terça-feira, 24 de agosto de 2010

Geóide - Seríamos mais leves na Taprobana!...

Esta é a imagem planificada do geóide, obtida há pouco tempo pelo tratamento de dados recolhidos pelo satélite europeu GOCE.

Passo a explicar o que é o geóide, com uma volta ao bilhar grande - não se enervem que lá chegaremos.

Ao contrário do que acontece com os astronautas a meio caminho da lua, nós, gente comum que aqui anda na superfície da Terra, sentimos muito bem o nosso próprio peso. Sobretudo quando é necessário levantar da cadeira!... E porquê? Porque somos atraídos pela Terra.

Na realidade, somos atraídos pela Terra exactamente na mesma medida em que nós próprios atraímos a Terra! É giro, não é? A Terra puxa-me com uma força de 74 kgf (quilogramas-força) e eu puxo a Terra com uma força de 74 kgf. A questão é que 74 kgf para mim já é muito (é até demais!) e para a Terra não é quase nada.

Porque é que a Terra nos atrai? Porque tudo atrai tudo. E porquê? Ninguém sabe.

Ninguém sabe porquê, mas a verdade é que tudo atrai tudo. Matéria atrai matéria. As coisas atraem-se todas umas às outras. Portanto, a secretária que tenho à minha frente está a atrair-me, tal como a cadeira, tal como os carros, tal como as montanhas, e o magma todo por baixo delas, e os rios do outro lado do mundo... O Sol também me atrai. E as estrelas também.

Mas se as estrelas me atraem, e se elas estão tão bem distribuídas à nossa volta, porque é que eu não fico a levitar, como se elásticos me puxassem para todas as direcções ao mesmo tempo?

Bom, isso não acontece porque as coisas que nos são mais próximas nos atraem mais do que as que estão mais afastadas. É uma relação quadrática, isto é, a atracção é inversamente proporcional ao quadrado da distância. Se um objecto que está a uma determinada distância de mim for afastado para o dobro dessa distância, a força com que ele me atrai diminuirá para um quarto do valor inicial. Como as estrelas estão muito, muito, muito longe, a sua força de atracção é desprezável face às coisas que nos estão mais próximas, nomeadamente a matéria toda da Terra.

Mas será que nós pesamos exactamente o mesmo onde quer que nos encontremos à superfície da Terra?

A resposta a esta questão é negativa: não pesamos o mesmo, o nosso peso depende do sítio onde nos encontramos. Ouvimos muitas vezes dizer que o planeta Terra é parecido com uma esfera achatada nos pólos. Ora, se assim é, se eu me colocar num dos pólos da Terra, estarei de algum modo mais próximo de toda a matéria da Terra do que se estiver sobre o equador. Portanto, quando estou num dos pólos, a matéria da Terra atrai-me com mais força (porque estou mais próximo dela) e logo eu fico, como que por magia, mais pesado.

Alternativamente, se eu me colocar sobre o equador, ficarei relativamente mais afastado da matéria da Terra, logo serei menos atraído e ficarei mais leve. Mas desenganem-se aqueles que pensam que ao ir para uma praia equatorial já não precisam de fazer dieta: a diferença de peso entre um pólo e o equador é apenas de qualquer coisa como 0,09%. No meu caso seriam menos de 100 gf (gramas-força).

Na realidade, se eu estiver no equador, ficarei ainda mais leve por outro motivo bem diferente. É que a Terra gira. E se eu estiver na periferia de um objecto que gira, eu ficarei sujeito a uma força centrífuga, isto é, uma força que me atira para longe do centro de rotação. No caso da Terra, a alteração de peso entre um pólo e o equador devido à força centrífuga é de cerca de 0,34%. É uma alteração pequena, mas ainda assim mais significativa que a alteração de peso devida ao achatamento da Terra nos pólos.

Finalmente, existe ainda outro factor a afectar a força com que somos atraídos pela Terra, mas que é essencialmente semelhante ao primeiro que já referimos, e que é o relevo. Se eu estiver no topo de uma montanha estarei mais longe da matéria da Terra e logo serei menos atraído e ficarei mais leve. Inversamente, à beira mar ficarei mais pesado. Quanto mais alto estiver, mais leve ficarei.

Bom, finalmente o geóide.

Se andássemos pela superfície da Terra a medir o nosso peso poderíamos associar a cada ponto um determinado peso, uma vez que já vimos que esse peso varia de ponto para ponto por causa da forma da Terra, da altitude a que nos encontramos à sua superfície e da proximidade do equador (isto é, por causa da força centrífuga resultante da rotação da Terra).

Imaginemos que depois desse trabalho feito, eu determinava qual era o meu peso médio em toda a superfície da Terra. Por exemplo, 74 kgf. Depois, poderia em cada ponto da Terra comparar o meu peso nesse ponto com o meu peso médio. Imaginemos que em Nova Iorque eu pesava 74,1 kgf. Então, eu podia calcular qual seria a altitude a que eu deveria estar em Nova Iorque para que o meu peso voltasse ao meu peso médio, isto é, aos 74 kgf. Deveria certamente subir uns bons metros. Se noutro ponto do planeta eu pesasse menos, por exemplo 73,9 kgf, então nesse ponto deveria descer, talvez para uma altitude negativa (abaixo de 0), para que o meu peso voltasse a ser de 74 kgf.

Se eu continuasse com o processo para todos os pontos da Terra e registasse quanto deveria subir ou descer para manter o meu peso médio, poderia então construir uma espécie de mapa de relevo da superfície da Terra. É esse mapa que é o geóide e que é representado na imagem no topo deste artigo.

Nessa imagem é possível ver que na zona da Taprobana (actual Sri Lanka, ao Sul da Índia), seria necessário descer uns bons metros para voltar a encontrar a força de atracção gravítica média. O mesmo é dizer que à superfície a força gravítica é inferior à média e, portanto, se lá andássemos estaríamos mais leves!

Mais info:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Geoide
http://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_gravity

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