Eclipses solares são um dos fenômenos astrofísicos mais fascinantes. A luz mais importante que há no dia, o Sol, fica coberto pela luz mais importante que há na noite. Mas na verdade não existe nada realmente estranho ou surpreendente sobre isso – claro, mas de vez em quando a Lua e o Sol ficam na frente um do outro. Quem liga?

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A resposta é que eclipses realmente possuem utilidades, além de nos inspirar e mostrar sua beleza. Algumas dessas utilidades são óbvias, algumas surpreendentes, e algumas não tem nada a ver com o espaço. Mas quando o eclipse acontecer na segunda-feira, dia 21 de agosto, cientistas farão verdadeiros experimentos. Eclipses passados foram responsáveis por algumas das mais importantes descobertas da física moderna.

“Durante o tempo que as pessoas olharem a escuridão, haverá muita ciência acontecendo, mas não apenas ciência básica”, disse a diretora de astronomia da Universidade de Missouri Angela Speck ao Gizmodo. “Eu realmente quero que as pessoas percebam, que elas farão parte de um grande experimento científico”.

Quando a Lua bloquear completamente a visão do Sol no dia 21 de agosto, o fenômeno será visível por até 160 segundos de qualquer localidade na América do Norte (o eclipse parcial poderá ser visto em locais da África, Europa e ao norte da América do Sul, incluindo trechos do Brasil, segundo a BBC).

Teoria da Relatividade Geral de Einstein

Você provavelmente já ouviu sobre uma das utilidades mais famosas do eclipse solar: Arthur Eddington utilizou o eclipse que aconteceu em 1919 para provar a teoria da Relatividade Geral de Einstein. Basicamente, a teoria de 1915 formulada por Einstein diz que grandes objetos devem distorcer o formato do próprio espaço em uma quantia notável. Por exemplo: o Sol deveria curvar as luzes das constelações atrás dele, fazendo as estrelas parecerem como se tivessem se movido um pouquinho.

Mas como você pode olhar para as estrelas com uma bola de luz que queima a milhares de graus Celsius no meio do caminho?

O eclipse solar de 1919. Imagem: Wikimedia Commons

Por isso que Eddington precisou esperar por um eclipse, utilizando o sol coberto como uma lente gravitacional gigante. Sua chance veio em 1919 com a sombra do eclipse que passou por cima da África. Quando ele retornou de sua expedição, ele tinha a prova de que a teoria maluca de Einstein era verdadeira.

O eclipse que acontecerá neste mês irá agir como outro teste para a teoria. “Bem no sudoeste, na coroa solar, estará Arcturo”, conta Scott McIntosh, diretor do Centro Nacional para o Observatório de Pesquisa Atmosférica de Alta Altitude em Colorado e Havaí. “Ela agirá como uma bela fonte de calibração para aqueles que querem refazer o experimento de Eddington”.

A descoberta do Hélio

Hoje sabemos que o Hélio é o segundo elemento da tabela periódica e o segundo elemento mais abundante do universo, mas não era tão fácil assim detectar um gás invisível no século 19. Precisou de um eclipse solar para descobrir o hélio.

“O elemento número dois, isso não é mal!”, disse o astrônomo Jay Pasachoff do Williams College ao Gizmodo.

Descobrir o elemento significou observar a coroa solar a partir de linhas espectrais. Átomos específicos com energia adicional liberam luzes em cores muito específicas, ou comprimentos de onda, que os cientistas observam com espectroscópio. Então, um time de cientistas foi para a Índia, e em 18 de agosto de 1868, observaram a linha espectral amarela, que “parecia indicar uma nova substância“.

Cientistas estão confirmaram a descoberta e refinaram as observações. Mas o elemento e os eclipses solares sempre terão um laço: seu nome vem do grego “Helios”, o Deus Titã do Sol.

Entendendo a coroa solar

Muitas das nossas preocupações com o sol têm a ver com a coroa, aquele plasma brilhante, de alta energia, que está na superfície do Sol – afinal, e dali que o clima espacial se desenvolve. Partículas de alta energia saindo da coroa podem causar auroras doidas, prejudicar satélites e potencialmente trocar votos em urnas eletrônicas, se os raios atingirem os eletrônicos no lugar certo.

Estudar essa camada externa exige um telescópio especial que bloqueia perfeitamente o Sol com um pedaço de material opaco, deixando apenas a coroa visível. Eclipses solares passados usaram a Lua como um disco opaco, transformando qualquer câmera em um coronógrafo por alguns minutos, como Pasachoff explicou na Nature Astronomy. Pela história, isso permitiu que cientistas determinassem a temperatura da coroa solar (como pode chegar a milhões de graus) e pegar informações adicionais sobre o ciclo solar, o aumento e diminuição regular da atividade solar.

Imagem da coroa solar capturada durante um eclipse em 4 de janeiro de 2010. Imagem: NASA Goddard Spaceflight Center/Flickr Creative Commons

Cientistas continuarão observando a coroa durante este eclipse, tanto a partir do solo quanto a partir de balões. Surpreendentemente, certas observações da coro solar ainda exigem eclipses para conseguir a imagem direito. “Observações com eclipses permanecem a única maneira de obter observações com luz branca de importantes regiões da coroa inferior e mediana, onde se formam ventos solares”, escreve Pasachoff.

Combater o tempo curto do eclipse são projetos de ciência cidadã, como o Megamovie e Citizen CATE, que cidadãos americanos podem participar. O Megamovie, organizado pelo Google e Universidade de Califórnia em Berkeley, espera combinar filmes de alta definição do eclipse ao redor de todo o país. O Citizen CATE, organizado pelo Observatório Solar Nacional, espera capturar imagens de partes da coroa que normalmente são difíceis de se ver, ao combinar dados de telescópios de diversos cientistas cidadãos.

Comportamento Animal e Vegetal

Você é bem sortudo por ser um humano durante o eclipse: pelo menos você sabe que algo está por vir. Mas vegetais e animais se compartam diferente durante a noite do evento. A escuridão inesperada em um habitat natural pode tornar o eclipse uma ferramenta biológica interessante. “Estou muito curiosa para ver como vegetais, animais e insetos respondem”, disse Timothy Reinbott, diretor assistente da Estação de Experimentos de Agricultura da Universidade de Missouri, ao Gizmodo. Ele se pergunta, no entanto, se o eclipse é longo o suficiente para suscitar uma resposta.

Imagem: Phoebe Baker / Flickr Creative Commons

Reinbott filmará a sensível Mimosa purdica, também conhecida como dorme-dorme, além de vegetais como soja, milho e outros. Há uma seca na região de St. Louis, e as plantas de milho enrolam suas folhas para ajudar a conservar a água. Mas ele pensa que talvez a escuridão repentina possa fazer com que as folhas se abram, ou que outros efeitos possam ser visíveis em plantas sensíveis à luz de outras maneiras. E talvez os pássaros comecem a cantar, ou os animais começarão a se preparar para dormir.

Woods está cruzando os dedos para conseguir ver algo novo. “Estou mais animado para ver as respostas dos vegetais”, conta. No final das contas, ele espera determinar o que domina o comportamento das plantas: a luz do sol ou seu relógio interno.

O clima

A energia solar é o principal motor do clima terrestre. Então, o que aconteceria se o Sol desaparecesse de repente? O time de Jeffrey Woods da Escola de Recursos Naturais da Universidade de Missouri planeja pesquisar a atmosfera e as temperaturas, bem como os padrões de vento e como eles mudam durante o eclipse.

“Se for um dia limpo”, conta, outros estudos mostraram “mudanças de temperaturas de até 7-8 graus Fahrenheit”.

O eclipse passará por vários ecossistemas diferentes, incluindo florestas, terras agrícolas e pradarias. A equipe de Wood tem quatro torres ajustadas ao redor de St. Louis para medir a resposta atmosférica, bem como balões meteorológicos. Ele espera medir a taxa na qual as coisas aquecem e esfriam. Aqui, também, cientistas cidadãos estão se envolvendo, e ele disse que muitos na área de St. Louis receberam termômetros de botão para medir os efeitos do eclipse em suas próprias casas.

Ou seja, há muito conhecimento que um eclipse pode nos oferecer.

Ilustração por Elena Scotti/Gizmodo/GMG, fotos via Shuttershock