Porque é que a Lua muda de fase e como ocorrem os eclipses

Eclipses e fases da Lua — As **fases da Lua** sucedem-se ao longo de um ciclo de 29,5 dias, chamado «lunação». As 8 fases da Lua são: a lua nova, o crescente inicial, o primeiro quarto, a lua gibosa crescente, a lua cheia, a lua gibosa minguante, o último quarto e o crescente final. O eclipse solar ocorre na lua nova, o eclipse lunar ocorre na lua cheia.
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Resumo científico

O artigo da Astronoo apresenta os mecanismos dos eclipses e das fases da Lua. Explica que estes fenómenos resultam do alinhamento do Sol, da Terra e da Lua, chamado sizígia. Os eclipses só ocorrem quando a Lua está próxima da linha dos nodos, interseção da órbita lunar e da eclíptica. O artigo detalha a notável coincidência dos tamanhos aparentes do Sol e da Lua, a diferença entre os períodos sideral e sinódico, a inclinação de 5,145° do plano orbital lunar e a precessão dos nodos ao longo de 18,61 anos. Aborda igualmente as condições de observação dos eclipses totais, parciais e anulares.

Porque é que a Lua apresenta fases e como ocorrem os eclipses?

Este artigo é dedicado aos eclipses e às fases da Lua. Porque é que a Lua nos mostra um rosto mutável ao longo dos dias, e porque é que o Sol desaparece por vezes atrás dela? A resposta reside na mecânica celeste que rege os movimentos do Sol, da Terra e da Lua. A Lua não produz a sua própria luz: reflete a do Sol. A parte iluminada que vemos depende da posição relativa destes três corpos. Assim, a Lua passa por oito fases principais, da lua nova à lua cheia, em 29,5 dias. Os eclipses, por sua vez, ocorrem nas sizígias, quando os três astros estão quase alinhados. Mas este alinhamento não é perfeito em cada lunação, porque a órbita lunar está inclinada cerca de 5,145° em relação à eclíptica. Os eclipses só ocorrem, portanto, perto dos nodos da órbita. O artigo explora também a fascinante coincidência que torna possíveis os eclipses totais de Sol: o Sol é cerca de 400 vezes maior que a Lua, mas também 400 vezes mais distante, o que torna os seus tamanhos aparentes quase idênticos. Por fim, descreve a evolução futura destes fenómenos, com a Lua a afastar-se da Terra 4 cm por ano.

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Os eclipses lunares

O que é um eclipse?

Um eclipse requer um alinhamento de três corpos celestes: o Sol, a Terra e a Lua.

Os eclipses lunares são ocultações da Lua pela sombra da Terra, enquanto os eclipses solares são ocultações do Sol pela sombra da Lua. Estas coincidências celestes são frequentemente observadas, pelo menos uma de cada (eclipse lunar e eclipse solar) a cada 6 meses.

As fases da Lua

A Lua aparece-nos em diferentes fases, isto é, com diferentes iluminações da esfera lunar. Isto deve-se à rotação da Lua em torno da Terra e às posições relativas em movimento permanente do Sol, da Terra e da Lua. Como a Lua apenas reflete a luz do Sol, a única parte visível da Lua é a que está orientada simultaneamente para a Terra e para o Sol.

As oito fases da Lua ao longo do ciclo lunar
Fase	Dia do ciclo	Iluminação	Parte visível (hemisfério norte)	Nascimento (aprox.)	Observação ideal
Lua nova	0	0 %	Invisível (face não iluminada voltada para a Terra)	6 h	Não observável (exceto eclipse solar)
Crescente inicial	2 a 6	1 a 49 %	Fino crescente à direita	9 h	Logo após o pôr do Sol, a oeste
Primeiro quarto	7	50 %	Metade direita iluminada	Meio-dia	À noite, culminando a sul
Lua gibosa crescente	8 a 13	51 a 99 %	Mais de três quartos iluminados (à direita)	15 h	No final da tarde e parte da noite
Lua cheia	14 a 15	100 %	Disco inteiramente iluminado	18 h	Toda a noite (exceto eclipse lunar)
Lua gibosa minguante	16 a 21	99 a 51 %	Mais de três quartos iluminados (à esquerda)	21 h	Na segunda parte da noite e de manhã
Último quarto	22	50 %	Metade esquerda iluminada	Meia-noite	No final da noite e de manhã, a sul
Crescente final	23 a 28	49 a 1 %	Fino crescente à esquerda	3 h	Antes do nascer do Sol, a leste

Periodicidade lunar e sizígias

A periodicidade das fases da Lua é de 29,5 dias, ou seja, uma lunação ou mês lunar sinódico. Não se deve confundir esta duração com o mês lunar sideral (27,32 dias), que corresponde ao regresso da Lua à mesma posição em relação às estrelas, nem com o mês anomalístico (27,55 dias), que mede o regresso da Lua ao seu perigeu. Estes três períodos diferem porque a Terra avança na sua órbita enquanto a Lua gira em torno dela, e porque a própria órbita lunar é elíptica e animada de uma precessão.

Os eclipses têm lugar nas sizígias, isto é, no momento em que há um quase alinhamento entre o Sol, a Terra e a Lua. Distinguem-se duas configurações:

a lua nova, quando a Lua se encontra entre o Sol e a Terra: o lado iluminado está voltado para o Sol, e a face visível da Terra está na sombra;
a lua cheia, quando a Terra se encontra entre o Sol e a Lua: a face visível da Lua está então inteiramente iluminada.

O eclipse solar tem, portanto, lugar na lua nova, e o eclipse lunar tem lugar na lua cheia. No entanto, um alinhamento perfeito não basta: é ainda necessário que a Lua esteja suficientemente próxima da linha dos nodos, isto é, da interseção entre o plano da sua órbita e o plano da eclíptica. Fora destas janelas, a Lua passa acima ou abaixo do Sol (na lua nova) ou da sombra da Terra (na lua cheia), sem que ocorra qualquer eclipse.

As sizígias não são, portanto, sistematicamente eclípticas. Como a Lua regressa à mesma posição relativa em relação ao Sol a cada 29,5 dias, mas a linha dos nodos se desloca lentamente, os eclipses agrupam-se em estações de eclipses de cerca de 34,5 dias, separadas por intervalos de cinco a seis meses. Entre dois eclipses sucessivos do mesmo tipo (Sol ou Lua), decorre em geral uma lunação, ou seja, cerca de 29,5 dias, o que explica que os eclipses solares e lunares alternem frequentemente com quinze dias de intervalo.

Uma feliz coincidência torna o eclipse solar espetacular

A coincidência dos tamanhos aparentes

A razão entre o diâmetro do Sol (1 400 000 km) e o diâmetro da Lua (3 500 km) é de ≈1/400; a razão entre a distância do Sol (149 600 000 km) e a distância da Lua (384 000 km) é de ≈1/400. Sendo o Sol 400 vezes maior e 400 vezes mais distante que a Lua, os seus tamanhos aparentes no céu são quase idênticos (≈0,5° ou ≈30 minutos de arco). Na realidade, o tamanho aparente da Lua varia entre 29,3' e 33,5' e o tamanho aparente do Sol varia entre 31,5' e 32,5'.

Consequências e evolução futura

Esta coincidência temporal está na base das interpretações mitológicas de certas civilizações, pois a Lua por vezes oculta perfeitamente o Sol.

Hoje em dia, um eclipse total de Sol suscita a paixão das multidões. Alguns amadores são chamados «caçadores de eclipses»; percorrem o mundo à procura de eclipses. No entanto, esta coincidência vai desaparecer; dentro de centenas de milhões de anos só haverá eclipses anulares, porque a Lua se afasta da Terra 4 cm por ano.

Períodos de revolução da Lua

Período sideral

O período de revolução sideral da Lua é medido em relação às estrelas. É o tempo necessário para que a Lua regresse à mesma posição em relação a uma estrela, vista da Terra. Este período de revolução sideral é de 27,321582 dias, ou seja, cerca de 27 dias 7 horas 43 minutos.

A título de comparação, o período sideral da Terra, medido em relação às estrelas, é de cerca de 23 h 56 min, ou seja, 0,99726968 dia. É mais curto que o período sinódico (em relação ao Sol) em cerca de 4 minutos, porque em 24 h a Terra avançou na sua órbita em torno do Sol 1/365, o que corresponde a cerca de 4 minutos.

Período sinódico

O período de revolução sinódico da Lua é medido em relação ao Sol. É o tempo necessário para que a Lua regresse à mesma posição em relação ao Sol, vista da Terra. Este período é de 29,530589 dias, ou seja, cerca de 29 dias 12 horas 44 minutos.

É mais longo que o período sideral porque, durante um mês, a Terra avançou na sua órbita em torno do Sol: a Lua precisa, portanto, de cerca de 2 dias suplementares para recuperar a mesma posição em relação ao Sol.

É este período sinódico de 29,5 dias que marca o ritmo das fases da Lua e explica porque os eclipses solares e os eclipses lunares se sucedem com um intervalo de cerca de 15 dias.

O plano da eclíptica e os nodos

Órbita da Lua em relação à eclíptica — **Inclinação da órbita lunar e linha dos nodos**: o plano da órbita da Lua está inclinado 5,1° em relação ao plano da eclíptica (plano orbital da Terra em torno do Sol). Os eclipses só podem ocorrer quando a Lua atravessa a linha dos nodos, isto é, a interseção destes dois planos.
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Inclinação da órbita lunar

Embora o período de revolução sinódico seja de 29,5 dias, os eclipses não têm lugar todos os meses. A Lua passa acima ou abaixo do Sol, porque o plano da órbita da Lua em torno da Terra e o plano da órbita da Terra em torno do Sol (eclíptica) não se sobrepõem: formam um ângulo de cerca de 5,145°.

Se a Lua se deslocasse em torno da Terra no mesmo plano que a Terra em torno do Sol, isto é, sobre o plano da eclíptica, haveria um eclipse lunar em cada lua cheia e um eclipse solar em cada lua nova, a cada 29,5 dias, cada um separado por 15 dias.

Na realidade, os alinhamentos dos três astros só podem ocorrer se a Lua se encontrar muito próxima do plano da eclíptica. É por esta razão que este plano foi assim chamado, em relação com o eclipse.

Os nodos da órbita lunar

O lugar onde a Lua passa acima do plano da eclíptica chama-se nodo ascendente. Inversamente, o lugar onde a Lua passa abaixo do plano da eclíptica chama-se nodo descendente.

Para assistir a um eclipse total ou parcial, é necessário que a Lua se encontre sobre a linha dos nodos: é o único lugar onde o alinhamento dos três astros é perfeito. Há, portanto, entre quatro e seis eclipses no ano, pelo menos dois de Sol e pelo menos dois de Lua.

Sizígias e estações de eclipses

Em resumo, os eclipses ocorrem nas sizígias (alinhamento dos três astros) próximas da linha dos nodos. Em torno da passagem dos nodos, existe um período de 35 dias durante o qual um eclipse pode ocorrer. Em 34,5 dias, é possível observar dois eclipses solares ou dois eclipses lunares, pois a lunação dura 29,5 dias. Os eclipses estão, portanto, espaçados de cerca de um mês ou de cinco a seis meses.

Influência da distância Terra-Lua

A distância Terra-Lua varia entre 363 104 km e 405 696 km. Quanto mais afastada estiver a Lua da Terra no momento da sizígia, mais parcial é o eclipse. O intervalo entre dois eclipses totais de Sol de uma mesma estação (por exemplo de um verão para o seguinte) é geralmente de 12 lunações, ou seja, 354,4 dias (1 ano - 11 dias). Assim, pudemos assistir a um eclipse total na Mongólia a 1 de agosto de 2008, depois a um eclipse total na China a 22 de julho de 2009, e por fim a um eclipse total na Polinésia a 11 de julho de 2010.

Condições de alinhamento

Plano das órbitas aparentes da Lua e do Sol, vistas da Terra. Se a Lua se deslocasse em torno da Terra no mesmo plano que a Terra em torno do Sol, ou seja, sobre o plano da eclíptica, haveria um eclipse lunar em cada lua cheia e um eclipse solar em cada lua nova, a cada 29,5 dias, cada um separado por 15 dias.

O período dos eclipses dura 34,5 dias; há, portanto, 2 ou 3 eclipses durante este período. Há também 1,5 ou 6 meses entre dois eclipses consecutivos de Sol ou de Lua. Os alinhamentos dos três astros só podem ocorrer se a Lua se encontrar muito próxima do plano da eclíptica; é por esta razão que este plano foi assim chamado, em relação com o eclipse.

Referências

FAQ: tudo o que precisa de saber sobre os eclipses e as fases da Lua

O que é um eclipse lunar?

Um eclipse lunar ocorre quando a Terra se interpõe entre o Sol e a Lua, projetando a sua sombra sobre o nosso satélite. A Lua atravessa então o cone de sombra da Terra, o que a escurece parcial ou totalmente. Este fenómeno só pode ocorrer na lua cheia, quando o Sol, a Terra e a Lua estão alinhados.

Porque é que a Lua muda de fase?

A Lua não produz luz; reflete a do Sol. À medida que gira em torno da Terra, a porção iluminada visível do nosso planeta muda. É este ciclo de 29,5 dias que dá origem às oito fases lunares, da lua nova à lua cheia.

Porque é que não há um eclipse em cada lua cheia?

Porque a órbita da Lua está inclinada cerca de 5,145° em relação ao plano da eclíptica. Na maior parte do tempo, a Lua passa acima ou abaixo do alinhamento perfeito. Os eclipses só ocorrem quando a Lua se encontra perto dos nodos, isto é, nos pontos onde a sua órbita cruza a eclíptica.

Qual é a diferença entre um eclipse solar total e um anular?

Um eclipse total ocorre quando a Lua está suficientemente próxima da Terra para cobrir inteiramente o disco solar. Um eclipse anular ocorre quando a Lua está mais distante: aparece mais pequena e deixa ver um anel de luz solar à sua volta. Esta diferença deve-se à excentricidade da órbita lunar.

Quanto tempo dura um eclipse?

A duração de um eclipse varia consoante o tipo. Um eclipse total de Sol dura geralmente alguns minutos (no máximo cerca de 7 minutos). Um eclipse lunar pode durar várias horas, porque a Lua leva tempo a atravessar a sombra da Terra.

O que é a linha dos nodos?

A linha dos nodos é a interseção entre o plano da órbita lunar e o plano da eclíptica. Os dois pontos onde esta linha corta a eclíptica chamam-se nodo ascendente e descendente. Os eclipses só podem ocorrer quando a Lua se encontra perto desta linha.