Como os cientistas prevêem a trajetória do eclipse solar total de 2017

Eclipse solar total

Durante um eclipse solar total, a lua obscurece completamente o sol em partes da Terra. Cálculos cuidadosos ajudam os pesquisadores e o público a determinar aonde ir para ver o apagão total. (Crédito da imagem: Miloslav Druckmüller, Peter Aniol, Martin Dietzel, Vojtech Rusin)

Milhões de pessoas pretendem assistir ao eclipse solar total de 2017, que cruzará os Estados Unidos continentais em 21 de agosto. Veja como os cientistas da NASA descobrem exatamente onde a sombra da lua cairá na superfície da Terra, até o quarteirão da cidade.

Space.com conversou com Ernie Wright da NASA, que tem produzido Visualizações da NASA do evento celestial, para aprender como os satélites mapeando a superfície da lua e os avanços na capacidade de computação tornaram possível aos cientistas prever com precisão onde o eclipse será visível na Terra e por quanto tempo exatamente - com uma precisão de cerca de 100 metros (330 pés, ou aproximadamente o comprimento de um quarteirão da cidade).



Saber onde assistir ao eclipse significa a diferença entre ver a totalidade - quando o sol está totalmente oculto pela lua - e apenas um eclipse parcial, onde a lua cobre parte do sol, mas o céu não escurece totalmente. Se você estiver fora do caminho da totalidade, a travessia da lua será apenas um golpe superficial. [Total Solar Eclipse 2017: quando, onde e como vê-lo (com segurança)]

Uma técnica do século 19 para prever o eclipse tem cientistas usando um sistema de coordenadas alinhado com a sombra da lua na Terra, tornando mais fácil determinar se um determinado observador no solo estava dentro ou fora do círculo da sombra. Mas esse método simplifica o sistema sol-lua-Terra e, portanto, tem precisão de apenas algumas milhas, dependendo da localização, disse Wright.

'Isso tudo pressupõe que a lua está perfeitamente lisa e que todos os observadores na Terra estão ao nível do mar', disse Wright ao Space.com. 'Estas são suposições simplificadoras; quando você tem que fazer esses cálculos com lápis e papel, você precisa simplificá-los um pouco. '

'Na era espacial, agora temos mapas de elevação realmente excelentes da lua e da Terra', disse ele, 'e as elevações na lua afetam o limbo da lua - esta é a borda do disco da lua como a vemos da Terra - então é meio acidentado, é irregular. '

As crateras e os vales da lua podem permitir raios de sol quando um modelo simplificado esperaria que o sol estivesse completamente coberto. Os mapas da lua não eram precisos o suficiente para fatorar essas irregularidades até menos de 10 anos atrás, depois da NASA Lunar Reconnaissance Orbiter e a sonda Kayuga do Japão mapeou a superfície da lua, disse Wright - e o poder computacional para calcular a estranha forma poligonal a sombra da lua aumenta devido à maneira como o sol se projeta em cada uma das pequenas depressões de suas bordas.

Da mesma forma, a elevação da Terra pode ter um efeito surpreendentemente grande na visibilidade do eclipse - se você estiver perto da borda da sombra, a elevação pode tirá-lo ou colocá-lo com base no ângulo do sol e da lua.

'Para o eclipse de agosto de 2017, isso vai passar pelas Cascades e pelas Montanhas Rochosas, e muitos observadores que estão em elevações de vários quilômetros', disse Wright. 'E então toda a umbra, esta é a sombra central, mudará para o sudeste por vários quilômetros quando você levar em conta essa elevação.'

Wright usa dados de elevação da missão de topografia de radar da NASA, que mede a elevação em 1.200 pontos entre cada linha de latitude ou longitude. Ele também leva em consideração as localizações precisas da Terra, da lua e do sol em cada momento, e o tempo que a luz do sol leva para viajar para a lua e depois para a Terra. [ Quanto tempo durará o eclipse solar de 2017? Depende de onde você está ]

Para fatorar tudo isso, modeladores de eclipse como Wright usam o 19º- sistema de coordenadas do século como ponto de partida, mas depois calcule a vista para milhões de observadores simulados trabalhando no perfil da lua, tamanho e ângulo do sol no céu, bem como elevação em cada um dos pontos no solo . Isso os permite traçar a faixa de terra que verá um eclipse e quanto tempo durará em cada ponto. O número de cálculos pareceria muito estranho para os primeiros modeladores de eclipses, mas não é incomum para campos como a computação gráfica.

'Somos capazes de fazer cálculos modernos agora apenas por causa desta confluência de poder de computação e grandes conjuntos de dados que descrevem a forma da Lua e da Terra', disse Wright.

'Foi apenas essa confluência de grandes conjuntos de dados de sensoriamento remoto e poder de computação que nos permitiu fazer isso nos últimos 10 anos', disse Wright. “A animação que eu fiz, que mostra a forma da umbra e tudo mais, calculou as circunstâncias do observador em meio trilhão de pontos - ninguém vai fazer isso manualmente. Eles ficariam felizes se pudessem fazer 10 deles. Mas os computadores adoram fazer as coisas indefinidamente; eles nunca se cansam. '

Mas isso faz diferença?

A maioria dos espectadores de eclipses se dirige para o centro do caminho da totalidade, onde o céu escuro durará mais, mas alguns pesquisadores e espectadores particularmente aventureiros visam a borda, onde efeitos mais interessantes em torno da circunferência do sol podem se manifestar por longos períodos de tempo: como um efeito de 'anel de diamante' ou pontos de luz que parecem contas em um colar . (O colunista do Space.com Joe Rao discutiu as vantagens de se dirigir ao limite do eclipse em uma coluna recente.)

'Em vez de perseguir a duração, eles estão perseguindo todos esses efeitos realmente bonitos que acontecem perto da borda, mas você precisa saber onde está essa borda', disse Wright. - Se você não levou em consideração a elevação, pode estar a alguns quilômetros de distância. Ou se você não levou em consideração a forma poligonal da umbra - aquela forma poligonal torna-se mais extrema perto do nascer e do pôr do sol - isso também pode afetar radicalmente onde é a linha limite que você deseja estar próximo. '

Mas, apenas para chegar perto da linha central, disse Wright, os cálculos simplificados devem bastar. E os mapas direcionados ao eclipse de 2017, como aqueles que aparecem nos livros de eclipses que mostram toda a extensão do caminho, teriam menos de um pixel de diferença em sua representação das bordas desenhadas com a abordagem do século 19.

Este eclipse em particular, disse ele, é bastante frontal - dirigir ligeiramente para dentro das linhas de um mapa é uma aposta segura. Mas se você está perseguindo o limite, você vai querer algo mais preciso .

Envie um e-mail para Sarah Lewin em slewin@space.com ou siga-a @SarahExplains . Siga-nos @Spacedotcom , Facebook e Google+ . Artigo original sobre Space.com .