual, estando localizados além da esfera da lua. Qual não foi, porém, a surpresa de
Galileu Galileu (1564-1642), um dos primeiros cientistas na Europa a usar uma luneta para observar o céu, ao observar que vênus tinha fases como a lua, fases que mudavam com os dias. Galileu registrou o aspecto dessas fases em um desenho que ficou famoso e que é reproduzido na Fig. 5.
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| Fig. 5 Desenhos feitos por Galileu usando seu telescópio das fases de vênus. O dimensão aparente e aspecto da fase indicam claramente que vênus gira em torno do sol. |
O problema do comportamento das fases de vênus é que elas indicavam que esse planeta girava em torno do Sol e não em torno do centro de seu epiciclo interior. A explicação que ocorreu a Galileu está representada no diagrama da Fig. 6. O tamanho do planeta se reduz à medida e que sua fase se torna "cheia", porque ele está além do sol nesse ponto (o de número 4), e não entre esse a Terra como previsto pelo sistema de Ptolomeu.
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| Fig. 6 No diagrama à esquerda, vênus em seu epiciclo interior apresentaria fases como respresentadas na parte superior do diagrama, conforme a correspondência numérica indica. Como vênus se move em torno do sol, as fases corretas são as mostradas na parte direita, o que corresponde ao que Galileu observou com seu recém inventado telescópio. |
Se vênus (e mercúrio) giram em torno do sol, então por que os outros planetas giram em torno da Terra? [12] Por que as fases indicam claramente que vênus não tem qualquer epiciclo como descrito pelo sistema geocêntrico? Tais foram algumas das muitas perguntas que Galileu deve ter feito. As fases de vênus sozinhas não mostram que a Terra gira em torno do sol obviamente, sendo mais uma prova que o modelo padrão de Ptolomeu estava errado. Por isso, Galileu se referiu a suas descobertas telescópicas como "assombrosas" [13]. Hoje em dia, qualquer astrônomo amador que dispor de um telescópio, mesmo que pequeno, pode verificar por si mesmo muitas das descobertas de Galileu.
V - A MECÂNICA CELESTE
Para a ciência, a concordândia entre evidências diretas, não relacionadas entre si, forma uma nova evidência. Ora a primeira
evidência indireta (mas nem por isso menos válida) do movimento da Terra é a concordância entre todas as medidas obtidas para os efeitos de paralaxe, aberração da luz, bem como aberração diurna e o movimento do pêndulo de Foucault, o que só pode acontecer porque justamente a Terra é a
origem única do movimento. Em suma: os dados colhidos de todos esses fenômenos têm causa óbvia e trivial no movimento da Terra, além do próprio Sol, que também se move carregando junto a Terra e todo o sistema solar.
Um dos argumentos usados por possíveis geocentristas modernos é que "tanto faz" usar o helicentrismo como o geocentrismo. Embora a descrição cinemática dos movimentos possa ser feita em qualquer referencial - no sentido de que a posição e a velocidade das partículas (planetas, cometas, asteróides etc) é descrita com grande precisão por um observador fixo ou em movimento em relação a um referencial dado - isso não implica na "equivalência dinâmica" entre referenciais. Funções matemáticas contêm o ferramental que permite mudar de um referencial a outro e, de fato, quando astrônomos calculam a posição dos planetas no céu eles o fazem por meio de transformações entre sistemas em que o último é o chamado "referencial geocêntrico" (porque é o referêncial final cômodo para observadores na Terra). Entretanto, como afirmado, trata-se apenas de uma descrição
puramente cinemática. Os sistemas referenciais nada tem a ver com "visões do mundo" ou "imagens do universo". Como vimos no caso das fases de Vênus, as posições concordam dentro de certa margem de erro desde que os planetas sejam descritos como
meras partículas - sem se importar com o aspecto que eles se mostram ao telescópio.
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| Fig. 7 Ilustração tirada do site malinc.se que demonstra a diferença entre as imagens "helicêntrica" (à esquerda) e "geocêntrica" (à direita) para um observador que se situasse "fixo" sobre o sol e sobre a Terra, respectivamente. Embora as descrições sejam equivalentes cinematicamente (precisão garantida na posição pelos dois sistemas referenciais, onde os planetas são meras partículas), elas não são equivalentes dinamicamente. Newton unificou a visão da física ao demonstrar que o movimento se deve apenas à ação de uma força que liga o sol aos planetas (a chamada "força da gravidade"). Se força ou impulso forem usados na descrição geocêntrica, vemos planetas a se moverem por meio de forças complexas e inexplicáveis, que não têm origem causal definida. |
A Fig. 7, à esquerda, ilustra o que um observador fixo acima do sol veria (em algum ponto de uma linha perpendicular ao plano da eclíptica) a posiçao dos planetas com o passar do tempo. Na parte da direita, vê-se a mesma descrição para um observador que estivesse fixo em uma linha perpendicular à ecliptica, mas centrada na Terra. Na visão "heliocêntrica", o observador veria todos os planetas girarem em torno do sol, como causa de
uma única força que se dirige para o centro desse sistema (o sol), e que é inversamente proporcional ao quadrado da distância. Na visão "geocêntrica", os planetas descreveriam complexas curvas, que são inexplicáveis por qualquer tipo de combinação de forças simples. A ação de uma força (a gravidade) faltava para a física aristotélica, o que permitiu que os antigos aceitassem por tanto tempo o geocentrismo, porque o que mantinha os planetas em suas posições era a própria disposição particular da estrutura mecânica (esferas de cristal etc) do Universo tal como imaginado por eles.
Assim, toda a mecânica provê uma
prova indireta ligada ao conhecimento ou à existência forças simples que explicam, unificam e prevêem esses e outros fenômenos: o movimento e variação aparente de tamanho de cometas, o brilho dos planetas e outros corpos celestes, a precessão e nutação da esfera celeste com o passar dos anos, a posição de asteróides e cometas e, finalmente, o complexo movimento de sondas espaciais e satélites artificiais. Distanciando-se da visão puramente cinemática, o telescópio demonstrou inúmeros outros fenômenos e aspectos dos planetas que só podem ser explicados pelo Helicentrismo. Todos esses fatos formam um rico "concerto" de fenômenos a evidenciar o movimento da Terra e tal evidência
não é menos importante que as provas diretas.
Na verdade, a mecânica celeste não advoga que todos os planetas giram em torno do sol, mas sim em torno de um centro comum - o chamado "
baricentro do sistema solar" [14] - em torno do qual o próprio sol inclusive gira! Entretanto, o raio da órbita solar é tão pequeno - porque a massa do sol é muito grande em comparação com todos os planetas juntos - que seu movimento pode ser desprezado.
Conclusões
É evidente que jamais teremos uma "prova sensível, democrática e popular" do movimento da Terra - tal como as provas da existência e comportamento de coisas e objetos da vida comum que nos alcançam pelos sentidos ordinários. Para isso, todos nós teríamos que sair da Terra e permanecer imóvel em algum referencial distante dos planetas em pleno vácuo e ver com nossos próprios olhos esse movimento, o que é impossível. Assim, não é difícil avaliar porque as provas discutidas aqui são tão importantes e mais que suficientes para convencer sobre a realidade do movimento da Terra. De resto, um curso inteiro de física ou astronomia é necessário para se avaliar inúmeras outras evidências que não foram apresentados aqui.
Apresentou-se aqui uma compilação de conjunto mínimo de provas que demonstram a realidade do movimento da Terra. É bem provável que esteja certa a crença de que Galileu, Copérnico e Kepler não puderam dar "provas definitivas" como exigidas pela Igreja para movimento da Terra. Entretanto, isso é irrevante: a visão do mundo mudou em direção ao Heliocentrismo ainda em pleno Sec. XVII mais na cabeça dos físicos depois de aprenderam a nova mecânica de Newton, do que na daqueles astrônomos a quem essas teorias devem ter faltado.
Alguns historiadores, no afã de apresentar um quadro mais favorável à Igreja no famoso julgamento de Galileu e no que aconteceu após descoberta do telescópio, podem afirmar que "provas" do movimento da Terra só seriam "definitivas" no Séc. XIX. Tal descrição não é inteiramente justa, pois a física Newtoniana, fornecendo explicações para inúmeros fenômenos, exigia que a Terra se movesse. Mesmo assim, na virada de 1699 para 1700, Flamsteed já dispunha de dados - interpretados incorretamente é verdade - da aberração da luz e que demonstravam o movimento da Terra. Como a mecânica de Newton representa um dos grandes triunfos da ciência - pela explicação unificada de
milhares de fenômenos - é claro que tal visão se consolidou. Apenas pessoas alienadas no Sec. XXI podem imaginar ser possível desbancar, com simples retórica e análise histórica mal feita, a física Newtoniana - no contexto dos fenômenos que ela pretende explicar [15], o que inclui o movimento dos planetas, a Terra inclusive.
E pur si muove.
A mudança ou "golpe" heliocêntrico representou uma revolução irreversível no pensamento humano. Se antes o Universo era visto como fechado e limitado por esferas de cristal que sustentavam os planetas, no heliocentrismo, o Universo tornou-se ilimitado e governado por forças unificadoras do movimento. Conceitos como força, impulso, centros de massa etc não existiam na física Aristotélica. A visão se alargou de fato quando foram desenvolvido métodos mais sensíveis para se medir inúmeros fenômenos, como é o caso do paralaxe estelar no Sec. XVIII, o que era inacessível aos antigos da era pré-telescópica, Brahe inclusive. Provavelmente, os antigos eram pessoas tão inteligentes e perspicazes quanto os cientistas modernos, porém, a eles faltavam os meios de medida e as teorias apropriadas.
Cinematicamente, nos sistemas "heliocêntricos" e "geocêntricos" - onde planetas devem ser descritos como meros pontos de luz - podem ser usados de forma intercambiável por meio de transformações entre sistemas de referência. Há que se distinguir entre sistemas de referência e "visões do mundo" - como teorias cosmológicas feitas para se explicar imagens de Universo. Mas, mesmo os sistemas de referência
não são equivalentes dinamicamente. A relatividade especial demonstrou a equivalência das descrições cinemáticas e dinâmicas entre
referências inerciais, mas não para referenciais como a Terra, que se movem com aceleração. Assim, o movimento da Terra pode ser diretamente acessado por meio de dispositivos que mostram a ação de acelerações adicionais que só aparecem na superfície da Terra porque essa se move. O fato de existir componentes de aceleração não gravitacional (que são 0,35% da aceleração da gravidade) indica que a Terra se move como demonstrado pelo pêndulo de Foucault. Assim como há aceleração devido ao movimento de rotação (que causa o giro das "estrelas fixas"), também há aceleração devido à translação do planeta em torno do sol (que é de muito menor intensidade, mas que pode ser detectada como, por exemplo, nas órbitas de satélites artificiais da Terra). Ao contrário do que diz OdC (pelas citações transcritas do vídeo), a relatividade de Einstein sepultou para sempre a ideia de Terra fixa, e não demonstrou qualquer intenção de tornar "relativas" as descrições helicêntricas e geocêntricas como o nome "relatividade" pode levar a se supor.
Como as acelerações devido ao movimento da Terra são muito pequenas, os seres humanos não conseguem senti-las, diferentemente da aceleração da gravidade, que é a componente mais intensa. Dispositivos especiais e sensíveis são assim necessários para se medir essas componentes de acelerações.
O desenvolvimento científico não só aguarda pelo surgimento de teorias corretas, mas também pelo desenvolvimento de meios de detecção apropriados sem os quais é impossível validar tais teorias. Nossa visão se expande pela ampliação de nossa capacidade de observação levada a cabo por tais instrumentos, que são a base fundamental de toda ciênca hodierna.
Sugestão de leitura
Consulte o excelente livro de Alexandre Koyré (2006), "
Do Universo fechado ao Mundo Infinito", Editora Forense Universitari. ISBN: 8521803915.
