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Anéis de Saturno
Anéis de Saturno

Os anéis de Saturno são constituídos essencialmente por uma mistura de gelo, poeiras e material rochoso, por vezes comparados a uma pista de patinagem. Embora possam atingir algumas centenas de milhares de quilómetros de diâmetro, não ultrapassam 1,5 km de espessura. A origem dos anéis é desconhecida. A primeira teoria concluiu que sua formação ocorreu junto com a dos planetas, há cerca de 4 bilhões de anos, mas estudos recentes apontam que sejam mais novos, tendo apenas algumas centenas de milhões de anos. Uma outra teoria sugere que um cometa tenha se desintegrado devido a forças de maré quando passava perto de Saturno.

Uma outra possibilidade é o choque de um cometa com uma lua de Saturno que, ao desintegrar-se, teria formado a misteriosa estrutura. Descobertas recentes, através de medições da sonda Cassini-Huygens, relatam a existência de uma atmosfera independente da de Saturno, que existe em torno dos anéis e que é constituída essencialmente oxigénio molecular.Os Anéis de Saturno foram observados pela primeira vez em julho de 1610, sendo o mérito de Galileo Galilei. Em parte graças às imagens do recém inventado telescópio, eram ainda imagens de baixa qualidade; e em parte porque fazia meses que tinha descoberto os quatro maiores satélites de Júpiter.

Pensou-se inicialmente que as estruturas borradas, parecidas com orelhas, que tinha visto, eram dois satélites ao lado de Saturno, mas logo mudou-se a opinião. Aqueles apêndices estranhos não variaram sua posição em relação a Saturno de uma noite para outra. Além disso, desapareceram em 1612. O anel tinha se posicionado plano em relação a Terra , de forma que não era possível sua visualização. A geometria dos apêndices deixou os astrônomos perplexos. Até o ponto em que começaram a propor que eram asas unidas com Saturno ou que consistiria somente de satélites na órbita em torno da parte posterior de Saturno, razão porque nunca registrava a sobra do planeta.

Finalmente, em 1655, Christiaan Huygens sugeriu que os apêndices eram o sinal visível de um disco da matéria finamente e lisos, separado do planeta e tinham no plano equatorial. Dependendo em quais eram as posições da Terra e de Saturno em suas órbitas respectivas em torno do sol, a inclinação do disco em relação Terra variaria. Esta seria a explicação da variação da sua aparência, de uma linha fina a uma larga elipse. O ciclo dos anéis varia conforme a órbita do planeta Saturno, com duração de 30 anos. Durante os dois séculos seguintes se supôs que o disco era uma única camada contínua de matéria.

A primeira objeção de encontro a essa hipótese não tardaria em surgir. Em 1675, Giovanni Cassini encontrou uma faixa escura que separa o disco em dois anéis concêntricos. Essa divisão recebeu o nome de Cassini. No fim de século XVIII, Pierre-Simon Laplace mostrou que a combinação das forças de gravidade no planeta Saturno e a rotação do disco seriam suficientes para rasgar uma camada de matéria única.

A princípio, toda a partícula do disco mantém sua distância radial de Saturno porque há duas forças que balanceiam. A gravidade puxa a partícula para o interior; enquanto a força centrífuga empurra para a parte externa. A força centrífuga vem da velocidade da rotação; isso é porque o disco também gira. Entretanto, no exemplo de um disco rígido em rotação, as forças balanceiam somente para uma determinada distância radial.

Para essa razão, Laplace propôs a hipótese que os anéis de Saturno fossem formados por muitos anéis finos, cada um deles suficiente para suportar o desequilíbrio ligeiro das forças que apareceriam durante todo sua largura radial.

A última passagem para a visão moderna do anéis ocorreu em 1947, quando James Clerk Maxwell ganhou o Premio Adams da Universidade de Cambridge por sua demonstração matemática que os anéis eram formados de fato por numerosas massas pequenas, que mantêm órbitas independentes.

A confirmação experimental desta hipótese ocorreu em 1895, quando os astrónomos norte-americanos James E. Keeler e William W. Campbell deduziram a velocidade das partículas nos anéis a partir do Deslocamento de Doppler, ou modificação do tamanho de onda das linhas espectrais da luz do Sol que as partículas refletem para a terra.

Descobriram que o anel gira em torno de Saturno em uma velocidade diferente da atmosfera planetária. Além disso, as partes internas do anel giravam em uma velocidade maior do que externas, conforme prescreviam as leis da física para partículas em órbitas independentes.