Obliquidade da Terra

Descrição da imagem: A obliquidade da Terra é o ângulo entre o eixo de rotação da Terra e seu plano orbital (plano da eclíptica).

O que é a Obliquidade da Terra?

A Obliquidade da Terra ou Inclinação Axial é o Ângulo entre o eixo de rotação terrestre e a perpendicular ao plano de sua órbita ao redor do Sol (eclíptica). De maneira equivalente, é o ângulo entre seu plano equatorial e seu plano orbital. Atualmente, este ângulo é de aproximadamente ≈23,4 graus. No sistema solar, os planetas têm órbitas ao redor do Sol que se encontram todas mais ou menos no mesmo plano, o da eclíptica.

A obliquidade da Terra é responsável pelas estações. Quanto mais aberto é o ângulo, mais marcado é o contraste entre as estações. Se a inclinação axial fosse nula (0°), não haveria estações, a temperatura estaria repartida equitativamente em todo o planeta. Porque o eixo da Terra está inclinado, diferentes partes do planeta recebem quantidades variáveis de radiação solar ao longo do ano. Isso provoca variações de temperatura e duração do dia, criando assim as estações.

O que é o Eixo de Rotação da Terra?

O Eixo de Rotação é a Linha imaginária ao redor da qual a Terra gira sobre si mesma em 24 horas. Este eixo atravessa aproximadamente o Polo Norte e o Polo Sul situados na superfície da Terra. O plano do equador é perpendicular ao eixo de rotação terrestre. Os Polos Celestes (norte e sul) são pontos imaginários no céu que marcam os prolongamentos do eixo de rotação da Terra no espaço. O Plano do Equador Celeste é o prolongamento imaginário do plano do equador terrestre no espaço. Embora os movimentos do eixo de rotação terrestre provoquem ligeiras diferenças entre os dois planos ao longo do tempo, estas desvios são mínimas.

Variações da Obliquidade da Terra

A obliquidade da Terra ou a inclinação axial não é um ângulo constante, mas varia ligeiramente ao longo do tempo. Este movimento é causado pelas perturbações gravitacionais exercidas pelos outros planetas do sistema solar, em particular Júpiter e Saturno. No entanto, a obliquidade permanece confinada entre 22,1° e 24,5°. Nos últimos 5 milhões de anos, a obliquidade da Terra variou entre 22°2'33" e 24°30'16", com um período médio de 41.040 anos. Atualmente, é de 23,4361706743° mas diminui lentamente a uma taxa de aproximadamente 0,00013 graus por ano, ou ≈46,8 segundos de arco por século. Em outras palavras, o eixo se endireita para a perpendicular à razão de aproximadamente 1° em um período de ≈7692 anos.

Em resumo, a obliquidade da Terra passa de 22,1° a 24,5°, depois volta a 22,1° ao cabo de 41.000 anos.

Variações do Eixo de Rotação da Terra

O eixo de rotação da Terra descreve um cone ao redor da perpendicular ao plano da eclíptica. Este movimento de precessão é causado pelas forças gravitacionais exercidas pelo Sol e pela Lua sobre o inchaço equatorial da Terra. O período de 26.000 anos corresponde ao tempo necessário para que o eixo de rotação da Terra complete um ciclo completo ao redor deste cone. Isto significa que o eixo de rotação volta à sua posição inicial em relação às estrelas fixas após aproximadamente 26.000 anos.

Superposta à precessão de 26.000 anos, outra oscilação, chamada Nutação, mais rápida e de menor amplitude, se manifesta por variações periódicas da inclinação do eixo de rotação da Terra. A Nutação tem um período principal de aproximadamente 18,6 anos.

Fatores que Influenciam as Variações da Obliquidade da Terra

A obliquidade da Terra varia sob o efeito de vários mecanismos complexos. Estas variações são o resultado de interações gravitacionais, processos internos da Terra e fenômenos astronômicos a diferentes escalas de tempo.

1. Interação Gravitacional da Lua

A Lua desempenha um papel central, pois exerce uma influência estabilizadora sobre o eixo de rotação terrestre, limitando as oscilações da obliquidade. Contém a obliquidade terrestre num intervalo relativamente restrito entre 22,1° e 24,5°. Sem a Lua, as simulações indicam que a obliquidade da Terra poderia variar de maneira caótica, oscilando entre 0° e 85° em alguns milhões de anos.

A Terra não é uma esfera perfeita, está ligeiramente achatada nos polos e apresenta um inchaço equatorial. Este inchaço faz com que a distribuição da massa terrestre não seja isotrópica (uniforme em todas as direções). Como o inchaço equatorial não está alinhado com a direção Terra-Lua, esta interação cria um torque gravitacional que tende a realinhar o eixo de rotação terrestre para uma posição perpendicular ao plano orbital. Este torque compensa parcialmente as perturbações gravitacionais dos outros planetas, especialmente Júpiter e Saturno, que de outra forma tenderiam a desestabilizar o eixo terrestre.

A Lua exerce uma força gravitacional sobre o inchaço terrestre porque orbita com uma inclinação diferente ao plano equatorial terrestre, passando por cima e por baixo deste plano durante o seu ciclo orbital mensal. Isto significa que a Lua não permanece alinhada com o inchaço equatorial da Terra. Esta assimetria cria um torque gravitacional responsável pelos movimentos de precessão do eixo terrestre (movimento circular ao redor de uma direção média).

2. Interação Gravitacional dos Planetas Gigantes

Os planetas gigantes (Júpiter e Saturno), devido à sua grande massa, modificam a forma e a inclinação da órbita terrestre. Isto afeta o ângulo entre o eixo de rotação da Terra e o seu plano orbital. Estas perturbações provocam oscilações cíclicas da obliquidade num período de aproximadamente 41.000 anos.

3. Interação Gravitacional do Sol

O Sol também exerce uma força gravitacional sobre o inchaço equatorial, mas esta é menos estabilizadora do que a da Lua devido à distância Terra-Sol.

4. Redistribuição das Massas Terrestres

O degelo, os movimentos tectônicos e as marés terrestres também influenciam o eixo de rotação terrestre. Esta transferência de massa modifica o momento de inércia da Terra (análogo à mudança de velocidade de uma patinadora que aproxima ou afasta os braços). No entanto, estas variações são mínimas e oscilatórias porque a redistribuição das massas pode tanto "endireitar" o eixo (diminuir a obliquidade) quanto "inclinar" (aumentar a obliquidade) dependendo da direção das massas deslocadas.

As medições por satélite, como as missões GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment), permitem detectar variações mínimas mas precisas do eixo de rotação terrestre, a deriva dos polos geográficos (~10 cm/ano) e as flutuações da duração do dia (alguns milissegundos).

Causas Principais da Desviação Geográfica Anormal de 2023

A desviação geográfica dos polos da Terra, muitas vezes chamada de "movimento polar" ou "deriva dos polos," é um fenômeno complexo que envolve vários fatores geofísicos. Em 2023, uma desviação de 31,5 polegadas (aproximadamente 80 cm) pode ser explicada por uma combinação desses fatores.

A oscilação de Chandler é um componente maior do movimento polar. Esta oscilação tem um período de aproximadamente 433 dias e uma amplitude de alguns metros. É causada por perturbações internas e externas da Terra, como terremotos, movimentos de magma e variações da pressão atmosférica e das marés oceânicas. Uma desviação de 80 cm poderia ser atribuída parcialmente a esta oscilação.

As variações sazonais da distribuição de massa da atmosfera e dos oceanos provocam um movimento polar anual. Este movimento tem um período de um ano e pode contribuir para desvios polares da ordem de algumas dezenas de centímetros.

As variações da distribuição de massa no interior da Terra, incluindo eventos geológicos maiores como terremotos, movimentos de placas tectônicas e deslocamentos de magma, também podem influenciar o movimento polar.

As variações climáticas, como o derretimento das geleiras e das calotas polares, podem modificar a distribuição de massa da Terra e contribuir para o movimento polar e para a orientação do eixo de rotação.

Efeitos Acumulados

Quando todos estes fatores se acumulam, podem resultar numa deriva dos polos geográficos da ordem de 80 cm.
- A oscilação de Chandler poderia contribuir para uma desvio de 30 a 40 cm.
- O movimento polar anual poderia adicionar 10 a 20 cm.
- As variações da distribuição de massa terrestre podiam contribuir para uma desvio adicional de 10 a 20 cm.
- As forças externas e os efeitos climáticos poderiam adicionar mais alguns centímetros.