Dinâmica do sistema solar e efeitos de maré

f704 J-M Souriau: Sobre a dinâmica do sistema solar (p3)
...A superfície do sol é levantada: portanto, há efeitos de maré, portanto, processos dissipativos, cujo resultado é o desgaste das órbitas, o fato de que as trajetórias dos planetas, mesmo perfeitamente circularizadas (por efeito de maré), possam ser espirais, que tenderiam a fazê-los convergir para o sol e fundir-se com ele, mesmo que o tempo característico deste fenômeno seja considerável (não quantificado até hoje).

...Por outro lado, acho que existem conjuntos que obedecem à lei dourada e que não trocam mais energia com o astro em torno do qual giram. São a cintura de asteróides e os anéis das grandes planetas (Saturno, Urano, essencialmente). Esses anéis não criam efeitos de maré no astro central (por outro lado, os anéis de Saturno são indiretamente influenciados pela planeta através da ação exercida sobre eles por certos satélites). Os elementos dos anéis de Saturno são blocos de gelo, dotados de "movimentos próprios", uns em relação aos outros, quase nulos. Se esses movimentos próprios fossem importantes, eles não poderiam ocorrer apenas em duas dimensões. O anel de Saturno seria então espesso. Além disso, as colisões entre blocos nos arrojariam com cometas, o que tornaria a Terra invivível.

Parêntese catastrófico.

...Não se conhece exatamente o tamanho dos blocos de gelo que compõem os anéis, mas alguns poderiam bem ter vinte quilômetros. Um bloco desse tamanho, equivalente a uma montanha, caindo na atmosfera terrestre a dezenas de quilômetros por segundo criaria uma onda de choque que daría a volta à Terra, bem antes que o bloco tivesse começado a derreter.

Fig.11: Penetração de um cometa na atmosfera terrestre.

...Ao atingir a superfície terrestre, ele explode em fragmentos. Milhões de toneladas de terra ou rocha também são transformadas em pó fino. A onda de choque incidente é refletida. Deixa para trás uma bolha de ar quente a alta temperatura. A onda de choque incidente se propaga lateralmente, de forma centrífuga, destruindo tudo no seu caminho. Mas o importante é o "efeito de atraso". Esse ar quente, mais leve, subirá, levando milhões de toneladas de poeira do tamanho de um micro, que poderão permanecer um ou dois anos na estratosfera (simplesmente porque sua velocidade de queda é muito baixa). Essa cobertura pulverulenta bloqueará a radiação solar.

Fig.12: Noite cósmica.

...Dispersa inicialmente em longitude, depois em latitude, devido à queda de temperatura e à parada da fotossíntese, esse escudo causará a morte de uma grande proporção de seres vivos, sejam animais ou vegetais.

...Nossa planeta e o objeto de impacto cósmico, mais ou menos importante. No início do século, era realmente um cometa que caiu na Sibéria, na Tounguska. Testemunhos: brilho, barulho de trovão. No local: nenhum fragmento exótico. Mas as árvores foram derrubadas, como se pode ver:

Fig.13 (p019): As árvores, no local da Tounguska. .

...O fato de as árvores terem ficado em pé no centro é típico do impacto, não de um objeto, mas da ação sobre o solo de uma onda de choque precedendo um objeto já desintegrado em milhares de fragmentos.

...Um fenômeno semelhante ocorreu em Hiroshima, onde o que causou danos no solo não foram fragmentos, mas uma onda de choque. Assim, um prédio localizado exatamente no ponto de impacto, que sofreu a onda verticalmente, permaneceu em pé, enquanto os prédios imediatamente ao redor foram derrubados.

...No local da Tounguska, as árvores localizadas exatamente no ponto de impacto, se tivessem ficado em pé, teriam sido completamente "desnudadas" ao passar.

...Quando se fala em cometa, às vezes se evoca a palavra "neve suja". Nada impede que essa água gelada, cristalizada, tenha se formado em gelo duro, como seria o caso se estivesse submetida a forças de pressão. Em um cometa, objeto de pequeno tamanho, as forças coesivas, gravitacionais, são muito fracas. Assim, o que aconteceria na Terra seria talvez ... uma bola de neve, do tamanho de uma montanha, animada de uma velocidade de queda de dezenas de quilômetros por segundo. Isso não impediria a formação de uma onda de choque muito intensa, sinônimo de forte aquecimento do ar, na fase incidente e especialmente após a reflexão, quando toda a energia cinética se transformaria em calor. O objeto em si não tem consistência, mas o que é prejudicial é sua energia, sinônimo de superpressão e choque térmico. Ao atacar a atmosfera densa, ele cria sua onda de choque. Se o impacto com o ar for bastante intenso, o contato da cometa com a atmosfera seria equivalente a uma explosão. Após os danos causados na Tounguska por essa onda de choque, o que se seguiu poderia talvez ser comparado a uma chuva de granizo.

Fim deste parêntese catastrófico.

Os anéis de Saturno parecem ser o exemplo de sub-sistemas "totalmente relaxados".

...Por outro lado, o sub-sistema Netuno-Plutão, muito ressonante (relação dos períodos muito próxima de 3/2), é uma estrutura dissipativa.

...O sistema solar é, portanto, um sistema composto, com subconjuntos "relaxados" e outros, não. Os sub-sistemas ressonantes têm então sua própria estabilidade, comparável à dos vórtices de Bénard ou às correntes de von Kármán.
...Pessoalmente, acho que o sistema solar apresentaria uma tendência geral para um estado de relaxamento máximo, onde todos os elementos obedeceriam a leis douradas, globais (planetas) ou locais (satélites de Saturno e Júpiter). E Souriau acrescenta que essa conjectura exigiria ser confirmada por simulações numéricas, que vamos iniciar.

Aqui entra uma ideia da minha esposa Claire, que há muito tempo se apaixona pelo problema do sistema solar, e que diz:

• Se encontramos no sistema solar subconjuntos relaxados, obedecendo a uma lei dourada e outros ressonantes, comparáveis a sub-sistemas dissipativos, é porque ocorreu uma perturbação de origem desconhecida, senão o sistema solar estaria em um estado quase relaxado onde não haveria tantas anomalias, tais como:

• A presença da Terra em uma órbita "menos ressonante"

• A existência de uma cintura de asteróides entre Marte e Júpiter

• A excentricidade relativamente grande da órbita de Mercúrio.

• A quase ausência de anéis ao redor de Júpiter, enquanto Saturno e Urano possuem.

• A existência de um núcleo metálico na Terra e de uma forte atividade tectônica.

• As inclinações da órbita de Plutão (18°) e do eixo de rotação de Urano (próximo de 90°).

• Os grandes desvios de alguns satélites de Saturno e Júpiter em relação a uma lei dourada.

...O sistema solar poderia, portanto, ter conhecido, anteriormente, uma situação mais "calma", que foi perturbada por um evento importante. Mais especificamente, Claire acredita que a perturbação ocorreu no jovem sistema solar, em formação, quando as estrelas estavam "em processo de calma" (tendência à circularização de suas órbitas, criação do plano da eclíptica) e que alguns elementos conservaram os estigmas locais do fenômeno (as anomalias).

...Há alguns anos, um cometa, o de Schumaker-Lévy, atingiu Júpiter. Fato importante, antes do impacto, registrado por um satélite (tinha ocorrido na face oculta da...)