Imagem: Todos os movimentos dos planetas são irregulares e variam ao longo do tempo sob as influências gravitacionais de todos os objetos do sistema solar. Os eixos de rotação dos planetas também são modificados.
O final do eixo de rotação de um planeta descreve lentamente um círculo em um plano horizontal, como um pião, este é o movimento de precessão.
No caso da Terra, o eixo de rotação está inclinado em 23° 26' 10,210" em relação ao seu plano orbital. A inclinação do eixo da Terra perde 0,4686" por ano, ou aproximadamente 8' por milênio.
Crédito: Ficha informativa planetária da NASA
A obliquidade dos planetas, ou inclinação, refere-se ao ângulo entre o eixo de rotação de um planeta sobre si mesmo e seu plano orbital em torno de sua estrela. A obliquidade é, portanto, a inclinação do equador do planeta em relação ao seu plano orbital denominado eclíptica.
Todos os planetas estão sujeitos aos caprichos das forças gravitacionais dos objetos do sistema solar. A deformação permanente do espaço-tempo, ou seja, a sua curvatura, cria os fluxos caóticos da gravidade.
O eixo de rotação dos planetas, sensível a todas estas perturbações, varia ao longo do tempo, muito lentamente e de forma diferente para cada planeta.
Os planetas têm órbitas localizadas aproximadamente no mesmo plano orbital, mas sua obliquidade é diferente hoje. A variação do eixo de rotação dos planetas é um fenômeno complexo causado por diversos fatores (interações gravitacionais, forças de maré, colisões com objetos cósmicos, redistribuição de massa no interior do planeta, etc.). Assim, este eixo de rotação nunca é perpendicular ao plano orbital do planeta. Na verdade, a principal razão deve-se à distribuição de massa dentro de um planeta que nunca é uma esfera perfeita e de igual densidade, ou seja, com uma distribuição igual de massa. É isso que o força a girar como um pião.
No disco protoplanetário, os planetas deveriam se formar com obliquidades próximas de zero. No entanto, os planetas do sistema solar apresentam hoje uma grande variedade de obliquidades que agora variam entre mínimos e máximos. O caso de Mercúrio é especial porque a forte dissipação das marés devido à proximidade do Sol mantém a obliquidade de Mercúrio num valor próximo de zero.
Colisões em grande escala no sistema solar também provavelmente contribuíram para a inclinação da maioria das obliquidades. Além disso, as ressonâncias sobrepostas produzem um grande número de caos que têm grande influência no eixo de rotação dos planetas. Na astronomia, a ressonância orbital é observada quando a proporção dos períodos orbitais está em relação a proporções simples (1:2, 2:3, 3:4, etc.). Isso afeta órbitas e movimentos no sistema planetário.
Na realidade, os eixos da maioria dos planetas ainda estão inclinados e hoje observamos apenas uma fase de transição desta evolução.
Mercúrio (≈ 0°): Devido à sua rotação síncrona, o eixo de rotação de Mercúrio não sofre variação significativa na obliquidade ao longo do tempo. Devido à interação entre as forças das marés e a órbita excêntrica de Mercúrio, desenvolve-se uma ressonância orbital. Num determinado ponto da órbita, o período orbital de Mercúrio entra em ressonância 3:2 com o seu período de rotação, o que significa que Mercúrio faz 3 rotações no seu eixo para cada 2 revoluções em torno do Sol. Quando ocorre a ressonância orbital, o efeito combinado da travagem das marés e da ressonância orbital bloqueia o eixo de rotação de Mercúrio numa posição estável em relação ao Sol.
Vênus (≈ 177°): A rotação de Vênus é retrógrada, o que significa que seu eixo de rotação está inclinado na direção oposta à da maioria dos outros planetas do sistema solar. Assim, a obliquidade de Vênus é de aproximadamente 177,36° em relação à normal de sua órbita ao redor do Sol. Comparada com a vertical, sua obliquidade é relativamente baixa. Podemos dizer que seu eixo está inclinado aproximadamente 2,64 graus. Seu eixo de rotação não sofre variações significativas ao longo do tempo.
Terra (≈ 23,5°): A obliquidade da Terra varia entre ≈ 22,1° e ≈ 24,5° durante um período de aproximadamente 25.765 anos. Nesse período denominado “precessão dos equinócios”, o eixo da Terra faz uma rotação completa, passando por diferentes inclinações. Essa inclinação é responsável pela existência das estações na Terra. O eixo de rotação da Terra pode ter sido estabilizado pela captura da Lua.
Marte (≈ 25,19°): Durante um período de aproximadamente 1,2 milhão de anos, a obliquidade de Marte varia entre 14,9 e 35,5°. No entanto, muito longe do Sol e sem um grande satélite, Marte teria uma obliquidade caótica, variando de 0° a 60°.
Júpiter (≈ 3,1°): A obliquidade de Júpiter pode variar de 3° a 30° durante um período de 5 milhões de anos. Apesar do seu valor atual particularmente baixo, a obliquidade de Júpiter está atualmente a aumentar, devido à migração dos satélites galileus. Os satélites galileanos (Io, Europa, Ganimedes e Calisto) estão actualmente a afastar-se de Júpiter a uma taxa de cerca de 1 cm por ano. Os modelos mostram que a obliquidade de Júpiter aumentará gradualmente ao longo dos próximos milhões de anos. Embora a força dos satélites seja fraca, ela atua de forma consistente durante um longo período de tempo. Levará aproximadamente 2,7 milhões de anos para que o eixo de rotação de Júpiter avance um grau por causa dos satélites galileus.
No entanto, embora esta influência gravitacional esteja presente, geralmente não é suficiente para causar mudanças drásticas no eixo de rotação de Júpiter. Outros fatores, como a distribuição da massa atmosférica ou a ressonância com a órbita de Urano, desempenham um papel na dinâmica de rotação do planeta. Correntes de ar, tempestades e perturbações climáticas podem causar movimentos verticais e horizontais da massa atmosférica, redistribuindo assim a massa em diferentes altitudes e latitudes.
Saturno (≈ 26,7°): A grande obliquidade de Saturno permite que observadores localizados na Terra observem seus magníficos anéis.
Os satélites de Saturno, e mais particularmente Titã (maior que Mercúrio), são parcialmente responsáveis pela atual obliquidade do planeta gigante. Segundo trabalho publicado em 18 de janeiro de 2021 por cientistas do CNRS, da Universidade Sorbonne e da Universidade de Pisa, o planeta se inclina cada vez mais à medida que seus satélites se afastam.
Urano (≈ 97,8°): Ao contrário de todos os outros planetas do Sistema Solar, Urano está fortemente inclinado em seu eixo, quase paralelo ao seu plano orbital. É tão inclinado que dá a impressão de rolar em sua órbita expondo alternadamente seu pólo norte e depois seu pólo sul ao Sol. O que significa que seus pólos norte e sul estão localizados onde os outros planetas têm seus equadores.
Duas hipóteses foram apresentadas para explicar esta “extrema obliquidade”.
Urano pode ter sofrido uma ou mais colisões violentas com protoplanetas primordiais no início da história do sistema solar. Alternativamente, perturbações gravitacionais ou ressonâncias causadas por Júpiter e Saturno poderiam ter afetado a inclinação de Urano ao longo do tempo. Mas é provável que uma combinação de vários factores tenha contribuído para a actual inclinação de Urano.
Netuno (≈ 28,3°): A inclinação axial de Netuno é hoje aproximadamente semelhante às inclinações da Terra (≈ 23°), de Marte (&asymmp; 25°) e Saturno (&asymmp; 26°).
Júpiter e Saturno cruzaram a ressonância orbital 1:2 há cerca de 4,5 mil milhões de anos, durante a migração dos planetas gigantes. Esta passagem teria causado perturbações gravitacionais significativas no Sistema Solar.
A obliquidade dos planetas observados hoje é o resultado complexo, ao longo do tempo, de interações gravitacionais, colisões entre protoplanetas primordiais, perturbações ligadas a ressonâncias e outros fenômenos dinâmicos desconhecidos.
Podemos lembrar que todos os planetas devem ter se formado com obliquidade próxima de zero.
Mas muito cedo, as obliquidades dos planetas podem ter sofrido um comportamento caótico em grande escala. E ao longo do tempo, uma combinação de fatores dinâmicos no sistema solar influenciou as obliquidades dos planetas.
Mercúrio e Vénus, próximos do Sol, foram estabilizados por efeitos dissipativos, a Terra pode ter sido estabilizada pela captura da Lua e Marte ainda se encontra numa grande zona caótica. Quanto às obliquidades dos planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno), as simulações consideram-nas como primordiais, ou seja, com aproximadamente a mesma inclinação que tinham originalmente após as grandes colisões com protoplanetas.
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