Refração atmosférica: 5 formas surpreendentes de mudar o que vemos
A refração atmosférica é o desvio da luz ao atravessar a atmosfera da Terra, que pode alterar a aparência dos astros perto do horizonte. Por exemplo, pode fazer a Lua parecer achatada ou permitir ver o Sol mesmo quando a sua posição geométrica já está abaixo do horizonte.
Quer observar estes efeitos? Use o calendário do Sky Tonight para descobrir quando e onde o Sol ou a Lua vão nascer ou se pôr no seu local de observação, e preste atenção ao horizonte. Vamos conhecer as causas da refração atmosférica e cinco maneiras surpreendentes de ela mudar o céu que vemos: do Sol achatado ao pôr do sol ao fugaz raio verde.
Índice
- 1. O Sol achatado
- 2. O Sol nasce mais cedo e põe-se mais tarde
- 3. A Lua achatada
- 4. Estrelas deslocadas
- 5. O raio verde
- Como funciona a refração atmosférica?
Refração atmosférica: perguntas frequentes
- A refração atmosférica faz as estrelas cintilarem?
- A refração atmosférica faz o Sol parecer maior?
- A refração atmosférica pode tornar visível um objeto abaixo do horizonte?
- A refração atmosférica é mais forte no inverno?
- Por que o Sol nem sempre nasce ou se põe no horário previsto?
- A refração atmosférica muda a cor do Sol ou da Lua?
- Por que a Lua não desaparece durante um eclipse lunar total?
- Existe refração atmosférica no espaço?
- A refração atmosférica apoia a teoria da Terra plana?
- Refração atmosférica: pontos principais
1. O Sol achatado
Uma das maneiras mais simples de reconhecer a refração atmosférica é olhar para fotografias do Sol a pôr-se. Em vez de um círculo perfeito, ele pode parecer uma oval achatada. Isso acontece porque a luz da borda inferior do Sol sofre mais refração do que a da borda superior.
Quando o Sol se aproxima do horizonte, a luz da sua borda inferior atravessa camadas mais densas da atmosfera, seguindo um trajeto que produz maior refração. Assim, a borda inferior parece deslocar-se para cima mais do que a superior. Como resultado, o diâmetro vertical aparente diminui, enquanto o horizontal permanece quase inalterado.
O efeito pode ser especialmente marcante quando as camadas de ar perto do horizonte têm temperaturas muito diferentes. Esses contrastes podem desviar a luz solar de forma desigual, fazendo o disco parecer alongado, dividido em segmentos ou até duplicado.
Um exemplo particularmente interessante é o Sol ômega, quando o Sol poente se assemelha à letra grega Ω. Isso acontece quando a refração atmosférica cria uma imagem invertida do Sol abaixo do disco real e as duas parecem unir-se perto do horizonte.
Experimente: Compare uma fotografia do Sol perto do horizonte com outra tirada quando ele está mais alto no céu. A diferença na forma pode ser surpreendentemente visível. Ao fotografar ou observar o Sol, use sempre filtros solares adequados e métodos seguros de observação.
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2. O Sol nasce mais cedo e põe-se mais tarde
Um fato surpreendente: quando a primeira borda do Sol aparece ao nascer, todo o disco ainda pode estar geometricamente abaixo do horizonte. A refração atmosférica desvia a luz e faz o Sol parecer mais alto do que realmente está. O mesmo ocorre ao pôr do sol, permitindo vê-lo mesmo depois de a sua posição geométrica ter descido abaixo do horizonte.
Em casos raros, o efeito pode ser impressionante. Um exemplo é o efeito Nova Zembla, relatado por exploradores do Ártico em 1597. Uma forte inversão térmica, com ar mais quente sobre ar frio junto à superfície, pode curvar a luz solar ao longo da curvatura terrestre. Assim, o Sol torna-se visível antes de a noite polar terminar normalmente. Também pode parecer muito alongado ou dividido em faixas horizontais.
Experimente: Coloque uma moeda no fundo de uma xícara vazia e opaca. Baixe os olhos até a borda esconder completamente a moeda. Sem mover a cabeça, acrescente água lentamente. A moeda vai aparecer aos poucos! A luz que vem dela muda de direção ao passar da água para o ar, chegando aos olhos mesmo que a borda continue a bloquear a visão direta. De forma semelhante, a atmosfera desvia a luz solar e torna o Sol visível quando ele já está abaixo do horizonte.
Quanto a refração atmosférica prolonga o dia?
A refração atmosférica faz o Sol parecer nascer alguns minutos mais cedo e pôr-se alguns minutos mais tarde do que aconteceria se a Terra não tivesse atmosfera. A diferença exata depende da latitude, da estação e das condições atmosféricas.
Há outro detalhe importante: o nascer e o pôr do Sol são definidos pelo instante em que a sua borda superior aparece ou desaparece no horizonte, não pelo centro.
Os cálculos astronômicos costumam considerar dois efeitos:
- Refração atmosférica: Cerca de 34′ junto ao horizonte.
- Raio aparente do Sol: Cerca de 16′.
Juntos, eles explicam por que o nascer e o pôr do Sol são normalmente calculados para o instante em que o centro geométrico do Sol está aproximadamente 50′ (0,83°) abaixo do horizonte.
Isso também explica uma particularidade dos equinócios. Embora sejam frequentemente descritos como dias com 12 horas de luz e 12 de escuridão, na maioria dos locais o período diurno é um pouco maior do que 12 horas. A refração mantém o Sol visível durante mais tempo, e usar a borda superior para definir o nascer e o pôr acrescenta ainda mais luz ao dia.
3. A Lua achatada
A Lua também é um excelente alvo para observar a refração atmosférica. Quando a Lua cheia nasce ou se põe, às vezes parece claramente achatada, sobretudo junto à borda inferior.
A explicação é a mesma do Sol: a parte inferior da Lua é deslocada para cima mais do que a superior. As condições atmosféricas também podem tornar a borda lunar ondulada, irregular ou muito distorcida.
Experimente: Procure um local com o horizonte livre e observe a Lua cheia ao nascer ou ao se pôr. Repare se o disco está ligeiramente achatado ou se as bordas são irregulares. À medida que a Lua sobe, o disco deve parecer mais redondo e menos distorcido.
A refração atmosférica faz a Lua parecer maior?
Não! Essa é uma das ideias erradas mais comuns sobre a refração atmosférica.
A Lua muitas vezes parece enorme perto do horizonte, especialmente acima de edifícios, árvores ou montanhas. No entanto, esse fenômeno, chamado ilusão da Lua, está sobretudo relacionado com a forma como o cérebro interpreta a informação visual.
A refração atmosférica comum não aumenta a Lua. Apenas comprime um pouco o seu diâmetro vertical perto do horizonte. Por isso, da próxima vez que a Lua parecer gigantesca, lembre-se: a impressão de grande tamanho é sobretudo uma ilusão, mas a forma achatada é um efeito atmosférico real.
Experimente: Fotografe a Lua cheia pouco depois de ela nascer e, na mesma noite, volte a fotografá-la quando estiver mais alta. Use a mesma câmera e distância focal e compare os diâmetros horizontal e vertical sem redimensionar nenhuma imagem. Em condições comuns, a largura quase não muda, enquanto a altura é menor perto do horizonte. O achatamento mostra a refração; a largura quase constante mostra que a familiar impressão de uma Lua gigante no horizonte é uma ilusão.
4. Estrelas deslocadas
Devido à refração atmosférica, as estrelas parecem um pouco mais altas do que as suas posições geométricas. O efeito é mais forte perto do horizonte, onde uma estrela pode continuar visível mesmo quando geometricamente já está abaixo dele.
O deslocamento costuma ser pequeno demais para mudar muito as formas conhecidas das constelações, mas é importante para medições astronômicas precisas.
A refração atmosférica também pode alterar ligeiramente a separação angular aparente entre astros durante conjunções, sobretudo quando estão a alturas diferentes. Também pode influenciar observações precisas de ocultações.
5. O raio verde
Um dos efeitos mais fascinantes ligados à refração atmosférica é o raio verde: uma breve aparição de luz verde na borda superior do Sol, por vezes visível ao nascer ou ao pôr do sol.
O raio verde normalmente não se parece com a explosão dramática de luz que talvez tenha visto em Piratas do Caribe. É mais comum surgir como uma pequena mancha verde ou uma faixa separada na borda superior do Sol. Os tipos habituais duram cerca de um ou dois segundos, embora alguns tipos raros possam durar até cerca de 15 segundos.
Embora os raios verdes sejam mais associados ao Sol, também podem surgir junto às bordas da Lua e de planetas brilhantes, como Vênus e Mercúrio. Esses clarões são muito mais difíceis de observar, mas já foram fotografados.
Por que acontece o raio verde?
A luz solar contém várias cores, e a atmosfera terrestre desvia cada uma de forma ligeiramente diferente. Os comprimentos de onda mais curtos, como os da luz azul e verde, sofrem mais refração do que os mais longos da luz vermelha. Essa separação de cores devido a diferenças na refração chama-se dispersão cromática atmosférica.
Ao pôr do sol, a luz vermelha e amarela desaparece primeiro abaixo do horizonte, porque sofre menos refração. A luz verde é mais desviada e pode continuar visível por um instante. A azul e a violeta são desviadas ainda mais, mas grande parte dessa luz se perde por espalhamento na atmosfera. Por isso, o verde costuma ser a última cor que vemos claramente antes de o Sol desaparecer. Nos tipos mais comuns de raio verde, uma miragem amplia a borda verde, normalmente muito fina, tornando-a visível. Para uma explicação mais detalhada, consulte este guia científico sobre o raio verde.
Como observar o raio verde?
É mais provável observar o raio verde quando:
- O horizonte está limpo e sem obstáculos, como sobre o oceano.
- A atmosfera está relativamente transparente, com pouca névoa ou nuvens junto ao horizonte.
- O Sol poente parece muito distorcido perto do horizonte, o que pode indicar diferenças de temperatura favoráveis entre as camadas de ar.
- O Sol está prestes a desaparecer completamente abaixo do horizonte.
O raio verde também pode ocorrer ao nascer do sol, embora seja geralmente mais difícil de captar, pois é preciso saber exatamente onde o Sol vai aparecer.
Aviso de segurança: Nunca olhe fixamente para o Sol brilhante nem o observe através de binóculos, telescópios ou lentes de câmera sem filtros solares. Para observações diretas, use proteção visual certificada e filtros solares adequados.
Tem curiosidade sobre outros fenômenos invulgares no céu? Descubra mais efeitos astronômicos que podem ser observados durante o dia.
Como funciona a refração atmosférica?
A atmosfera terrestre é formada por camadas de ar com diferentes densidades, geralmente maiores perto do solo. Ao atravessá-las, a luz muda um pouco de direção. Os nossos olhos interpretam a luz recebida como se tivesse viajado em linha reta, por isso os astros parecem mais altos do que realmente estão.
O efeito é mais forte perto do horizonte, onde a luz atravessa uma extensão maior de atmosfera. Em condições típicas, a refração pode deslocar um objeto no horizonte para cima cerca de 34 minutos de arco (0,57°), um pouco mais do que o diâmetro aparente da Lua cheia.
Veja como o efeito varia com a altura aparente do objeto, ou seja, a altura a que ele parece estar acima do horizonte:
| Altura aparente | Refração aproximada |
|---|---|
| 0° (horizonte) | 34′ |
| 5° | 10′ |
| 10° | 5′ |
| 20° | 3′ |
| 45° | 1′ |
| 90° (zênite) | 0′ |
Os valores são aproximados. A refração real depende da temperatura do ar, da pressão e de outras condições.
Um minuto de arco (′) corresponde a 1/60 de grau. Para compreender melhor essas medidas, consulte o nosso infográfico sobre como medir distâncias no céu.
Refração atmosférica: perguntas frequentes
A refração atmosférica faz as estrelas cintilarem?
Sim, mas indiretamente. As estrelas cintilam porque o ar turbulento altera continuamente a refração da sua luz, fazendo-as parecer piscar. Isso difere da refração atmosférica comum, que desloca as suas posições aparentes. Saiba mais sobre por que as estrelas cintilam no nosso artigo dedicado ao tema.
A refração atmosférica faz o Sol parecer maior?
Não. A refração atmosférica comum costuma deixar o Sol ligeiramente achatado, em vez de maior. A borda inferior desloca-se para cima mais do que a superior.
A refração atmosférica pode tornar visível um objeto abaixo do horizonte?
Sim. A refração pode desviar a luz de um objeto que está geometricamente abaixo do horizonte para a linha de visão de quem observa. É por isso que o Sol pode continuar visível por um breve período depois de a sua posição geométrica ter descido abaixo do horizonte.
A refração atmosférica é mais forte no inverno?
Não necessariamente, embora o ar mais frio e denso possa aumentar a refração quando as restantes condições são semelhantes. O efeito depende da pressão, da temperatura e da variação da densidade do ar com a altura. Mudanças bruscas de temperatura e inversões térmicas também podem causar refração excepcionalmente forte.
Por que o Sol nem sempre nasce ou se põe no horário previsto?
Os cálculos do nascer e do pôr do Sol pressupõem condições atmosféricas médias e um horizonte nivelado. Na realidade, mudanças na temperatura do ar podem alterar a refração, e o horário observado pode diferir da previsão em um minuto ou mais, mesmo com um horizonte marítimo livre. Colinas, montanhas e a altitude do local podem causar diferenças ainda maiores. Ao planejar observações com apps de astronomia, esteja a postos alguns minutos antes do horário previsto.
A refração atmosférica muda a cor do Sol ou da Lua?
A refração atmosférica pode separar ligeiramente as cores, como no raio verde. Porém, a habitual aparência alaranjada ou vermelha do Sol e da Lua perto do horizonte deve-se sobretudo ao espalhamento atmosférico, não à refração. Quando a luz atravessa um trecho maior da atmosfera, os comprimentos de onda mais curtos sofrem mais espalhamento, deixando os tons quentes predominarem.
Por que a Lua não desaparece durante um eclipse lunar total?
Durante um eclipse lunar total, a Terra bloqueia a luz solar direta que chegaria à Lua. No entanto, a atmosfera terrestre desvia parte dessa luz para dentro da sombra, permitindo que alcance a superfície lunar. Ao mesmo tempo, o espalhamento atmosférico remove grande parte da luz azul e dá à Lua um aspecto avermelhado. Saiba mais no nosso guia dos eclipses lunares.
Existe refração atmosférica no espaço?
A refração astronômica exige uma atmosfera ou outro meio em que a luz possa ser refratada. No vácuo do espaço não há refração atmosférica. A luz pode, porém, mudar de direção devido à gravidade, um fenômeno totalmente diferente conhecido como lente gravitacional.
A refração atmosférica apoia a teoria da Terra plana?
Não. Alguns defensores da Terra plana afirmam que a refração atmosférica explica por que objetos distantes desaparecem abaixo do horizonte ou por que o Sol parece se pôr. Essas explicações, porém, não correspondem à forma como a luz realmente se curva na atmosfera. A refração pode elevar a posição aparente dos objetos, mas não elimina os efeitos da curvatura terrestre. Encontre mais evidências no nosso artigo sobre 7 maneiras de provar que a Terra é redonda.
Refração atmosférica: pontos principais
A refração atmosférica é um efeito pequeno, mas importante, que muda a forma como vemos o céu. Faz os astros parecerem mais altos do que as suas posições geométricas reais, achata o Sol e a Lua perto do horizonte e proporciona um pouco mais de luz diurna. Em condições especiais, pode até produzir fenômenos ópticos espetaculares, como o raio verde.
Para quem observa o céu, a regra mais útil é simples: quanto mais baixo um objeto estiver sobre o horizonte, maior será a influência da atmosfera terrestre na sua aparência. Use o Sky Tonight para acompanhar os astros enquanto se movem pelo céu. Observe-os junto ao horizonte para ver a refração em ação, ou mais alto no céu para reduzir os seus efeitos.
