Como se define a dureza de um mineral? Como um diamante pode cortar um vidro?

A dureza de um mineral é dada pela resistência que sua superfície oferece ao ser riscada. Essa resistência é avaliada de acordo com uma escala chamada Mohs, em homenagem ao mineralogista alemão Friedrich Von Mohs (1773-1839). Em 1820, ele selecionou dez minerais de diferentes durezas e os enumerou conforme a resistência de cada um. Nessa escala, os minerais mais duros riscam os menos resistentes. Por exemplo, a gipsita risca o talco, a fluorita risca a calcita, e assim sucessivamente, até se chegar ao diamante, o mais resistente deles, que risca todos, mas não é riscado. Até hoje, a escala é usada pelos especialistas para comparar a resistência de outros materiais, como o vidro, por exemplo. Ele está situado na faixa intermediária, entre os níveis 5 e 6, e, portanto, é facilmente riscado pelo diamante. Para cortar uma placa de vidro, deve-se apoiá-la em uma superfície plana. E, com o auxílio de uma régua, para que o corte seja perfeito, e um diamante de ponta aguda, fixado em uma ferramenta parecida com uma caneta, risca-se o vidro com certa pressão. Dessa forma, obtém-se um sulco na superfície do vidro até que a linha sulcada coincida com a borda de uma mesa. Por fim, é só segurar com firmeza a parte do vidro apoiada na superfície plana com uma das mãos e, com a outra, forçar a parte do vidro que está livre para baixo até que a placa se rompa.

Ivan Endreffy

Presidente da Associação Brasileira de Gemologia e Mineralogia (ABGM).

 Galileu, Março de 2000.

Por que o plano da órbita da Lua em torno da Terra não coincide com o plano da órbita da Terra em torno do Sol?

A órbita de um corpo celeste é determinada pelo conjunto das forças gravitacionais que atuam sobre ele. No caso da Lua, as forças mais significativas envolvidas são as atrações exercidas sobre esse satélite natural pela Terra e pelo Sol. Existem outras forças, como as exercidas pelos demais planetas do sistema solar, mas vamos desprezá-las nesta explicação.

Um aspecto importante, na resposta à pergunta, é o fato de que o plano da órbita de qualquer satélite natural tende a se aproximar do plano do equador do planeta orbitado. Isso acontece porque a rotação do planeta em torno de seu eixo provoca, ao longo do tempo, o seu “achatamento”, concentrando mais massa nas proximidades do equador, o que aumenta a atração gravitacional nessa região. Em um planeta de grande massa e mais distante do Sol, como Júpiter, essa atração “equatorial” dos satélites é mais intensa.

Como a Terra está mais próxima do Sol, a influência gravitacional desse último aumenta. Além disso, o equador terrestre apresenta uma inclinação de 23,5° em relação ao plano da órbita (chamado eclíptica) do planeta em torno do Sol. Assim, a atuação conjunta das forças de atração do Sol e da Terra faz com que o plano em que nosso satélite se move não coincida com o plano do equador terrestre, nem com o plano da eclíptica – o plano da órbita da Lua é inclinado em 5,1° em relação a este último. Por causa dessa inclinação, o ângulo que a órbita da Lua apresenta em relação ao equador terrestre varia entre 28,6° e 18,4°, os valores que são obtidos por simples aritmética (23,5° + 5,1°, ou 23,5° - 5,1°).

Enos Picazzio

Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, da Universidade de São Paulo

 Ciência Hoje, Março de 2011.

Como pode Mercúrio, o planeta mais perto do Sol, ter uma temperatura de -180°C à noite e de 430°C durante o dia?

A drástica variação de temperatura registrada em Mercúrio, de 430°C, durante o dia, a -180°C à noite, está relacionada, principalmente, à falta de atmosfera ao redor do planeta. Na Terra, a atmosfera cria uma espécie de estufa, evitando transformações muito violentas de temperatura entre o dia e a noite. Lá, devido à falta de atmosfera, durante o dia os raios solares incidem diretamente na superfície do planeta, elevando a temperatura.

No entanto, quando a longa noite vem, Mercúrio perde rapidamente todo o calor recebido e acumulado durante o dia. É bom lembrar que os dias e as noites em Mercúrio são extremamente longos, eles correspondem a 58,65 dias terrestres.

Daniela Lazzaro, Astrônoma do Observatório Nacional do Rio de Janeiro e Ronaldo Rogério F. Mourão, pesquisador do Museu de Astronomia do Rio de Janeiro.

Globo Ciência, Setembro de 1997.

Qual a ligação entre o efeito Doopler nas ondas eletromagnéticas e as distâncias dos corpos celestes?

O efeito Doopler é utilizado na astronomia como uma ferramenta eficiente para se determinar as velocidades de afastamento de estrelas na nossa galáxia e em outras observadas no universo. Essa leitura é feita através do desvio no comprimento de onda das linhas espectrais emitidas por elementos químicos, em relação ao comprimento de onda padrão de laboratório ou de repouso. Se o desvio na velocidade é "positivo", ou para o "vermelho", o objeto está se afastando, o que é mais comum de acontecer. Se o desvio é "negativo", ou para o "azul", o objeto está se aproximando do observador.

Amaury A. de Almeida

Professor do Instituto Astronômico e Geofísico da Universidade de São Paulo.

 Globo Ciência, Setembro de 1997.

Se o ar quente sobe e o frio desce, por que o cume das montanhas é coberto de gelo?

O topo das montanhas altas é gelado porque o ar vai esfriando à medida que sobe. A temperatura do ar depende de dois fatores: a pressão sobre ele e a proximidade de superfícies horizontais. As moléculas próximas ao nível do mar têm uma coluna enorme de ar em cima de si, pressionando. À medida que o ar sobe, o tamanho dessa coluna diminui e, consequentemente, o seu peso cai, fazendo com que o ar quente se expanda. Toda vez que um gás se espalha, ele libera calor, ou seja, se resfria. Com o ar não é diferente. Por isso, ao chegarmos ao topo da montanha encontramos a atmosfera gelada.

Além do mais, como o ar não absorve bem os raios solares, o principal aquecedor da atmosfera é a própria superfície da Terra. Ao absorver a luz do Sol ela emite calor e esquenta o ar que está por perto. E, apesar de os raios solares também atingirem a montanha, eles incidem ali de forma inclinada. Assim, a quantidade de energia absorvida é pequena e insuficiente para aquecer o ar ao seu redor. “Por isso, o ar próximo ao cume de montanhas altas, como o Everest, com 8.848 metros, é muito frio, 30 graus Celsius negativos”, explica a meteorologista Maria Assunção da Silva Dias, da Universidade de São Paulo.

Super, Outubro de 1997.

O que são as glaciações? Existe mais alguma prevista?

São períodos em que o gelo dos pólos avança, cobrindo 30% da Terra, enquanto agora ele ocupa apenas 10%. Durante as glaciações a temperatura do planeta cai em torno de seis graus e as geleiras vão, no hemisfério sul, até a patagônia argentina. No hemisfério norte o avanço é maior porque os oceanos são mais rasos. Os grandes lagos, nos Estados Unidos (perto da fronteira com o Canadá), e o sul da Inglaterra, chegam a congelar.

Nos últimos 2,7 milhões de anos (período em que se tem dados precisos) ocorreram em torno de 25 glaciações. “Cada uma durou cerca de 100.000 anos, com intervalos de 10.000 anos”, diz o glaciologista Jefferson Simões da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. A última acabou em torno de 8.000 anos atrás.

Isto quer dizer que a Terra esteve parcialmente congelada a maior parte do tempo desde que os ancestrais do homem surgiram, há 2 milhões de anos. Atualmente se está em um período interglacial. Acredita-se que, entre 2 mil a 4 mil anos a partir de agora, começará uma nova glaciação. Não existe uma teoria definitiva para explicar o fenômeno. A mais aceita é que envolve várias mudanças nas órbitas terrestres. Primeiro, o eixo de rotação da Terra não forma exatamente 90° com a linha do equador. O planeta está um pouco “inclinado”. E o ângulo dessa inclinação sofre alterações devido à influência da força de gravidade dos demais planetas. Essa é uma das mudanças. Segundo, o eixo de rotação também gira sobre si mesmo como se fosse um pião, por influência da atração do Sol e da Lua. Em terceiro lugar, o movimento em torno do Sol não é sempre igual, também devido à força da gravidade dos planetas. A união das três mudanças faz com que haja, em certos períodos, variação na quantidade de energia que chega do Sol, causando o esfriamento.

Super, Junho de 1995.

Por que a lua fica amarelada de vez em quando?

O fenômeno é ocasionado pela dispersão da luz. Como a lua não tem luz própria, ela reflete a luz do Sol, que é branca – resultado da soma de todas as cores. Quando atravessa a atmosfera do nosso planeta, a luz refletida pela lua se dissipa pelo ar. Em contato com as moléculas dos gases que compõem o ar (oxigênio, nitrogênio e hidrogênio), algumas cores, como o violeta, o azul e o verde, podem se dispersar a ponto de se tornarem imperceptíveis. É o que acontece quando a lua está mais próxima do horizonte – ao amanhecer ou anoitecer. “Nesses momentos, a luz penetra a parte da atmosfera mais próxima do chão e, para isso, tem de atravessar uma camada mais densa de ar. Nesse processo, perde boa parte de sua cor azul e verde. Sobram muito amarelo, laranja e vermelho. A mistura dessas cores é que dá o tom amarelado”, diz Luiz Nunes de Oliveira, professor do Instituto de Física de São Carlos (USP).

Quando está bem no alto do céu, a luz refletida pela lua conserva a cor original, que é o branco. Isso porque o ar é mais rarefeito em altitudes elevadas, fazendo com que a perda das tonalidades luminosas verde, azul e violeta seja bem pequena.

Super, Outubro de 2005.