gov-civil-vilareal.ptComo você sabe qual pólo de um planeta é o pólo * norte *?
>O problema de saber muito sobre astronomia - qualquer assunto, na verdade - é o que você pensar você sabe que você realmente não .
A saber: o ator e comediante Dave Foley viu recentemente uma das magníficas imagens de Juno do pólo sul de Júpiter, e fez uma pergunta bastante relevante :
Se você clicar aqui para ler o tópico, verá que alguém me '@ -ed' nele para ver se eu sabia. Eu respondi com a resposta que sempre usei:
Mas então @Dr Zig respondeu :
Ei! Isso foi novidade pra mim! Então eu respondi :
Então, o que tudo isso significa? Aí vem a ciência!
Se você pegar uma esfera perfeita e apenas olhar para ela, todos os lugares em sua superfície são exatamente iguais. Eles estão todos à mesma distância do centro, e essa é sua única característica definidora. Como um físico poderia dizer, não há pontos preferenciais (especiais) na superfície. Cada local é como qualquer outro local.
Mas se você girar, como mágica (mas ciência!), Dois pontos especiais aparecem: Os pólos. É aqui que o eixo de rotação cruza a superfície da esfera. Existem muitas maneiras de pensar nos pólos; por exemplo, em qualquer outro lugar na esfera giratória, um ponto fará um círculo no espaço à medida que se move em torno do eixo de rotação. Mas nos pólos não. Eles apenas giram no lugar.
Os dois pólos são diferentes um do outro em um aspecto: se você olhar de cima da superfície para um pólo, a esfera parecerá girar no sentido horário, e se você olhar para baixo no outro pólo, ela parecerá girar no sentido anti-horário.
A Terra é uma esfera, e se você estivesse flutuando no espaço acima do norte pólo, a Terra parece girar no sentido anti-horário. De cima do Sul pólo gira no sentido horário.
[Nota: Não há cima ou baixo no espaço, então, nesses casos, quando digo 'acima de algo', quero dizer que você tem alguma altitude acima da superfície em relação ao centro da Terra. É fácil pensar no pólo norte como para cima e no pólo sul para baixo, mas isso é simplesmente pólo (uma palavra que acabei de inventar); é um preconceito inerente porque a maioria das pessoas vive no hemisfério norte. Se o colonialismo tivesse começado, digamos, na Austrália, e se espalhado pelo mundo, nossos mapas provavelmente estariam de cabeça para baixo em relação ao que estamos acostumados.]
Acontece que isso também é verdade para a maioria dos planetas e do Sol, e é por isso que eu twittei o que fiz. Achei que o pólo norte fosse definido pelo próprio planeta, mas não é o caso!
A União Astronômica internacional é a Guardiã oficial de Nomes e Regras e Tal ™ para astronomia, e eles têm uma definição para o pólo norte de um objeto giratório . É realmente definido usando a Terra e o Sol como base , então há duas etapas.
Uma é que ele usa a localização aceita do pólo norte da Terra, a 90 ° de latitude norte no Ártico. OK, fácil o suficiente. Mas então eles dizem que o pólo norte de outro planeta é aquele que se encontra no mesmo hemisfério celestial em relação ao plano invariável do sistema solar que o Da terra Polo Norte.
Ok, caramba. O que que significar?
Animação que mostra a rotação da Terra na esfera celestial imaginária, a aparência esférica do céu à nossa volta. Os pólos da Terra apontam para os pólos celestes no céu. Crédito: Tfr000 / Wikimedia Commons
Primeiro, nós percebemos o céu como uma esfera ao nosso redor , como se estivéssemos vendo o interior de uma enorme concha esférica. Isso é realmente um conceito útil! Como a Terra gira, parece que o céu gira ao nosso redor, fazendo com que as estrelas se levantem e se ponham. E isso também define um celestial Polo Norte; o ponto no céu diretamente acima do pólo norte da Terra. É também o ponto no céu em que as estrelas parecem girar. Isso significa que há um pólo sul celestial e um equador também. Podemos até projetar a latitude e longitude da Terra para o céu, criando uma grade de coordenadas que chamamos (por razões históricas) ascensão reta e declinação . Dessa forma, podemos medir as coordenadas de uma estrela no céu, assim como você pode dar as coordenadas de uma cidade na superfície da Terra.
Portanto, qualquer estrela ao norte do equador celestial está no hemisfério celeste norte, assim como qualquer cidade ao norte do equador da Terra está no hemisfério norte.
OK, então qual é o plano invariável do sistema solar? Esta é uma maneira inteligente de configurar um método para mapear as coisas no sistema solar. O sistema solar é tridimensional, então precisamos usar três coordenadas. Mas também precisamos de uma origem (o ponto zero) para esse sistema, bem como uma maneira de definir o plano x-y.
Os astrônomos decidiram usar o momento angular total do sistema solar para definir esse plano. Então o que que? É muito parecido com o momento linear com o qual você está familiarizado. Se um objeto está se movendo, ele tem impulso. Há uma definição rigorosa dele, mas simplesmente coloque é a massa do objeto vezes sua velocidade. Se você tem dois objetos com a mesma massa, mas um está se movendo mais rápido, ele tem mais momentum. Se você tiver dois objetos na mesma velocidade, mas um for mais massivo, ele terá mais momentum.
O momento angular é assim, exceto que lida com o momento rotacional de um objeto. Se você tiver duas esferas de aço idênticas, mas uma estiver girando mais rapidamente, terá mais momento angular. Isso fica complicado, com parte disso dependendo da distribuição de massa dentro de uma esfera, mas podemos ignorar isso aqui.
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Isso também é verdadeiro para sistemas de objetos. O Sol tem momento angular porque gira, mas o próprio sistema solar tem momento angular porque os planetas orbitam ao redor do Sol (e eles giram também, embora seja um fator pequeno em comparação com suas órbitas). As órbitas são todas inclinadas umas em relação às outras, mas todas aumentam o momento angular geral do sistema.
Uma representação bastante fantasiosa do sistema solar (nota: nada está em escala), mostrando como os planetas orbitam o Sol quase no mesmo plano. Crédito: Harman Smith e Laura Generosa
Se você tivesse apenas um planeta orbitando o Sol, o plano dessa órbita definiria o plano do momento angular. Com vários planetas em inclinações orbitais ligeiramente diferentes, no entanto, cada um deles contribui, alterando esse plano. O plano invariável é o que você obtém quando adiciona todas as contribuições de todos os planetas (e a lua e asteróides e assim por diante). Júpiter é o maior contribuinte, mas os outros gigantes gasosos também desempenham um grande papel.
Se isso tudo é um pouco demais para lidar (o que eu entendo perfeitamente!), Então pense da seguinte maneira: Existe uma maneira de definir um plano que é como o equador do sistema solar. É matemático e complicado, mas é o que usamos e chamamos de plano invariável.
O plano invariável está muito próximo de ser igual ao equador do Sol, se isso ajudar você a imaginá-lo. Aqui está a parte importante: Definimos 'norte do plano invariável' como o hemisfério que contém o pólo celestial norte da Terra .
Agora estamos prontos para obter a definição IAU: O pólo norte de qualquer planeta é o pólo que aponta para algum lugar na parte norte do céu em relação ao plano invariável.
O Sol gira e tem um pólo que aponta para a parte norte do céu em relação ao plano invariável, então esse é o pólo norte do Sol. O mesmo para qualquer planeta, lua, asteróide, cometa ou sei lá o quê.
OK, como definição eu entendo. Mas eu não gosto disso.
Por quê? Porque, por essa definição, Vênus e Urano têm pólos norte que apontam na mesma direção que os da Terra ... mas Vênus e Urano estão virados de cabeça para baixo . Não sabemos por que, mas eles são. Portanto, se você se dirigir ao espaço na direção norte do plano invariável e olhar para os planetas, verá todos eles girando no sentido anti-horário, exceto Vênus e Urano.
Pessoalmente, isso significa para mim que eles estão virados de cabeça para baixo. Isso, por sua vez, significa que seus pólos sul apontam na direção de nosso hemisfério norte. Isso faz sentido para mim.
Mas a definição da IAU diz que não. Seus pólos norte, por definição, apontam para o mesmo hemisfério que o nosso. Isso significa que eles não estão virados de cabeça para baixo, significa que giram para trás.
Pode ser um ponto sutil, mas fisicamente é importante. Virar um planeta é difícil, mas é MUITO mais fácil do que pará-lo e girá-lo de volta na direção oposta (apesar do que Superman: o filme gostaria que você acreditasse).
Portanto, para mim, prefiro definir os pólos de um planeta pela forma como ele gira. Se você estiver acima do pólo norte, ele gira no sentido anti-horário. Isso deixa Vênus e Urano de cabeça para baixo.
Conforme a Terra gira, as estrelas parecem fazer círculos no céu ao redor dos pólos. Longas exposições revelam esse movimento, como este extraordinário do pólo celeste norte sobre a ponte Golden Gate em São Francisco. Crédito: Rogelio Bernal Andreo
Notarei que estava pesquisando para este artigo e descobri que em 2009, a IAU mudou as regras para corpos menores no sistema solar como asteróides, cometas e lua. Os pólos desses objetos são definidos pela direção do giro! Exceto em vez de pólos norte e sul, eles os chamam de pólos positivo e negativo. Para defini-los, eles usam a 'regra da mão direita': curve os dedos da mão direita como se estivesse segurando uma caneca de café. Se o objeto gira na direção que seus dedos estão apontando, seu polegar é a direção do pólo positivo. Se você pensar sobre isso, é exatamente a mesma que minha definição: olhe para baixo no pólo positivo e o objeto está girando no sentido anti-horário. Mas essa regra é apenas para corpos menores (eles podem ter giros mais complicados do que planetas, porque podem virar , tombar e assim por diante, mudando seus pólos em escalas de tempo curtas). Para planetas, a definição IAU é independente da direção da rotação de um planeta. Ele diz que o pólo norte do planeta é aquele no hemisfério norte do céu, conforme definido pela Terra.
Isso parece ... egocêntrico.
Mas eu entendo. Precisamos de uma definição, e ela funciona. Acho que o meu é mais simples e menos provável de causar confusão, mas não causar confusão não é uma grande motivação para a IAU, às vezes penso. Os astrônomos precisam de alguma definição para ter certeza de que estamos todos na mesma página, no entanto, e com esta definição, pelo menos, estamos.
Então, usei esses tweets como desculpa para escrever sobre essa regra obscura, mas importante, mas para ser honesto, tudo isso esotérico não é o que eu acho que as pessoas deveriam tirar de tudo isso.
Entrei naquela conversa no Twitter (convidada!) E disse o que achava certo, mas não estava. Aprendi alguma coisa! Isso é legal. Adoro aprender coisas, especialmente quando isso significa que posso substituir um pouco de conhecimento defeituoso por um que seja preciso.
Mas mesmo isso não é o que eu quero que você tire. Não algum novo conhecimento, mas sim esta questão:
Quanto voce pensar você sabe que você Faz sabe e o que você pensar você sabe que você realmente não sabe mesmo?
