Imagem: A Estação Espacial Internacional (ISS) é colocada em órbita baixa da Terra, a uma altitude de aproximadamente 415 km, dá uma volta ao redor da Terra em 90 minutos a uma velocidade de 7,7 km/s ou 27.700 km/h. A tripulação internacional, que se dedica à pesquisa científica no ambiente espacial, vê cerca de 16 amanheceres e entardeceres todos os dias.
Os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional estão em estado de imponderabilidade, mas não de microgravidade. A ISS e os astronautas estão em queda livre ao redor da Terra. É por isso que os astronautas flutuam na Estação Espacial Internacional.
Gravidade, imponderabilidade, gravidade zero, microgravidade!
Antes de responder à pergunta por que os astronautas flutuam na Estação Espacial Internacional (ISS), é necessário esclarecer alguns termos da física, de forma simples.
Gravidade é a força do campo gravitacional que nos puxa para o centro da Terra, este termo refere-se ao planeta Terra. Mas também a força que dá peso a qualquer corpo físico (gravidade).
Gravitação geralmente se refere a essa força ou interação entre quaisquer dois corpos celestes maciços. Mas esses dois termos são idênticos.
Imponderabilidade é a ausência quase completa da sensação de peso ao contrário da gravidade.
Microgravidade caracteriza uma gravitação muito fraca sentida por um objeto localizado muito longe de qualquer corpo massivo ou em um canto do espaço onde as influências gravitacionais de vários corpos massivos se anulam como nos pontos de Lagrange.
Zero Gravity ou Zero G não existe porque a gravitação permeia todo o espaço até as estruturas de grande escala do universo. A experiência de "gravidade zero" é uma ilusão que dá a impressão de que a gravidade desaparece. Mas na realidade é a sensação de peso que desaparece quando se está em queda livre. De fato, se você cair em queda livre em um elevador cujo cabo foi cortado, os dois corpos caem com a mesma velocidade e nenhum está apoiado no outro. Se os dois corpos caem, é justamente por causa da gravidade.
Qual é o fenômeno físico que permite aos astronautas flutuar na estação espacial internacional?
A gravidade mede a aceleração de um objeto em queda livre na superfície da Terra.
A segunda lei de Newton que é expressa por F=ma diz que a força da gravidade (f) é igual à massa (m) pela aceleração (a).
Nesta equação, uma força de 1 newton atuando sobre uma massa de 1 kg, acelera em 1 m/s2. Assim, a força da gravidade é de cerca de 9,81 newtons para uma massa de 1 kg.
Mas a gravitação e a aceleração são dois aspectos da mesma força (F=ma e F=mg ⇒ g=a).
A gravidade é expressa por g0=9,81 m/s2 ou uma aceleração devido à gravidade (ao nível do mar a 45° de latitude).
Ao contrário do peso, a massa de um corpo (expressa em kg) que intervém no cálculo da força gravitacional g, não varia em função da estrela onde o corpo se encontra. É g que decresce em função do quadrado da distância que separa dois corpos.
Nossa estação espacial internacional está viajando em órbita baixa localizada a aproximadamente 415 km da superfície da Terra. Essa distância é muito pequena e a gravidade nessa altitude (g=9 m/s2) é praticamente a mesma que no solo (g=9,81 m/s2).
Assim, os astronautas a bordo da Estação Espacial Internacional encontram-se em um estado de imponderabilidade, mas não de microgravidade. A ISS e os astronautas estão em queda livre ao redor da Terra. É por isso que os astronautas flutuam na Estação Espacial Internacional.
N.B.: A Terra é uma referência para outros corpos celestes onde a gravitação é diferente. Assim a gravidade terrestre é igual a 1 em relação aos demais objetos, por isso confundimos a massa com o peso (p=mg).