Eclipses

Um eclipse acontece sempre que um corpo entra na sombra de outro. Assim, quando a Lua entra na sombra da Terra, acontece um eclipse lunar. Quando a Terra é atingida pela sombra da Lua, acontece um eclipse solar.

Sombra de Um Corpo Extenso

Na parte inferior da figura acima, vemos a região da umbra e da penumbra da sombra. Na parte superior, vemos a aparência da fonte para os pontos A a D na sombra.

Quando um corpo extenso (não pontual) é iluminado por outro corpo extenso definem-se duas regiões de sombra:

umbra: região da sombra que não recebe luz de nenhum ponto da fonte.
penumbra: região da sombra que recebe luz de alguns pontos da fonte.

A órbita da Terra em torno do Sol, e a órbita da Lua em torno da Terra, não estão no mesmo plano, ou ocorreria um eclipse da Lua a cada Lua Cheia, e um eclipse do Sol a cada Lua Nova.

Linha dos Nodos

O plano da órbita da Lua em torno da Terra não é o mesmo plano que o da órbita da Terra em torno do Sol.

O plano da órbita da Lua está inclinado 5,2 ° em relação ao plano da órbita da Terra. Portanto só ocorrem eclipses quando a Lua está na fase de Lua Cheia ou Nova, e quando o Sol está sobre a linha dos nodos, que é a linha de intersecção do plano da órbita da Terra em torno do Sol com o plano da órbita da Lua em torno da Terra.

Eclipses do Sol e da Lua são os eventos mais espetaculares do céu. Um eclipse solar ocorre quando a Lua está entre a Terra e o Sol. Se o disco inteiro do Sol está atrás da Lua, o eclipse é total. Caso contrário, é parcial. Se a Lua está próxima de seu apogeu (ponto mais distante de sua órbita), o diâmetro da Lua é menor que o do Sol, e ocorre um eclipse anular.

Como a excentricidade da órbita da Terra em torno do Sol é de 0,0167, o diâmetro angular do Sol varia 1,67% em torno de sua média, de 31'59". A órbita da Lua em torno da Terra tem uma excentricidade de 0,05 e, portanto, seu diâmetro angular varia 5% em torno de sua média, de 31'5", chegando a 33'16", muito maior do que o diâmetro máximo do Sol.

Um eclipse total da Lua acontece quando a Lua fica inteiramente imersa na umbra da Terra; se somente parte dela passa pela umbra, e resto passa pela penumbra, o eclipse é parcial. Se a Lua passa somente na penumbra, o eclipse é penumbral. Um eclipse total é sempre acompanhado das fases penumbral e parcial. Um eclipse penumbral é difícil de ver diretamente com o olho, pois o brilho da Lua permance quase o mesmo. Durante a fase total, a Lua aparece com uma luminosidade tênue e avermelhada. Isso acontece porque parte da luz solar é refractada na atmosfera da Terra e atinge a Lua. Porém essa luz está quase totalmente desprovida dos raios azuis, que sofreram forte espalhamento e absorção na espessa camada atmosférica atravessada.

Eclipses do Sol

eclipsesolar

Durante um eclipse solar, a umbra da Lua na Terra tem sempre menos que 270 km de largura. Como a sombra se move a pelo menos 34 km/min para Leste, devido à órbita da Lua em torno da Terra, o máximo de um eclipse dura no máximo 7 1/2 minutos. Portanto um eclipse solar total só é visível, se o clima permitir, em uma estreita faixa sobre a Terra, chamada de caminho do eclipse. Em uma região de aproximadamente 3000 km de cada lado do caminho do eclipse, ocorre um eclipse parcial.

Como a Lua se move aproximadamente 12° por dia, para leste, em relação ao Sol (360°/29,5 dias= 12°/dia), o que implica numa velocidade de:

$\frac{ 12^\circ/dia}{360^\circ} \times 2\pi\times 384\,000 km = \simeq 80400 km/dia \simeq 56 km/min$

A velocidade de um ponto da superfície da Terra devido à rotação para leste da Terra é,

$\frac{2\pi}{R_\oplus}=\frac{2\pi\times6370 km}{24 h} = 1667 km/h \simeq 28 km/min$

Como a velocidade da Lua no céu é maior do que a velocidade de rotação da Terra, a velocidade da sombra da Lua na Terra tem o mesmo sentido do movimento (real) da Lua, ou seja, para leste. O valor da velocidade da sombra é, grosseiramente,

. Cálculos mais precisos, levando-se em conta o ângulo entre os dois movimentos, mostram que a velocidade da Lua em relação a um certo ponto da Terra é de pelo menos 34 km/min para leste. A duração da totalidade do eclipse, em um certo ponto da Terra, será o tempo desde o instante em que a borda leste da umbra da Lua toca esse ponto até o instante em que a borda oeste da Lua o toca. Esse tempo é igual ao tamanho da umbra dividido pela velocidade com que ela anda, aproximadamente,

$\frac{270 km}{34 km/min} = 7,9 min$

Na realidade, a totalidade de um eclipse dura no máximo 7 1/2 minutos. Um eclipse solar total começa quando a Lua alcança a direção do disco do Sol, e aproximadamente uma hora depois o Sol fica completamente atrás da Lua. Nos últimos instantes antes da totalidade, as únicas partes visíveis do Sol são aquelas que brilham através de pequenos vales na borda irregular da Lua, um fenônemo conhecido como "anel de diamante", já descrito por Edmund Halley no eclipse de 3 de maio de 1715. Durante a totalidade, o céu se torna escuro o suficiente para se observar os planetas e as estrelas mais brilhantes. Após a fase de "anel de diamante", o disco do Sol fica completamente coberto pela Lua, e a coroa solar, a atmosfera externa do Sol, composta de gases rarefeitos que se extendem por milhões de km, aparece. Note que é extremamente perigoso olhar o Sol diretamente. Qualquer exposição acima de 15 segundos danifica permanentemente o olho, sem apresentar qualquer dor!

Em 4 Nov 1994 eu filmei o eclipse solar total em Criciúma, Santa Catarina, e produzi esta figura.

Eclipses da Lua

Um eclipse lunar ocorre quando a Lua entra na sombra da Terra. À diståncia da Lua, 384 mil km, a sombra da Terra, que se extende por 1,4 milhões de km, cobre aproximadamente 3 luas cheias. Em contraste com um eclipse do Sol, que só é visível em uma pequena região da Terra, um eclipse da Lua é visível por todos que possam ver a Lua. Como um eclipse da Lua pode ser visto, se o clima permitir, de todo a parte noturna da Terra, eclipses da Lua são muito mais freqüentes que eclipses do Sol, de um dado local na Terra. A duração máxima de um eclipse lunar é 3,8 hr, e a duração da fase total é sempre menor que 1,7 hr.

Temporada de Eclipses

Se o plano orbital da Lua coincidisse com o plano da eclíptica, um eclipse solar ocorreria a toda Lua nova e um eclipse lunar a toda Lua cheia. Entretanto, o plano está inclinado 5,2 ° e, portanto, a Lua precisa estar próxima da linha de nodos (cruzando o plano da eclíptica) para que um eclipse ocorra. Como o sistema Terra-Lua orbita o Sol, aproximadamente duas vezes por ano a linha dos nodos está alinhada com o Sol e a Terra. Estas são as temporadas dos eclipses, quando os eclipses podem ocorrer. Quando a Lua passar pelo nodo durante a temporada de eclipses, ocorre um eclipse.

Plano Como a órbita da Lua gradualmente gira sobre seu eixo (com um período de 18,6 anos de regressão dos nodos), as temporadas ocorrem a cada 173 dias, e não exatamente a cada meio ano. A distância angular da Lua do nodo precisa ser menor que 4,6° para um eclipse lunar, e menor que 10,3 ° para um eclipse solar, o que estende a temporada de eclipses para 31 a 38 dias, dependendo dos tamanhos aparentes e velocidades aparentes do Sol e da Lua, que variam porque as órbitas da Terra e da Lua são elípticas, de modo que pelo menos um eclipse ocorre a cada 173 dias.

Entre dois e sete eclipses ocorrem anualmente. Em cada temporada usualmente acontece um eclipse solar e um anular, mas podem acontecer três eclipses por temporada, numa sucessão de eclipse solar, lunar e solar novamente, ou lunar, solar e lunar novamente. Quando acontecem dois eclipses lunares na mesma temporada os dois são penumbrais. As temporadas de eclipses são separadas por 173 dias [(1 ano - 20 dias)/2].

Em 2009 os eclipses foram:

26 de janeiro de 2009 - eclipse anular do Sol (não visível no Brasil)
22 de julho de 2009 - eclipse solar total (não visível no Brasil )

Foto obtida por Maria de Fátima Oliveira Saraiva no eclipse da Lua em 20 de fevereiro de 2008.
9 de fevereiro de 2009 - eclipse lunar penumbral
7 de julho de 2009 - eclipse lunar penumbral
6 de agosto de 2009 - eclipse lunar penumbral
31 de dezembro de 2009 - eclipse lunar parcial (visível somente no extremo nordeste do Brasil).

Em 2010:

15 de janeiro de 2010 - eclipse anular do Sol (não visível no Brasil)

26 de junho de 2010: Eclipse lunar parcial, visível no sul ao amanhecer.

11 de julho de 2010 - eclipse solar total (visível na Argentina e Chile), eclipse parcial visto no extremo sul do Brasil, ao pôr-do-Sol).

21 de dezembro de 2010: Eclipse lunar total (visível no Brasil) Eclipses do Sol 2010-2020


Data	Tempo Dinâmico	Latitude	Longitude	Tipo de
	(centro)	(centro)	(centro)	Eclipse

15 Jan 2010	07:07:39	2 N	69 E	Anular do Sol
11 Jul 2010	19:34:38	20 S	122 O	Total do Sol
4 Jan 2011	08:51:42	65 N	21 E	Parcial do Sol
1 Jun 2011	21:17:18	68 N	47 E	Parcial do Sol
1 Jul 2011	08:39:30	65 S	29 E	Penumbral do Sol
25 Nov 2011	06:21:24	69 S	82 O	Parcial do Sol
20 Mai 2012	23:53:54	49 N	176 E	Anular do Sol
13 Nov 2012	22:12:55	40 S	161 O	Total do Sol
10 Mai 2013	00:26:20	2 N	175 E	Anular do Sol
3 Nov 2013	12:47:36	3 N	12 O	Total do Sol
29 Abr 2014	06:04:33	71 S	131 E	Anular do Sol
23 Out 2014	21:45:39	71 N	97 O	Parcial do Sol
20 Mar 2015	09:46:47	64 N	7 O	Total do Sol
13 Set 2015	06:55:19	72 S	2 O	Parcial do Sol
9 Mar 2016	01:58:19	10 N	149 E	Total do Sol
1 Set 2016	09:08:02	11 S	38 E	Anular do Sol
26 Fev 2017	14:54:33	35 S	31 O	Anular do Sol
21 Ago 2017	18:26:40	37 N	88 O	Total do Sol
15 Fev 2018	20:52:33	71 S	1 E	Parcial do Sol
13 Jul 2018	03:02:16	68 S	127 E	Parcial do Sol
11 Ago 2018	09:47:28	70 N	174 E	Parcial do Sol
6 Jan 2019	01:42:38	67 N	154 E	Parcial do Sol
2 Jul 2019	19:24:07	17 S	109 O	Total do Sol
26 Dez 2019	05:18:53	1 N	102 E	Anular do Sol
21 Jun 2020	06:41:15	31 N	80 E	Anular do Sol
14 Dez 2020	16:14:39	40 S	68 O	Total do Sol

Eclipses da Lua 2010-2020


Data	Tempo Dinâmico	Tipo de
	(centro)	Eclipse

26 Jun 2010	11:39:34	Parcial da Lua
21 Dez 2010	08:18:04	Total da Lua
15 Jun 2011	20:13:43	Total da Lua
10 Dez 2011	14:32:56	Total da Lua
04 Jun 2012	11:04:20	Parcial da Lua
28 Nov 2012	14:34:07	Penumbral da Lua
25 Abr 2013	20:08:38	Parcial da Lua
25 Mai 2013	04:11:06	Penumbral da Lua
18 Out 2013	23:51:25	Penumbral da Lua
15 Abr 2014	07:46:48	Total da Lua
08 Out 2014	10:55:44	Total da Lua
04 Abr 2015	12:01:24	Total da Lua
28 Set 2015	02:48:17	Total da Lua
23 Mar 2016	11:48:21	Penumbral da Lua
16 Set 2016	18:55:27	Penumbral da Lua
11 Fev 2017	00:45:03	Penumbral da Lua
07 Ago 2017	18:21:38	Parcial da Lua
31 Jan 2018	13:31:00	Total da Lua
27 Jul 2018	20:22:54	Total da Lua
21 Jan 2019	05:13:27	Total da Lua
16 Jul 2019	21:31:55	Parcial da Lua
10 Jan 2020	19:11:11	Penumbral da Lua
05 Jun 2020	19:26:14	Penumbral da Lua
05 Jul 2020	04:31:12	Penumbral da Lua
30 Nov 2020	09:44:01	Penumbral da Lua

A diferença entre o Tempo Dinâmico e o Tempo Universal, devido principalmente à fricção causada pelas marés, aumenta de 67s em 2010 para 74s em 2020.

Tabela dos Eclipses

Saros

O Sol e o nodo ascendente ou descendente da Lua estão na mesma direção uma vez cada 346,62 dias. Dezenove de tais períodos (=6585,78 dias = 18 anos 11 dias) estão próximos em duração a 223 meses sinódicos. Isto significa que a configuração Sol-Lua e os eclipses se repetem na mesma ordem depois deste período. Este ciclo já era conhecido pelos antigos Babilônios, e por razões históricas, é conhecido como Saros, que significa repetição em grego.

Cálculo da Sombra
Astonomia e Astrofísica