Os conceitos de direção e altitude existem no espaço?

2 meses ago
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Os conceitos de direção e altitude existem no espaço?

Os conceitos de altitude e direção existem no espaço, mas podem flutuar com base no contexto e no quadro de referência dos objetos e áreas celestes próximas. A gravidade é a força primária que determina a perspectiva desses termos.

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Se você já assistiu a um vídeo de astronautas na Estação Espacial Internacional, viu como é estranho parecer sem peso. Eles saltam das paredes, flutuando livremente, sem o conceito de subir ou descer, desfrutando de sua invejável aventura em câmera lenta. Você costuma ouvir físicos e astronautas dizerem que não há “para cima ou para baixo” no espaço, mas o que isso realmente significa? As instruções cardinais ainda se aplicam? Se você não tem um baixo ou alto, você pode realmente ter um direito e um esquerdo? Ou um leste e oeste?

Astronauta dentro da ISS

Astronauta dentro da ISS (Crédito da foto: Flickr)

Só de pensar nessa falta de orientação, minha cabeça gira, mas conseguimos enviar satélites e ônibus espaciais no valor de bilhões de dólares pelo sistema solar, anos antes, para encontrar perfeitamente um planeta que se move dezenas de milhares de quilômetros por hora. Claramente, os especialistas descobriram a navegação astronômica, mas os conceitos de altitude e direção ainda existem por aí?

Onde começa o espaço?

Altitude, direções cardeais e o conceito de cima e para baixo certamente existem na Terra, portanto, antes que possamos entender se eles existem no espaço, precisamos entender onde a “Terra” termina e o “espaço” começa. Embora você possa pensar que essa é uma distinção simples com a qual todo o planeta deve concordar, não é esse o caso. A lei internacional declara que o “espaço” é livre para uso e exploração e não pertence a nenhuma nação soberana, semelhante às “águas internacionais” do planeta. No entanto, não existe uma lei internacional que indique claramente onde o espaço começa.

A Linha Karman é uma linha imaginária 100 quilômetros (62 milhas) acima do nível do mar que é amplamente aceita como a fronteira entre a atmosfera e o espaço da Terra. A Linha Karman é frequentemente usada como uma medida para determinar se o vôo espacial foi alcançado. Algumas nações, incluindo os Estados Unidos, argumentam que o espaço começa aproximadamente 20 quilômetros abaixo, a 80 quilômetros acima do nível do mar. Os cientistas estudaram o ponto de transição entre a atmosfera relativamente calma da Terra e os fortes ventos solares do espaço sideral, e argumentam que a linha deve estar a cerca de 120 quilômetros acima da superfície da Terra.

meme da linha karman

Na Terra, geralmente falamos sobre altitude em termos de milhares de pés, como sabem os alpinistas e os viajantes frequentes. Quando entramos na aeronáutica e nas viagens espaciais, usamos milhas para medir nossa distância acima da superfície da Terra. A Estação Espacial Internacional, por exemplo, orbita nosso planeta a aproximadamente 200-270 milhas. A exosfera começa a cerca de 440 milhas, mas também existem satélites que orbitam a Terra muito mais longe. Um dos satélites mais distantes do planeta é um satélite de rádio russo com um ponto alto em sua órbita de cerca de 330.000 quilômetros da superfície da Terra. Nossa amada lua orbita o planeta em uma faixa de 363.000 a 405.000 quilômetros acima do planeta. Quando os números chegam a esse ponto, a “altitude” pode ser facilmente descrita como “distância”.

Agora, a “esfera de influência” gravitacional da Terra se estende apenas cerca de 1.000.000 quilômetros em todas as direções, o que significa que além dessa distância, a atração gravitacional do “principal” no sistema solar (o Sol) se tornaria dominante e os objetos começariam a cair em direção a o sol (ou movendo-se em uma órbita heliocêntrica). Nesse ponto, a “altitude” mudaria da distância acima da superfície da Terra para a distância acima da superfície do Sol. Essa mudança baseada na gravidade no quadro de referência também é importante para as demais direções do espaço sideral!

Tudo sobre perspectiva

Com os pés plantados firmemente no chão, graças à força da gravidade, sabemos que “abaixo” está sob nossos pés e “acima” está acima de nossas cabeças. Usando a perspectiva de nosso próprio corpo como ponto de referência, podemos denotar as coisas como estando à esquerda ou à direita de outros objetos. Nosso alinhamento geral com os polos do planeta nos fornece pontos de referência para conceitos de norte, sul, leste e oeste.

“Acima” e “abaixo” são qualidades subjetivas que são feitas em relação ao observador e, embora isso funcione na Terra, a mesma coisa não pode ser verdadeira no domínio sem peso do espaço. Lembre-se de que tudo no espaço é basicamente em queda livre; é exatamente isso que é uma órbita, e tudo está orbitando outra coisa. Os astronautas e a ISS estão em queda livre ao redor da Terra. Eles estão caindo como resultado da gravidade, mas se movendo rápido o suficiente ao redor da Terra e com impulso suficiente para que estejam caindo para sempre! A lua está fazendo a mesma coisa em relação ao nosso planeta, a Terra orbita da mesma forma o sol, e o sol está fazendo a mesma coisa em relação ao centro da nossa galáxia. Nossa galáxia da Via Láctea também está se comportando da mesma forma em relação ao centro do nosso aglomerado galáctico.

sentir meme insignificante

Direções no espaço

O que descrevemos acima são basicamente “quadros de referência”, necessários para se orientar em relação a outros objetos. Embora isso seja fácil na Terra, é mais difícil no espaço, quando a gravidade não pode definir “abaixo”. Dependendo da sua perspectiva no espaço, “descer” é simplesmente em direção ao corpo celeste, sob cuja influência gravitacional você se encontra, e avançar é a direção do seu momento. Felizmente, o uso de “esquerda” e “direita” baseia-se fortemente na perspectiva individual e é relativo ao espectador, não à gravidade. Quadros de referência mais específicos são necessários para se orientar em um ambiente sem gravidade.

Um quadro de referência comum em uso no ISS, por exemplo, é o eixo +/- XYZ, para representar frente / trás e para cima / baixo. No centro da estação, + X indicaria algo em direção à “frente” da estação, enquanto + Z indicaria a direção em direção à Terra. No entanto, semelhante à maneira de discutir a altitude no espaço interplanetário, esses quadros de referência também mudarão com base na sua localização no sistema solar. Quando um ônibus espacial se aproxima de Marte, por exemplo, as coordenadas e a proximidade devem mudar para um referencial marciano, em vez de um baseado na Terra.

À medida que nos afastamos dos planetas internos, para fora de nosso sistema solar e vizinhança, os quadros de referência continuam a aumentar de escala, desde a orientação com relação ao sol até a orientação com relação ao barcentro (centro de massa) de toda a nossa galáxia!

Uma palavra final

Na maior parte, as incursões humanas no espaço permanecem próximas de casa, pois existem cerca de 5.000 satélites orbitando a Terra enquanto falamos. A força gravitacional da Terra está mantendo todos eles no quadro de referência da Terra, tanto em termos de distância da superfície como de direção / orientação. Fora da esfera de influência do nosso planeta, o quadro de referência deve mudar de acordo com o domínio gravitacional ou a proximidade física. Isso redefinirá as direções e a orientação. Em outras palavras, a matemática do universo nunca muda, mas o ponto de vista está sempre em fluxo!

Referências:

  1. West Texas A&M University
  2. Springer
  3. Física da Terra e do Sistema Solar: Dinâmica e Evolução, Espaço… Por B. Bertotti
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