Sandices planetais

Obviamente o chamado sistema solar, composto pela estrela de quinta grandeza, Sol, circundado por bolotas denominadas Planetas, é conhecido e incontestado até por pessoas comuns, de modo geral não há nada de excepcional nele que possa gerar polêmica. Contudo, poucos de nós temos uma noção mais acurada de seu funcionamento. Um ponto de partida conveniente para estudar outros corpos celestes, principalmente planetas, é nosso planetinha azul, por razões óbvias. Enquanto não houver viagens interplanetárias, os astrônomos não têm como recolher amostras da superfície ou da atmosfera de outros corpos celestes, ou registrar as vibrações que se processam no interior de suas massas. Podem apenas, certamente frustrados, olhar sem tocar, ficam dependentes de dados conduzidos através do espaço por ondas de luz ou de rádio – informações o mais das vezes vagas e enganosas. E devem, acima de tudo, admitir que os planetas estudados são iguais ou muito parecidos com o nosso. Por exemplo, todos os corpos celestes se atraem mutuamente pela gravidade, então por que uns não “caem” sobre os outros? Por que a Lua não cai sobre a Terra? Ou: Por que todos os planetas são aparentemente esféricos, ou quase isso? Por que não existem planetas quadrados?
A rigor, a resposta porque os corpos celestes não caem uns sobre os outros e porque são redondos é a mesma: por causa da gravidade. Então vamos aos fatos. Newton não descobriu a gravidade observando a queda de uma maçã nem sendo atingido por ela conforme reza a lenda popular. As observações relativas à gravidade e à queda dos corpos haviam sido amplamente estudadas, mas se aplicavam somente à superfície da Terra, pois não havia como extrapolá-las para o desconhecido espaço cósmico. Não se fazia ideia da gravitação como força universal, afetando todos os objetos, inclusive corpos celestes. Parecia óbvio que a gravidade não podia ser aplicada a corpos que flutuavam no éter, porque eles não caíam sobre a Terra. Newton usou sua genialidade para incluir a Lua nas suas leis da gravitação e dizer por que ela não caía.
Observou por experiência que um objeto atirado horizontalmente segue trajetória tanto menos curva quanto maior for sua velocidade. Essa experiência é fácil de reproduzir, basta observarmos que um tiro dado na horizontal tem maior alcance se tiver maior velocidade. O tempo que bala leva para cair no chão é o mesmo que se nós a soltarmos livremente da mesma altura. No programa “MythBusters”, Caçadores de Mitos em português, os cientistas apresentadores provaram de forma cabal que isso é verdade. A gravidade atua com a mesma força (9,81m/s²) tanto no projétil disparado pela arma, quando no largado livremente, de modo que ambos caem no mesmo tempo. Pois bem, o jovem Isaac raciocinou que a elevada velocidade da Lua, algo em torno de 3700 quilômetros por hora, fosse suficiente para fazê-la seguir sua conhecida trajetória, a despeito da tendência a cair, como se comportam todos os objetos. E levando um pouco mais adiante seu raciocínio, baseando-se nas propriedades matemáticas das elipses de Kepler, admitiu que, quando aumenta a distância da Terra, a força da gravidade diminui proporcional ao quadrado da distância. Foi uma sacada genial!
O carinha (Newton) não foi exatamente feliz ao aplicar tal ideia à Lua, mas, quando conseguiu melhorar a estimativa do tamanho da Terra, sua matemática provou que ele estava certo. Na verdade a Lua se movia com a exata velocidade para que a gravidade da Terra, atenuada pela distância, a mantivesse em órbita, sem fazê-la cair na superfície e tampouco perder-se no infinito do cosmo. Essa sacada de Newton foi um dos maiores feitos na história do pensamento humano. Fizera uso da conhecida força que faz as coisas caírem sobre a Terra, para explicar porque a Lua não caía. Não é à toa que seu trabalho lhe valeu o grau de “Sir” concedido pela rainha da Inglaterra.
Já sobre a forma arredondada ou redonda da Terra, e, em consequência de todos os outros astros também, assim me expressei em outra ocasião: “A forma arredondada do planeta se deve à gravidade, essa força atua sobre toda a superfície igualmente de forma que a esfera é a forma geométrica que melhor distribui a massa que está sob o efeito da gravidade. E o achatamento se deve a gravidade do sol e da lua que “puxam” a massa terrestre nos trópicos e pela força centrífuga gerada pela rotação, que tenta expelir a massa na região do equador onde o momento angular é maior”.
Mas Sir Newton havia tirado o gênio da garrafa, a estrutura do sistema solar começou a adquirir a forma como a conhecemos, livre daquela baboseira de esferas concêntricas, órbitas do Sol em torno da Terra e quetais. Todos os integrantes do sistema se moviam conforme leis universais da gravitação, cuja ação pode ser reproduzida numa só frase: “Os corpos se atraem com uma força que varia diretamente com produto de suas massas e inversamente com o quadrado da distância entre eles”. Agora, por que a lei de Newton funciona, não se sabe. O que se pode afirmar com segurança é que o Universo é feito de tal forma que a lei de Newton fornece um resumo excelente dos movimentos observados.
Portanto, o sistema solar e todo o universo conhecido estão em movimento constante regulado pela lei da gravitação universal, então não há porque perguntarmos por que a Lua não cai, ou porque os planetas não são quadrados, são esferas. Esferas perfeitas não, o nome correto é esferóide oblato que, em linguagem de gente, quer dizer uma esfera ligeiramente achatada.
Assim, neste cantinho da Via Láctea, neste sistema que deve ser replicação de milhares de outros existentes no Universo, os planetas quase esféricos giram em tono de um a estrela sempre do mesmo jeitão, por cauda da lei enunciada por Newton, nada muito estranho ou minimamente polêmico. E planetas outros que existirem em outros sistemas, em outras galáxias, certamente estarão obedecendo as mesmas regras dos nossos, isso podem ter certeza, não pode existir regras diferentes para o mesmo fenômeno. JAIR, Floripa, 06/03/12.

Sir Isaac Newton

Como exemplo de ciência pura nada melhor que a mecânica celeste, o grande modelo de ciência através do tempo. A história começa com Copérnico em 1543 que, no seu leito de morte, desvendou para o mundo a primeira cópia de seu longo trabalho De Revolutionibus. Os movimentos aparentes dos corpos celestes tinham sido observados e mapeados por milhares de anos antes, como padrões de esferas transparentes dentro de esferas transparentes, de ciclos e epiciclos para justificar uma teoria que colocava a Terra no centro do universo. Copérnico havia demonstrado que a maior parte da confusão se devia a posição equivocada da qual os eventos celestes eram observados. Ele colocou o Sol na posição central com os seis planetas, então conhecidos, em torno dele em órbitas circulares. A figura resultante era mais simples e convincente.
O polonês Copérnico foi sucedido pelo alemão Kepler, o qual encampou o sistema de Copérnico, mas quebrou o molde de ciclos e epiciclos que haviam sobrevivido da teoria do polaco. Kepler refutou as antigas harmonias e colocou em seu lugar as leis que levam seu nome. O mais importante que resultou das leis de Kepler: Os planetas, disse ele, se movimentam em órbitas elípticas, tendo o Sol em de seus focos, de tal forma que linha traçada do centro do planeta ao centro do Sol recobre áreas iguais em tempos iguais. Afirmando, dessa maneira, que os planetas se movimentam mais rápidos quando estão próximos do Sol e mais lentos quando distantes. As leis de Kepler prenunciavam as descobertas de Newton. Mas, antes de Newton, ainda temos o passo gigantesco dado por Galileu. Ele fez experiências com corpos em queda livre e descobriu que objetos com pesos diferentes caíam com a mesma velocidade. A trajetória das balas de canhão e a queda dos corpos também foram estudadas por Galileu. Ele demonstrou que a curva descrita pelos projéteis é um arco de parábola e que os corpos caem em movimento uniformemente acelerado. Segundo as biografias romanceadas do cientista, ele teria realizado um experimento que desmoralizou definitivamente a “física” aristotélica. Subindo ao alto da torre de Pisa, deixou cair, no mesmo instante, dois corpos esféricos de volumes e massas diferentes: uma bala de mosquete e outra de canhão. Contra as expectativas dos acadêmicos aristotélicos, que apostavam na vitória da bala de canhão e na derrota do cientista, os corpos chegaram rigorosamente juntos ao chão. Ele foi o primeiro a formular o resultado de suas experiências em termos matemáticos. Galileu e Kepler se correspondiam e trocavam figurinhas, porém jamais conjeturaram que as leis que tinham descoberto eram oriundas do mesmo fenômeno. Ambos já haviam falecido há muitos anos quando Newton descobriu essa relação.
Um século já havia passado da morte de Copérnico quando Newton nasceu, e quase meio século depois ele publicou seu Principia. O livro colocou, pela primeira vez, toda mecânica celeste sob uma lei matemática. Da queda de uma maçã na Terra ele derivou as revoluções da lua e relacionou com todas as leis que Kepler havia estabelecido para os demais corpos celestes. Tal descoberta completou o progresso intelectual começado por Copérnico há 150 anos. Newton reconheceu que devia suas descobertas aos cientistas que o precederam e, para homenageá-los, cunhou a sentença: "Se vi mais longe foi por estar de pé sobre ombros de gigantes".
A visão medieval do Universo era de um lugar com amplitude suficiente para acomodar a Terra com uma cúpula de estrelas servindo como tampa a uma distância conveniente. Essa confortável posição para a Terra agora estava ruindo. A Terra tinha sido arrancada do centro das coisas e relegada a uma posição periférica desimportante. A Terra, reduzida a uma partícula giratória ente milhões de outros corpos, mergulhou numa insignificância depressiva. Ao mesmo tempo, aquilo que circundava o homem ficou subordinado às mesmas leis que regiam o Universo. Não mais havia acaso, leis matemáticas governavam os fenômenos da vida, desde o cosmo até o interior dos átomos. Fácil perceber que o antropocentrismo também havia ruído como um castelo de cartas.
Foi assim que Sir Isaac Newton transformou radicalmente a perspectiva do Homo sapiens, e as pessoas sentiram, com certo exagero é claro, que a ciência havia elucidado os mistérios do Universo. Quando Newton faleceu muitas homenagens foram-lhe prestadas e recebeu a suprema honra de ser sepultado em Westminster com presença e reverência de grandes figuras do império onde o Sol nunca se punha. A Universidade de Cambridge erigiu uma estátua do cientista com a inscrição “Newton qui ingenio humanam gentem superavit” (“Newton aquele que mentalmente ultrapassou a humanidade”).
Bem além das fronteiras da ciência, a descoberta de Newton determinou o método em todos os campos de pensamento. Ainda mais, a rigorosa avaliação científica das leis de Newton progredia velozmente. Durante os cem anos que se seguiram à sua morte, os maiores matemáticos da época se engajaram no aprofundamento de suas leis. D’Alembert, Lagrange, Laplace e Hamilton, cada um por seu lado, revelou a profundidade e a elegância dessas leis.
E não foi tudo, quase ao mesmo tempo, uma outra grande transformação na mecânica teve origem na nova concepção de Einstein sobre tempo e espaço. As leis de Newton sobre gravidade e movimento foram combinadas num arranjo que veio incluir também as leis de forças elétricas descobertas anteriormente por Maxwell. Conclusões com riquezas de detalhes tem sido, deste então, tiradas da nova mecânica que, tudo indica, irá prosseguir moldando nossa visão de Universo cada vez mais. Newton construiu alicerces sólidos sobre os quais os cientistas que vieram a seguir podem construir um edifício consistente e durável.
Concluindo, a civilização como a conhecemos é fruto das descobertas, invenções, adaptações e conhecimentos do passado. Nada do que existe no presente está desvinculado das conquistas do tempo pretérito, nossa realidade está atrelada indissoluvelmente ao que o homem construiu ou desenvolveu na marcha de conquista do Planeta nos primórdios. Sob esse aspecto, Newton construiu nosso presente. JAIR, Floripa, 05/08/11.