Os Satélites de Júpiter e a Velocidade da Luz
Galileu foi o primeiro a apontar o telescópio em direção às estrelas e em 1610 construiu um dos primeiros telescópios para observação de corpos celestes. A partir de suas observações, a Astronomia passou por uma revolução levando o geocentrismo à extinção.
Uma das grandes realizações de Galileu foi a descoberta de corpos orbitando o planeta Júpiter, como se fossem um modelo do sistema solar em miniatura, onde Júpiter faria o papel do nosso Sol.
Hoje em dia, sabemos que Júpiter possui mais de 60 luas, com dimensões que variam de pequenos asteróides a pequenos planetas.
Io, Europa, Ganimedes e Callisto são as luas mais brilhantes descobertas por Galileu e em sua homenagem hoje são chamadas de Satélites Galileanos.
O mais interno dos 4 satélites descobertos por Galileu, Io, tem um período de aproximadamente 42,5h e é fácil determinar os instantes em que é eclipsado pelo planeta. Em 1675, o astrônomo dinamarquês Olaf Römer verificou que o intervalo entre dois eclipses consecutivos crescia quando a Terra estava se afastando de Júpiter e diminuía quando se aproximava.
[Comparação entre a Lua da Terra e as Luas de Júpiter]
O grau de confiança nas leis de Newton, segundo as quais o período real deveria ser invariável, Römer atribuiu as variações aparentes do período a uma velocidade finita de propagação da luz, e determinou o seu valor, pela primeira vez, com o auxílio dessas observações.
[Determinação da velocidade da luz]
O argumento de Römer está ilustrado na figura acima. Nas posições 1 e 3 em sua órbita, quando a Terra se move mantendo-se aproximadamente eqüidistante de Júpiter, o atraso na observação do eclipse, devido ao tempo que a luz leva para vir de Júpiter à Terra, é o mesmo para os dois eclipses consecutivos, de modo que medimos o período verdadeiro de Io. Na posição 2, porém, a Terra se terá afastado de Júpiter entre dois eclipses consecutivos e o intervalo aparente entre eles será maior, porque a luz tem de percorrer uma distância maior até atingir a Terra, assinalando o segundo eclipse. Analogamente, na posição 4, quando a Terra está se aproximando de Júpiter, o intervalo aparente diminui. A variação fracionária do período orbital de Io observada é igual à razão da velocidade da Terra em sua órbita à velocidade da luz, o que permitiu a Römer estimar essa velocidade, tendo obtido um valor cerca de 25% inferior ao atualmente aceito, que é de c 3 x 108 m / s.
Uma vez estabelecido o calor de c por métodos independentes, foi possível empregá-lo em sentido inverso, para estabelecer distâncias absolutas no sistema Solar, seja em termos de efeitos como os atrasos de eclipses de satélites de Júpiter, seja através dos modernos métodos de radar.
As imagens que seguem foram tiradas pelas sondas Voyager 1, Voyager 2 e Galileo e mostram o contraste das superfícies dos satélites de Júpiter que são afetadas por mudanças vulcânicas ou tectônicas.
As imagens abaixo tem resolução de 10km e cobrem uma área de aproximadamente 1.000 por 750km. Io apresenta regiões de caldeiras vulcânicas; na Europa podemos ver fendas com milhares de quilômetros; já em Ganamedes podemos observar faixas com pontos brilhantes; Caslisto apresenta enormes bacias de impactos.
As imagens abaixo têm resolução de 180m e cobrem uma área de aproximadamente 100 por 75km. Em Io, orifícios de plumas vulcânicas; Europa com suas cordilheiras abundantes; Ganimedes possui terrenos fraturados e entalhados; e Calisto com erosão coberto de crateras.
Há muitos sites bons que tratam das Luas de Júpiter e trazem informações muito interessantes. Longe de querer fazer um estudo aprofundado, escolhi alguns somente para complementar este artigo. Caso esteja faltando alguma informação que você procure, que será perfeitamente compreensível, sugiro que façam um busca mais detalhada em outras páginas.
Referências:
[1] Física Básica V1 – Moysés H. Nussenzveig
[2] http://www.cosmobrain.com.br/res/satjup.html
[3] http://www.vssbr.com/Satelites2/Jup_Sat2.html
[4] http://www.apolo11.com/tema_astronomia_luas_jupiter.php
[5] http://www.skyandtelescope.com/observing/objects/javascript/jupiter
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