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Grandes descobertas |
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Três importantes descobertas experimentais
abriram caminho para a melhor compreensão do Universo. E todas
elas ocorreram no século XVII. A medição da distância
Terra-Sol nos mostrou que, mesmo em termos de Sistema Solar,
as distâncias envolvidas eram gigantescas.
A medição
da velocidade da luz nos apresentou um dado físico de extrema
importância uma vez que, se a velocidade da luz é finita, ela
leva um certo tempo para vir das estrelas até nós. Isso nos
permitiu entender que o que viamos no céu era o passado do
nosso Universo.
A descoberta de que o vácuo era
possível revelou a todos os cientistas que o espaço entre as
estrelas podia ser considerado como vácuo, sem a necessidade
de existir qualquer meio semelhante ao "éter". O entendimento
do que é o vácuo será mudado no futuro, permitindo que as
teorias de campo possam justificar diversos fenômenos da maior
importância que ocorrem no interior da matéria.
Medindo a distância ao Sol
Giovanni Domenico Cassini, diretor do
recentemente estabelecido Observatório Real de Paris, enviou
um de seus colegas astrônomos para a Guiana Francesa, uma
difícil viagem de mais de 9654 quilômetros. Em um instante
combinado a posição de Marte no céu deveria ser registrada
tanto pelo observador na Guiana como por ele em Paris.
Quando Cassini recebeu em Paris os dados que haviam
sido obtidos na Guiana ele pode compará-los e calcular a
distância de Marte à Terra. Isso foi possível usando
geometria, baseado no efeito da paralaxe. A paralaxe é o
efeito que faz com que um determinado objeto pareça ter duas
posições diferentes quando o observamos com apenas um dos
olhos de cada vez, sem variar a posição entre nós e o objeto.
Tendo obtido sua primeira distância astronômica,
Cassini foi capaz de aplicá-la a cada um dos outros planetas
utilizando o trabalho que Kepler havia desenvolvido sobre as
órbitas elípticas dos planetas.
No entanto, sua grande
procura era pela distância entre a Terra e o Sol, uma medição
crucial que hoje é conhecida pelos cientistas como unidade
astronômica. A unidade astronômica é definida como a
distância média entre a Terra e o Sol. Sua abreviação é U.A.
(sempre em letras maiúsculas).
O valor obtido por
Cassini para a unidade astronômica, em 1672, estava
surpreendentemente próximo ao que conhecemos hoje. Ele obteve
que a dist6ancia Terra-Sol é de quase 140 milhões de
quilômetros. O erro existente entre este valor, medido em
1672, e aquele aceito hoje como verdadeiro, 149597870,691
quilômetros, é de apenas 7%.
Em geral consideramos que
a unidade astronômica tem o valor aproximado de 150 milhões de
quilômetros.
Medindo a velocidade da
luz
O astrônomo dinamarquês Ole Roemer
trabalhava com Cassini em Paris compilando as tabelas dos
satélites de Júpiter obtidas por Galileo. Foi então que ele
notou que os eclipses desses satélites, que ocorrem quando
eles passam ou dentro da sombra de Júpiter ou por trás do
planeta, ocorrem em intervalos irregulares. Os eclipses
ocorrem mais tarde do que o esperado quando Júpiter está se
afastando da Terra e ocorrem mais cedo quando Júpiter está se
aproximando. A diferença no tempo se relaciona exatamente com
essa variação na distância.
Roemer concluiu que os
raios refletidos por cada satélite devem levar um tempo finito
para nos alcançar, o que implica que a luz se desloca a uma
velocidade fixa.
Um trabalho recentemente feito por
Cassini em Paris tinha revelado, com considerável precisão, a
distância de cada planeta à Terra. Os valores da distância dos
satélites de Júpiter, comparados com as variações observadas
nos instantes dos eclipses, permitiram a Roemer calcular a
velocidade da luz.
Em 1676 Roemer apresentou à
recentemente fundada Academia de Ciências da França um artigo
chamado Démonstration touchant le mouvement de la
lumière ("Demonstração que diz respeito ao movimento
da luz"). Nesse trabalho ele obtém o valor de 225260
quilômetros por segundo para a velocidade da luz. Isto é cerca
de 25% menor pois o valor estabelecido hoje é de quase 300000
quilômetros por segundo. No entanto, a obtenção desse valor
nos impressiona tendo em vista que esta foi uma primeira
tentativa feita com instrumentos bastante imprecisos.
Otto von Gericke e o vácuo
No século XVII a possibilidade
da existência de um espaço vazio, o vácuo, sem qualquer
quantidade de matéria no seu interior, não era aceita por
muitos filósofos naturais. Existe realmente tal coisa como o
vácuo? Se existe, quais são as suas propriedades?
Os
filósofos da antiguidade estavam envolvidos neste debate.
Ocorre que a existência de um espaço vazio, que caracterizava
a existência de um vácuo, era recusada por muitos
filósofos com bases na religião: se Deus é onipresente, a
existência de uma região do espaço sem nada era contrária à
doutrina religiosa da época. A maioria dos homens letrados da
época estava convencida de que "a Natureza abomina o vácuo".
Em 1656 o físico Otto von Guericke obteve a primeira
prova experimental da existência do vácuo. Com uma bomba de ar
modificada que ele mesmo havia inventado, Guerick tirou o ar
de dois hemisférios de metal que tinham sido postos em união
somente com graxa. A seguir ele atrelou um grupo de oito
cavalos a cada um dos hemisférios e fez com que eles tentassem
separar o conjunto. Apesar de todo o esforço, os cavalos foram
incapazes de separá-los. O que impedia a separação era a
pressão exercida pelo ar sobre a superfície externa dos
hemisférios. Esta experiência foi feita na cidade alemã de
Magdeburg e os hemisférios passaram a ser conhecidos como
"hemisférios de Magdeburg".
Em 1663 von Guericke repetiu sua espetacular
experiência com os "hemisférios de Magdeburg" para autoridades
de Brandenburg em Berlin. Para espanto dos presentes 24
cavalos foram incapazes de separar as esferas.
Guericke estudou astronomia e era um convicto
Copernicano. Ele se preocupava com a natureza do espaço, com a
possibilidade da existência do espaço vazio.
Guericke
construiu um modelo físico do universo, englobando as idéias
de Copernicus. Sua teoria baseava-se no espaço vazio através
do qual a ação magnética controlava os movimentos dos
planetas. Cada corpo celeste tinha sua própria esfera finita
de atividade.
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