Planetário mecânico

 Nota: Não confundir com Planetário, espaço com uma cúpula onde se projetam imagens do céu.

Um planetário mecânico, também chamado de orrery, é um modelo do Sistema Solar que reproduz os movimentos dos planetas e de seus satélites. O instrumento mostra ou prevê suas posições e seus movimentos relativos, geralmente com base no modelo heliocêntrico. Também pode reproduzir as proporções entre os tamanhos desses corpos. Como as grandes diferenças de tamanho e distância muitas vezes tornam impraticável o uso de uma escala exata, o modelo pode recorrer a uma aproximação reduzida. Modelos mecânicos dos planetas existem desde a Grécia Antiga e receberam nomes diferentes, mas o termo orrery vem de um instrumento produzido por volta de 1712 por John Rowley, que recebeu o nome de seu patrono, Charles Boyle, 4.º conde de Orrery.

Esses modelos costumam ser movidos por um mecanismo de relojoaria, com um globo no centro que faz as vezes do Sol e um planeta na ponta de cada braço.

História

Antiguidade

A máquina de Anticítera foi encontrada em 1901 nos destroços de um navio perto da ilha grega de Anticítera, no mar Mediterrâneo. Suas reconstruções reproduzem os movimentos diurnos do Sol, da Lua e dos cinco planetas conhecidos pelos gregos antigos. O mecanismo geocêntrico foi datado entre 205 e 87 a.C. e está entre os primeiros modelos mecânicos planetários. Provavelmente era usado para calcular posições astronômicas.

O filósofo e político romano Cícero escreveu sobre modelos mecânicos planetários no século I a.C. Em seus textos, atribuiu aos polímatas gregos Tales e Posidônio a construção de instrumentos que reproduziam o movimento dos corpos celestes.

Idade Média

Em 1348, Giovanni Dondi construiu o primeiro mecanismo conhecido desse tipo movido por um relógio. Ele mostra a posição eclíptica da Lua, do Sol, de Mercúrio, de Vênus, de Marte, de Júpiter e de Saturno, com base nas elaboradas teorias planetárias geocêntricas de Ptolemeu. O relógio se perdeu, mas Dondi deixou uma descrição completa de seus trens de engrenagens astronômicos.

Idade Moderna

Na corte de Guilherme IV de Hesse-Cassel, foram construídos dois elaborados relógios astronômicos, um em 1561 e outro entre 1563 e 1568. Suas quatro faces mostram as posições eclípticas do Sol, de Mercúrio, de Vênus, de Marte, de Júpiter, de Saturno e da Lua, além do Dragão, isto é, os nodos lunares, com base no sistema de Ptolemeu. Também têm um calendário, os horários do nascer e do pôr do sol e uma esfera celeste automática com um símbolo móvel do Sol. Pela primeira vez em um globo celeste, esse símbolo mostrava a posição real do Sol, levando em conta a equação do tempo. Os relógios estão expostos no Astronomisch-Physikalisches Kabinett, em Kassel, e no Mathematisch-Physikalischer Salon, em Dresden.

Em De revolutionibus orbium coelestium, publicado em Nuremberg em 1543, Nicolau Copérnico contestou o ensinamento ocidental de um universo geocêntrico no qual o Sol girava diariamente em torno da Terra. Ele observou que filósofos gregos, como Aristarco de Samos, já haviam proposto um universo heliocêntrico. Essa concepção simplificava os movimentos aparentes dos planetas em epiciclos e permitia reproduzir suas trajetórias como círculos simples, com o uso de engrenagens. Os instrumentos aperfeiçoados de Tycho Brahe permitiram observações precisas do céu entre 1576 e 1601. A partir delas, Johannes Kepler deduziu, em 1621, que os planetas orbitavam o Sol em elipses. Em 1687, Isaac Newton explicou a causa desse movimento elíptico em sua teoria da gravitação.

Ainda em 1650, P. Schirleus construiu um planetário geocêntrico, no qual o Sol era um planeta e Mercúrio e Vênus giravam ao seu redor como satélites.

Origem do nome

O Museu de História da Ciência de Oxford tem um orrery construído pelos relojoeiros George Graham e Thomas Tompion, datado de cerca de 1710. Graham entregou o primeiro modelo, ou seu projeto, ao fabricante de instrumentos John Rowley, de Londres, para que fizesse uma cópia para o príncipe Eugênio de Saboia. Rowley recebeu outra encomenda de seu patrono, Charles Boyle, 4.º conde de Orrery, no condado de Cork, na Irlanda. O título do conde deu origem ao nome do instrumento em inglês. O nome orrery também pode ser um trocadilho com a palavra inglesa horary, ligada à medição do tempo. John Rowley produziu o instrumento por volta de 1712. A placa nele fixada traz a inscrição:

Orrery inventado por Graham em 1700.

Aperfeiçoado por Rowley e por ele oferecido a John [sic], conde de Orrery, em cuja homenagem recebeu esse nome por sugestão de Richard Steele.

A afirmação de que Richard Steele escolheu o nome é incorreta. Em seu artigo de 1713, que difundiu o instrumento, o próprio Steele deu a Rowley o crédito pela escolha. Esse erro, muitas vezes repetido, vem de uma pequena incorreção nos textos do conferencista John Theophilus Desaguliers.

O instrumento é um telúrio.

Outros modelos

De forma independente, Christiaan Huygens publicou em 1703 os detalhes de uma máquina planetária heliocêntrica que havia construído enquanto morava em Paris, entre 1665 e 1681. Ele calculou os trens de engrenagens necessários para reproduzir um ano de 365,242 dias e, a partir deles, os ciclos dos principais planetas.

O quadro A Philosopher giving a Lecture on the Orrery, de Joseph Wright, pintado por volta de 1766 e exposto no Museu e Galeria de Arte de Derby, mostra um grupo que ouve a palestra de um filósofo natural. O Sol de um orrery de latão é a única fonte de luz da sala. Os anéis do instrumento lhe dão uma aparência semelhante à de uma esfera armilar e permitem demonstrar eclipses.

Em 1762, o cronômetro marítimo de John Harrison havia permitido, pela primeira vez, medir a longitude com precisão. Em 1766, o astrônomo Johann Daniel Titius mostrou pela primeira vez que a distância média de cada planeta ao Sol podia ser expressa pela progressão:

${\displaystyle {\frac {4+0}{10}},{\frac {4+3}{10}},{\frac {4+6}{10}},{\frac {4+12}{10}},{\frac {4+24}{10}},\ldots }$

Ou seja, 0,4, 0,7, 1,0, 1,6, 2,8... Os números são expressos em unidades astronômicas, cada uma equivalente à distância média entre o Sol e a Terra, de 1,496 × 10⁸ km. O orrery de Derby não reproduz as distâncias médias, mas demonstra os movimentos relativos dos planetas.

O planetário de Eisinga foi construído entre 1774 e 1781 por Eise Eisinga em sua casa, em Franeker, nos Países Baixos. Os planetas se distribuem pelo teto de uma sala, e o mecanismo funciona quase sem interrupção desde sua construção. Esse orrery é um planetário nos dois sentidos da palavra, uma máquina que mostra as órbitas dos planetas e um espaço de exibição de seus movimentos. A família real neerlandesa comprou a casa de Eisinga e lhe concedeu uma pensão.

Em 1764, Benjamin Martin concebeu um novo tipo de modelo planetário, no qual os planetas ficavam em braços de latão presos a tubos concêntricos ou coaxiais. Essa construção dificultava o movimento dos planetas ao redor do Sol e dos satélites ao redor dos planetas. Martin propôs dividir o orrery convencional em três partes. O planetário mostraria os planetas em torno do Sol. O telúrio, chamado em inglês de tellurion, tellurian ou tellurium, mostraria a inclinação do eixo terrestre e a translação da Terra ao redor do Sol. O lunário mostraria o movimento excêntrico da Lua ao redor da Terra. Os três mecanismos poderiam ser montados separadamente sobre uma mesma mesa, acionados pelo eixo central.

Funcionamento

Todo orrery é um planetário no sentido de modelo mecânico dos planetas. Esse era o sentido mais comum da palavra no passado. Seu uso mudou, e ela passou a designar principalmente salas com uma cúpula hemisférica sobre a qual se projetam imagens do céu noturno. O termo orrery existe desde 1714. Um grand orrery, ou grande orrery, contém os planetas externos conhecidos quando foi construído. Há modelos que cabem na mão e outros que ocupam uma sala inteira. O orrery demonstra o movimento dos planetas, enquanto um instrumento mecânico usado para prever eclipses e trânsitos recebe o nome de astrário.

Em sentido estrito, um orrery deve conter o Sol, a Terra e a Lua, podendo também conter outros planetas. Um modelo apenas da Terra, da Lua e do Sol é um telúrio, e um modelo apenas da Terra e da Lua é um lunário. Um jovilábio é um modelo de Júpiter e de seus satélites.

Um planetário mostra o período orbital de cada planeta e sua velocidade de rotação, apresentados na tabela. Um telúrio mostra a Terra e a Lua em translação ao redor do Sol. O ângulo de inclinação do equador, indicado na tabela, permite demonstrar a rotação da Terra em torno de seu eixo. O instrumento também mostra a Lua em torno da Terra. Um lunário reproduz os movimentos da Lua ao redor da Terra.

Os orreries geralmente não são construídos em escala. Também existem modelos humanos, nos quais as pessoas se movimentam como os planetas, embora a maioria seja temporária. O Observatório de Armagh, na Irlanda do Norte, tem um modelo humano permanente com os seis planetas conhecidos na Antiguidade, Ceres e os cometas Halley e Encke. Urano e os corpos mais distantes também estão presentes, mas de forma bastante limitada. Outro modelo fica no Sky's the Limit Observatory and Nature Center, em Twentynine Palms, na Califórnia. Ele reproduz as distâncias na escala de 1 para 20 bilhões e as posições dos planetas com uma margem de quatro dias. Os quatro primeiros planetas ficam relativamente próximos uns dos outros, mas visitar os quatro seguintes exige uma caminhada. O grupo francês F-HOU iniciou um levantamento de todos os modelos humanos permanentes e um estudo sobre seu uso no ensino escolar. Há um mapa dos modelos humanos conhecidos.

Um relógio mecânico comum pode ser usado para construir um orrery muito simples e demonstrar seu princípio. Com o Sol no centro, a Terra no ponteiro dos minutos e Júpiter no ponteiro das horas, a Terra completaria 12 voltas ao redor do Sol a cada volta de Júpiter. Como um ano de Júpiter dura 11,86 anos terrestres, o modelo perderia precisão rapidamente.

Exemplares

O sapateiro John Fulton, de Fenwick, em Ayrshire, construiu três modelos entre 1823 e 1833. O último está no Museu e Galeria de Arte de Kelvingrove, em Glasgow.

O planetário de Eisinga, construído pelo cardador de lã Eise Eisinga na sala de estar de sua casa, na pequena cidade de Franeker, na Frísia, é um orrery. Sua construção ocorreu entre 1774 e 1781. A base do modelo fica voltada para baixo, no teto da sala, e a maior parte do mecanismo fica acima do forro. Um relógio de pêndulo com nove pesos, chamados ponds, aciona o instrumento. Os planetas se movem em tempo real.

Outra concepção usa pessoas para reproduzir o movimento dos planetas e de outros corpos do Sistema Solar. O Observatório de Armagh tem um modelo desse tipo, chamado orrery humano.

Em 2024, o Grupo LEGO lançou um orrery do Sol, da Terra e da Lua. Montado exclusivamente com peças LEGO, o modelo reproduz as órbitas em torno do Sol e da Terra, além da rotação terrestre em torno de um eixo inclinado.

Na cultura popular

• O sistema de construção Meccano é usado com frequência para construir orreries de alta precisão. O modelo 391, primeiro orrery Meccano, foi apresentado no manual Meccano de junho de 1918.

Ver também

• Máquina de Anticítera, mecanismo antigo para cálculos astronômicos
• Esfera armilar, instrumento formado por anéis que reproduzem círculos da esfera celeste
• Relógio astronômico, relógio que mostra informações sobre os movimentos dos astros
• Equatorium, instrumento para calcular posições do Sol, da Lua e dos planetas

Notas

Referências

Bibliografia complementar

• Buick, Tony (2020). Orreries, Clocks, and London Society: The Evolution of Astronomical Instruments and Their Makers, 2nd Ed. Cham, Suíça: Springer. ISBN 978-3-030-61776-9 

Ligações externas

O Commons possui uma categoria com imagens e outros ficheiros sobre Orreries

• Verbete orrery no Wikcionário em inglês
• Grande orrery do Museu Whipple de História da Ciência da Universidade de Cambridge, na Inglaterra
• Simulador do Sistema Solar do JPL
• Orrery da Long Now Foundation
• Orrery da Universidade da Pensilvânia
• Electric Orrery, do The Schools' Observatory, simulação interativa de um orrery na internet, mantida pela Universidade John Moores de Liverpool, na Inglaterra
• NASA Eyes on the Solar System, simulação interativa de um orrery na internet, mantida pela NASA

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