Texto traduzido publicado originalmente na revista Forbes, sob autoria do astrofísico Ethan Siegel
Uma vez a cada quatro anos, pelo menos na maioria das circunstâncias, a humanidade insere um dia extra em nosso ano civil [2] para ajudar a manter o tempo: Leap Day. O dia 29 de fevereiro é uma data que raramente aparece em nossas vidas, mas que desempenha um papel extremamente importante: manter nosso calendário anual e o decorrer das estações alinhados em prazos muito longos. Apesar de uma origem histórica bizarra e de uma série de lendas urbanas, o Leap Day existe por razões científicas, não supersticiosas.
Sem esse dia adicional, a física do planeta Terra rapidamente levaria as estações a ficarem fora de fase com nosso calendário anual, e os equinócios e solstícios flutuariam ao longo dos dias, meses e estações. Na verdade, se realizássemos o Leap Day a cada quatro anos sem falhas, as coisas também não se alinhariam muito bem. Somente se considerarmos adequadamente a rotação axial e a revolução do nosso planeta em torno do Sol, podemos manter nosso calendário correto, e é disso que se trata o Leap Day. Aqui estão oito fatos científicos que todos deveriam conhecer.
Fato 1 - Não há realmente 24 horas por dia
O movimento da Terra tem duas partes básicas: o movimento rotacional em torno do próprio eixo e o movimento revolucionário [movimento de translação] em torno do Sol. Normalmente, pensamos que nossa rotação dura 24 horas, por isso que um dia possui 24 horas e nossa revolução exige 365 dias, e é por isso que um ano dura 365 dias.
Somente esses efeitos são inseparáveis, pois os dois movimentos estão sempre ocorrendo. Se a Terra estivesse totalmente estacionária, permanecendo na mesma posição, uma rotação completa em todos os 360° equivaleria a um dia. Mas essa rotação completa de 360° não é um dia: é um pouco menos por duas métricas. Primeiro, a Terra leva apenas 23 horas, 56 minutos e 4 segundos para girar em 360°. Mas, em segundo lugar, devido a Terra se mover através do espaço em sua órbita ao redor do Sol, ela precisa girar um pouco mais para posicionar o Sol no mesmo local relativo que no dia anterior. Esse movimento extra necessário é o que faz os dias durarem, em média, 24 horas.
Fato 2 - Alguns dias são realmente mais longos que outros
Você já se perguntou por que o nascer e o pôr do Sol mais recentes não ocorrem no solstício de verão e por que eles não se alinham com o solstício de inverno? É porque a Terra orbita o Sol em uma elipse, o que significa que, quando a Terra está mais próxima do Sol (periélio), ela se move mais rapidamente e, quando está mais distante do Sol (afélio), se move mais lentamente.
Combine isso com o fato de que o periélio e afélio não estão alinhados com os solstícios ou equinócios, e você verá que alguns dias têm menos de 24 horas, enquanto outros têm mais. O dia de 24 horas a que estamos acostumados é apenas uma média de todos os dias ao longo do ano e, mesmo assim, eles não se alinham perfeitamente.
Fato 3 - A Terra que completa uma revolução em torno do Sol não chega a um ano civil
Na astronomia, como na matemática, uma revolução completa é definida como quando a Terra retorna à mesma posição que ocupava no espaço há uma órbita completa de 360° atrás. Em astronomia, isso é o que chamamos de ano sideral, ou a quantidade de tempo que a Terra leva para retornar à mesma posição relativa que ocupava anteriormente em relação ao Sol.
Mas um ano sideral não é o mesmo que um ano civil (também conhecido como tropical). A Terra gira em seu eixo enquanto gira em torno do Sol, e esse eixo recai ao longo do tempo, o que significa que a Terra é orientada de maneira ligeiramente diferente em relação ao Sol quando completa uma revolução astronômica em relação ao ano anterior. A diferença entre um ano sideral e um tropical é pequena, apenas cerca de 20 minutos, mas isso significa que um ano civil, que é o que você precisa para alinhar as estações, é na verdade 20 minutos mais curto que uma revolução completa ao redor do Sol.
Fato 4 - Os efeitos combinados da rotação axial da Terra, revolução orbital e precessão dão um número desigual de dias no ano
Agora estamos começando a diversão. Se você fizer as contas da melhor maneira possível, descobrirá que há 365.242188931 dias em um ano civil real. Este não é um número par. Se tivéssemos 365 dias em um ano a cada ano, a cada século que passa nosso calendário ficaria fora de controle por quase um mês inteiro.
Se colocarmos um único Leap Day a cada quatro anos, contabilizaremos 365,25 dias anualmente, o que é muito próximo, mas não exatamente certo. De fato, é isso que o antigo calendário juliano, que seguimos por cerca de 1.600 anos, fez para explicar os anos. No final de 1500, essa diferença era tão aparente (nosso calendário estava diferente em aproximadamente de 10 dias), que o calendário precisava ser revisado.
Na Itália, Polônia, Espanha e Portugal, as datas de 5 a 14 de outubro, em 1582, nunca existiram. Outros países pularam esses 10 dias posteriormente; Isaac Newton nasceu no dia de Natal na Inglaterra apenas porque eles não haviam pulado essas datas em 1642. Em outras partes do mundo, Newton nasceu em 4 de janeiro de 1643.
Fato 5 - O calendário gregoriano explica os dias bissextos extraordinariamente bem
A maneira como compensamos a incompatibilidade de nosso ano civil com as demandas dos movimentos combinados da Terra é brilhante e relativamente simples:
- todo ano que é divisível por 4 é um ano bissexto,
- a menos que também seja divisível por 100, mas não por 400, caso em que não é um ano bissexto.
Isso significa que 2004, 2008, 2012, 2016, 2020 e etc. serão todos anos bissextos, porque são divisíveis por 4. Mas se o seu ano marca a virada do século, será um ano bissexto apenas se também for divisível por 400. O ano de 2000 foi um ano bissexto, mas 1900 não foi e 2100 não será. No total, a adoção do calendário gregoriano nos dá 365,2425 dias em um ano, o que significa que não sairemos nem um único dia até que mais de 3.200 anos se passem, momento em que podemos pular outro Leap Day.
Se excluíssemos todos os anos que são divisíveis em 3200 de ter um dia bissexto, não estaríamos de folga em um único dia até ~ 700.000 anos se passaram.
Fato 6 - A longo prazo, precisaremos alterar nosso calendário novamente
Se tudo fosse constante — a nossa taxa de rotação, a orientação da inclinação axial e o movimento orbital em torno do Sol — este calendário seria praticamente perfeito, mas apenas por enquanto. Toda vez que há um terremoto, nossa taxa de rotação acelera um pouco, mas esse efeito é inundado pelos efeitos gravitacionais do Sol e da Lua na Terra, que nos atrasam.
O efeito de desaceleração é conhecido como desaceleração de maré e gera uma média de 14 microssegundos por ano. Isso pode parecer insignificante, mas, com o tempo, realmente aumenta. Se examinarmos os padrões diários que as marés imprimiram em nosso solo há muito tempo, conhecidos como ritmites das marés, podemos calcular como era a taxa de rotação da Terra. Há 620 milhões de anos, pouco antes da explosão cambriana, nosso dia tinha pouco menos de 22 horas, o que significa que, quando a Terra se formou pela primeira vez, nosso dia tinha apenas de 6 a 8 horas. Os dias prolongados significam que, com o passar do tempo, precisaremos de menos e menos dias para concluir um ano tropical.
Fato 7 - Em quatro milhões de anos, os dias bissextos serão desnecessários
Esse efeito extraordinariamente lento da desaceleração da maré começará a se tornar importante à medida que os milênios continuarem a passar. Enquanto isso, estamos apenas adicionando um leap second [ou segundo adicional] a cada 18 meses ou mais para acomodá-lo, o dia continua prolongado. Depois de mais 4 milhões de anos na Terra, o dia se prolongará por mais 56 segundos: a quantidade exata necessária para um ano tropical exigir exatamente 365 dias.
Nesse ponto, queremos reduzir primeiro o número de Leap Days e depois nos livrar deles completamente, pois eles se tornarão completamente desnecessários. Se os humanos ainda estiverem por perto e mantendo os calendários nesse ponto, pensaremos em outras transições, pois precisaremos começar a pular dias (em um cenário reverso de Leap Day) para manter nossas estações alinhadas com nosso calendário.
Fato 8 - O destino final do sistema Terra-Lua será muito diferente do que experimentamos hoje
À medida que o efeito da desaceleração por maré continuar, não apenas a rotação da Terra diminuirá, mas a Lua se afastará lentamente da Terra. Em algumas centenas de milhões (mas menos de um bilhão) de anos, a Lua estará tão distante da Terra que não haverá mais eclipses solares totais; todos eles serão anulares.
Supondo que sobrevivamos à transformação do Sol em uma combinação de gigante vermelha e nebulosa planetária/anã branca, um dia na Terra e o período orbital da Lua se prolongarão até que correspondam: até que ambos tirem cerca de 47 dos nossos dias modernos, o que ocorrerá ~ 50 bilhões de anos no futuro. Em vez da mesma face da Lua sempre apontanda para a Terra girando, a Lua e a Terra serão mutuamente bloqueadas, assim como Plutão e Caronte estão hoje hoje.
Todos devemos apreciar a necessidade de dias bissextos; sem eles, as estações, equinócios e solstícios da Terra mudariam com o tempo, em vez de cairem na mesma data ano após ano. Mas, simultaneamente, também devemos considerar que a duração de um dia não é constante, assim como o número de dias em um ano não é constante. À medida que o tempo passa e a rotação da Terra continua a desacelerar, precisaremos de menos e menos dias para formar um ano civil completo, o que significa que exigiremos um sistema de calendário em constante mudança.
Mas, por enquanto, particularmente na escala da vida humana, o calendário gregoriano — onde os Leap Days ocorrem a cada 4 anos, mas não em séculos que também não são divisíveis em intervalos de 400 anos — funcionará perfeitamente. Aproveite o seu dia extra este ano da maneira que achar melhor, e lembre-se de que, sem esses dias bissextos, nosso calendário simplesmente não aumentaria.
Notas do tradutor
- Leap Day é simplesmente uma referência ao dia 29 de fevereiro, mas que não tem uma tradução correspondente em português. Achei interessante deixar como no original porque a pronúncia é bonita e serve para usar como termo em possíveis pesquisas.
- Ano Civil é o ano de 12 meses que estamos acostumados.
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