Como a gravidade faz com que os planetas orbitam estrelas?

As órbitas dos planetas no sistema solar podem ser explicadas em termos de gravidade.

No mundo cotidiano, a gravidade é a força que faz os objetos caírem para baixo. Na astronomia, a gravidade também é a força que faz com que os planetas se movam em órbitas quase circulares ao redor das estrelas. À primeira vista, não é óbvio como a mesma força pode dar origem a comportamentos aparentemente diferentes. Para entender por que isso acontece, é necessário entender como uma força externa afeta um objeto em movimento.

A força da gravidade

A gravidade é uma força que age entre dois objetos. Se um objeto é significativamente mais massivo que o outro, a gravidade puxará o objeto menos massivo para o mais massivo. Um planeta, por exemplo, experimentará uma força puxando-o em direção a uma estrela. No caso hipotético em que os dois objetos são inicialmente estacionários um em relação ao outro, o planeta começará a se mover na direção da estrela. Em outras palavras, ela cairá na direção da estrela, assim como a experiência cotidiana da gravidade sugeriria.

O efeito do movimento perpendicular

A chave para entender o movimento orbital é perceber que um planeta nunca é estacionário em relação a sua estrela, mas se move em alta velocidade. Por exemplo, a Terra está viajando a aproximadamente 108.000 quilômetros por hora (67.000 milhas por hora) em sua órbita ao redor do sol. A direção desse movimento é essencialmente perpendicular à direção da gravidade, que age ao longo de uma linha do planeta ao sol. Enquanto a gravidade puxa o planeta em direção à estrela, sua grande velocidade perpendicular leva-o para o lado da estrela. O resultado é uma órbita.

Força centrípeta

Na física, qualquer tipo de movimento circular pode ser descrito em termos de força centrípeta - uma força que age em direção ao centro. No caso de uma órbita, esta força é fornecida pela gravidade. Um exemplo mais familiar é um objeto girando no final de um pedaço de corda. Nesse caso, a força centrípeta vem da própria corda. O objeto é puxado em direção ao centro, mas sua velocidade perpendicular o mantém em movimento em círculo. Em termos de física básica, a situação não é diferente do caso de um planeta orbitando uma estrela.

Órbitas circulares e não circulares

A maioria dos planetas se move em órbitas aproximadamente circulares, como consequência da forma como os sistemas planetários são formados. A característica essencial de uma órbita circular é que a direção do movimento é sempre perpendicular à linha que une o planeta à estrela central. Isso não tem que ser o caso, no entanto. Os cometas, por exemplo, freqüentemente se movem em órbitas não-circulares que são altamente alongadas. Tais órbitas podem ainda ser explicadas pela gravidade, embora a teoria seja mais complicada do que para órbitas circulares.

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