Pergunta

----De: aew1 ------
Categoria: Astronomia
Assunto: Marte
Pergunta: 1-Por que o céu de Marte é vermelho?
2-Por que a Nasa se enrola tanto para ir à Marte, sendo que foi à lua de uma hora pra outra?
3-Como é as "Tempestades de areia" que surgem no planeta? como surgem? como terminam? como funcionam? É aquilo que mostra um filme (não lembro o nome) que duas ou três pessoas são pegas por uma tempestade de areia e elas giram tanto que se despedaçam. O que aconteceria com o corpo de um ser humano em uma tempestade dessas? resumindo: TUDO sobre estas tempestades.

Resposta

Olá.
Tudo bem?

No caso da Terra, o céu é azul devido ao efeito Rayleigh. A luz das estrelas, como o sol, não é monocromática, mas cobre todo o espectro visível e também irradia em ultra-violeta, infra-vermelho e vários outros comprimentos de onda que o olho humano não pode perceber. Por isso é que se você fizer a luz atravessar um prisma, poderá enxergar todas as cores do arco-íris. Isso não acontece se você usar aquelas canetas laser, porque é uma luz monocromática, ou seja, o comprimento de onda daquela luz se situa num intervalo muito estreito. O arco-íris é como um grande prisma produzido por partículas de água suspensas na atmosfera depois de uma chuva ou nas proximidades de grandes quedas d’água.

Ao passar pela atmosfera, a luz solar com menores comprimentos de onda (azul-violeta) se dispersa mais do que a luz solar com maiores comprimentos de onda (vermelho). Isso faz com que a luz azul pareça vir de todas as direções com predominância sobre todas as outras cores, e assim percebemos o céu terrestre diurno como sendo azul. A cor depende da constituição do gás. Quando a luz solar atravessa uma nuvem, todas as cores se dispersam igualmente, e a nuvem assume coloração branca, porque o branco é a soma de todas as cores. Quando não há gás nenhum, ou quando há um gás muito disperso, como no caso da Lua, cuja pressão atmosférica é muito menor que a terrestre (humanamente imperceptível), o céu permanece preto mesmo durante o dia, porque não existe um meio fluido pelo qual a luz possa se dispersar.

No caso se Marte, a coloração ocre-salmão resulta de um efeito diferente. O solo marciano é rico em óxido de ferro, cuja coloração é predominantemente vermelha, ou seja, essa substância absorve os comprimentos de onda curtos (violeta, azul) e reflete os comprimentos longos (vermelho, laranja, amarelo), que são as cores que chegam aos olhos do observador ou aos sensores das sondas espaciais. No caso da Terra, a atmosfera é relativamente “limpa” de poeira, mas a atmosfera marciana é impregnada, portanto essa poeira absorve a luz azul e reflete a luz vermelha, a amarela e a laranja, resultando no efeito observado.

Quanto à sua segunda pergunta, um dos motivos é a distância. A Lua fica a 384.400km da Terra, atingindo 355.000km no perigeu e 307.000km no apogeu. Marte fica a 227.940.000km do Sol, variando entre 249.000.000km e 207.000.000km, e a Terra fica a 149.597.871km do Sol, variando entre 147.100.000km e 152.100.000km. Para que o consumo de combustível seja mínimo, é preciso que a Terra e Marte ocupem posições estratégicas. Obviamente não faz sentido enviar uma sonda a Marte quando ele estiver de um lado do Sol e a Terra do outro. Também não é correto pensar que quando estão os três alinhados (Marte-Terra-Sol) seja a situação ótima, porque isso estaria presumindo uma trajetória retilínea e uma viagem instantânea. A configuração ideal é determinada considerando que a trajetória será uma elipse, tendo a distância de partida como periélio e o ponto de chegada como afélio. Como a órbita de Marte é mais excêntrica, então precisamos escolher o ponto de chegada como sendo o periélio de Marte, ou seja, cerca de 207.000.000km, e o ponto de partida será a aproximadamente 150.000.000km. Assim, a órbita da sonda terá um semi-eixo maior de 178.500.000km, ou seja, 1,193A (A = unidade astronômica = distância média da Terra ao Sol), portanto, levará 1,193^(3/2)/2 anos para ir da Terra a Marte, ou seja, uns 238 dias.

Se os problemas fossem apenas esses, então um ano seria folgadamente suficiente para fazer tudo. Mas há mais um problema técnico e vários problemas burocráticos relacionados às limitações orçamentárias. Vamos abordar apenas os problemas técnicos. :-) O período orbital da Terra é cerca de 365,25636 dias e o de Marte é 686,9798 dias. Portanto, se as órbitas de ambos fossem circulares, a cada 780 dias eles voltariam a ocupar a mesma configuração, mas as órbitas são elípticas, especialmente a de Marte, por isso as boas configurações vão ocorrer em 15 anos, 17 anos, 32 anos, 47 anos, 64 anos e as configurações ótimas acontecerão em 79 anos, 158 anos, 205 anos etc. Então, se for perdida uma boa oportunidade (uma janela de lançamento), só depois de 15 anos acontecerá outra. Claro que, dependendo do caso, em 2 anos pode podem se produzir duas configurações boas consecutivas.

Outro fator a ser considerado é que para ir à Lua basta escapar à gravidade da Terra, cuja velocidade de escape é de 11.180m/s, mas para ir a Marte é preciso escapar à gravidade do Sol nas cercanias da Terra, que é de 42.100m/s. Felizmente pode-se aproveitar o movimento da Terra, fazendo o lançamento numa trajetória tangencial à órbita terrestre, e assim se pode somar a velocidade orbital da Terra, de 29.780m/s, à da sonda, de modo que para atingir os 42.100m/s só será preciso que a sonda tenha um pouco mais que a velocidade de escape da Terra, e como não pretendemos escapar para o infinitivo, então não é preciso atingir a velocidade parabólica de 42.100m/s, mas basta a velocidade que teria um objeto com órbita à 1,193A e periélio a 1A.

São utilizados alguns recursos adicionais, para economizar tempo e combustível, como o “estilingue gravitacional”, fazendo a sonda ir e voltar até a Lua algumas vezes, antes de partir definitivamente para Marte (sempre tenha em mente trajetórias elípticas, parabólicas ou hiperbólicas, nunca linhas retas, tanto para ir da Terra à Lua como da Terra a Marte ou da Lua a Marte). Esse recurso permite que a sonda inicie o percurso com uma trajetória hiperbólica, e quando ela se aproxima de Marte, a trajetória é corrigida para que ela assuma uma órbita elíptica.

Para ir à Lua, uma semana é suficiente. Para ir a Marte, pode ser necessário aguardar 15 anos por uma boa oportunidade e mais uns 240 dias serão gastos na viagem.

Com relação às tempestades de areia em Marte, são semelhantes às que acontecem nos desertos da Terra. As principais diferenças são:

1 - A gravidade na superfície de Marte, ao nível médio do elipsóide marciano (nível do mar, se houvesse mar) e na latitude zero (equador marciano) é cerca de 37,88% da Terra gravidade na superfície da Terra, ao nível do mar e na latitude zero.

2 - A pressão atmosférica na superfície de Marte é 0,7% da pressão atmosférica na Terra, podendo variar entre 0,4% até 1,1% ou mesmo em amplitudes maiores.

3 - As partículas de óxido de ferro suspensas na atmosfera são muito menores que os grãos de areia dos desertos da Terra.

Não há como simular um modelo como este na Terra para estudar as diferenças entre o que acontece lá e aqui, mas de modo geral é basicamente a mesma coisa. A pressão pode ser reproduzida sem problemas, e também se pode borrifar partículas com 400 a 700 nanômetros nessa atmosfera artificial. Com quedas parabólicas, pode-se simular a microgravidade, mas não se pode simular uma gravidade de 38% da terrestre. Mas não é a impossibilidade de simular a gravidade marciana que impõe o maior obstáculo. O maior problema é que tempestades são fenômenos caóticos, em que pequenas mudanças no estado inicial podem mudar completamente os estados subseqüentes. Então mesmo que fosse possível construir nas vizinhanças da Terra um planeta inteiro, com o tamanho de Marte, com a massa de Marte, mesma constituição, mesma atmosfera e mesmos acidentes geológicos, mesmo período de rotação, enfim, uma réplica idêntica, o simples fato dele estar mais próximo do Sol, elevaria sua temperatura e isso modificaria completamente o comportamento das partículas. Ainda que fosse possível reproduzir também a temperatura, os efeitos de maré da Terra e da Lua já produziriam diferenças decisivas em nosso modelo de Marte, tornando-o diferente do original. Portanto não é possível reproduzir as tempestades observadas em Marte, não há como estudá-las daqui, exceto pela observação à distância, muito pobre em detalhes. Uma simulação feita por computador ou qualquer modelo teórico usado para fazer previsões, também não passaria de um palpite. Os meteorologistas estudam a atmosfera terrestre há muito tempo, conhecem as variações gravimétricas, geomagnéticas e altimétricas de qualquer região do planeta, e sabem também a constituição precisa da nossa atmosfera, conhecem a pressão, a temperatura, a umidade relativa, a concentração de CO2 a cada momento e em cada ponto da superfície, com boa precisão. Mas nem assim conseguem prever como será o clima num prazo de duas semanas, nem conseguem prever qual será a temperatura no dia seguinte (com incerteza menor que 1 grau). Enfim, não há como saber muito sobre o que acontece nas tempestades de Marte. Pode-se apenas observar eventos específicos, mas não há como fazer previsões ou formular regras gerais.

Um abraço!
Piu