Espaço sideral

 Nota: Se procura outros usos para a palavra espaço, veja Espaço.

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Os limites intermediários entre a superfície da Terra e o espaço exterior, incluindo as 5 regiões atmosféricas, constando a Linha de Kármán a 100 km de altitude (fora de escala).

Espaço sideral, ou também Espaço exterior ou mais popularmente, simplesmente Espaço, é todo o espaço do universo que não é ocupado por corpos celestes e suas eventuais atmosferas. É a porção vazia do universo, região em que predomina o vácuo. O termo também pode ser utilizado para se referir a todo espaço que transcende a atmosfera terrestre.

Conceituações

Em astronomia, usa-se a denominação "espaço exterior" ou "espaço sideral" para fazer referência a todo espaço que transcende o espaço englobado pela atmosfera terrestre. O espaço sideral é frequentemente subdividido em três subespaços:

1. Espaço interplanetário - designação usada sobretudo para se referir aos espaços existentes entre os planetas do nosso próprio sistema solar. Por extensão, inclui as distâncias entre os eventuais planetas de qualquer sistema estelar, inclusive o nosso.
2. Espaço interestelar - designação usada para se referir às porções de quase vácuo existentes entre as estrelas. Refere-se sobretudo aos espaços entre as estrelas da nossa própria galáxia: a Via Láctea.
3. Espaço intergaláctico - designação usada para se referir às desoladas vastidões existentes entre as galáxias. Da Via Láctea à sua galáxia satélite mais próxima, a Grande Nuvem de Magalhães, esta vastidão é da ordem de 152 mil anos-luz de distância. E, da Via Láctea até Andrômeda (que é sua galáxia irmã e a mais próxima com forma e tamanho similares), são cerca de 2 milhões e 200 mil anos-luz de distância. A partir daí, as distâncias são imensamente maiores.

O espaço não é propriamente vazio, ele contém infinitesimais quantidades de partículas subatómicas vagando a velocidade da luz, mais predominantemente: um plasma de hidrogénio e hélio, assim como radiação eletromagnética, campos magnéticos e neutrinos. E à medida que se afasta de uma estrela, este quase vácuo tende a ser mais rarefeito ainda.

O espaço também é adensado por ondas gravitacionais e radiações de toda espécie, desde o rádio, a micro-ondas, o infravermelho, a luz visível, a ultravioleta, os raios-X e os raios Gama. Tudo isso sem considerar as micropartículas, a poeira cósmica, gases primordiais ou oriundos de estrelas, micrometeoritos, além dos corpos espaciais bem conhecidos.

Fatos conhecidos

Observações recentes, constataram que o espaço também contém matéria escura e energia escura. A temperatura padrão, estabelecida pela radiação cósmica de fundo em micro-ondas, é de apenas 2,7 kelvin. Plasma com densidade extremamente baixa (menos de um átomo de hidrogênio por metro cúbico) e alta temperatura (milhões de kelvin) no espaço entre galáxias, constitui a maior parte da matéria do espaço exterior; concentrações eventuais, foram se condensando em estrelas e galáxias. Espaço inter galático, constitui a maior parte do volume do Universo. Mas mesmo as galáxias e os sistemas solares, consistem, em sua maior parte, de espaço vazio.

Não existe uma fronteira exata de onde o Espaço começa. No entanto, a Linha de Kármán, a uma altitude de 100 km acima do nível do mar, é usada por convenção como sendo o início do espaço exterior no contexto de tratados sobre o espaço e estabelecimento e manutenção de recordes. As bases para leis internacionais sobre o espaço foram estabelecidas com o Tratado do Espaço Exterior, aprovado pelas Nações Unidas em 1967. Esse tratado previne qualquer pretensão de soberania, permitindo que qualquer nação explore o espaço livremente. Em 1979, o "Tratado da Lua", tornou a superfície de corpos como os planetas e o espaço ao redor desses corpos, jurisdição da comunidade internacional. Resoluções adicionais a respeito do uso pacífico do espaço exterior têm sido propostas pelas Nações Unidas, mas elas ainda não impedem o envio de armas ao espaço exterior, incluindo armas antissatélite.

O homem iniciou a exploração física do espaço no século 20, com o surgimento dos voos de balão, seguidos pelo desenvolvimento de foguetes lançadores mono e multi estágios. O primeiro homem a atingir a órbita terrestre, foi Iuri Gagarin da União Soviética em 1961, e espaçonaves não tripuladas têm alcançado todos os planetas conhecidos do sistema solar desde então. Alcançar a órbita terrestre baixa, requer uma velocidade mínima de 28.000 km/h, muito mais rápido que qualquer avião. O espaço exterior, representa um ambiente desafiador para a exploração humana devido aos seus dois principais perigos: o vácuo e a radiação. A microgravidade, gera efeitos importantes na fisiologia humana, resultando em atrofia muscular e osteopenia. Viagens espaciais tripuladas, até o momento estão limitadas à órbita terrestre baixa ou à Lua. Viagens não tripuladas, já ultrapassaram os limites do sistema solar. O restante do espaço exterior conhecido, permanece inacessível, a não ser por observações através de telescópios cada vez mais potentes.

Descoberta

Em 350 A.C., o filósofo Grego Aristóteles sugeriu: nature abhors a vacuum, um princípio que ficou conhecido como: horror vacui. Este conceito, construído sobre uma argumentação ontológica do século 5 AC do filósofo grego Parmênides, que negava a possibilidade de existência de vácuo no espaço. Baseado nessa ideia de que o vácuo não podia existir, no ocidente, por muitos séculos, se acreditou que o espaço não poderia ser vazio. No século 17, o filósofo francês René Descartes argumentou que todo o espaço deveria ser preenchido.

Na China antiga, existiam várias escolas de pensamento a respeito da "natureza dos céus", algumas das quais se assemelham ao nosso entendimento moderno. No século 2, o astrônomo Zhang Heng, ficou convencido que o espaço devia ser infinito, se estendendo muito além do "mecanismo" de sustentação do Sol e das estrelas. Os livros remanescentes da escola Hsüan Yeh, dizem que os céus não tinham limites, "vazio e desprovido de substância". E continuando: "o Sol, a Lua e o conjunto de estrelas, flutuam no espaço vazio, estando parados ou em movimento".

O cientista italiano Galileu Galilei, sabia que o ar tinha massa e portanto estava sujeito à gravidade. Em 1640, ele demonstrou que uma força estabelecida resistiu à formação de vácuo. No entanto, coube ao seu pupilo, Evangelista Torricelli, criar um aparelho que iria produzir vácuo em 1643. Este experimento resultou no primeiro barômetro de mercúrio que foi a sensação científica na Europa da época. O matemático francês Blaise Pascal, argumentou que se a coluna de mercúrio era envolvida pelo ar, a coluna deveria ficar menor em grandes altitudes, onde a pressão do ar é menor. Em 1648, seu irmão adotivo, Florin Périer, repetiu o experimento na montanha de Puy de Dôme na região central da França, e constatou que a coluna de mercúrio era 7,6 cm menor. Essa diminuição de pressão, foi mais tarde demonstrada, carregando um balão parcialmente cheio para uma montanha e observando que ele inflava gradualmente, e desinflava na descida.

Os Hemisférios de Magdeburgo originais (esquerda inferior) usados para demonstrar a bomba de vácuo de Otto von Guericke (direita).

Em 1650, o cientista alemão Otto von Guericke, construiu a primeira bomba de vácuo: um dispositivo que pode, mais tarde, refutar o princípio de horror vacui. Ele corretamente observou que a atmosfera da Terra, envolve o planeta como uma concha, com a densidade diminuindo gradualmente com a altitude. Ele concluiu que deveria haver vácuo entre a Terra e a Lua.

No século 15, o teólogo alemão Nicolau de Cusa, especulou que o Universo não tinha um centro, pois não era uma circunferência. Ele acreditava que o Universo, apesar de não ser infinito, também não podia ser tratado como finito, devido a ausência de limites nos quais ele pudesse estar contido. Essas ideias levaram o filósofo italiano Giordano Bruno, no século 16, a especular sobre as dimensões infinitas do espaço. Ele expandiu a cosmologia heliocêntrica de Copérnico ao conceito de um Universo infinito preenchido com uma substância que ele chamou de éter, que não causava resistência aos movimentos de corpos celestes. O filósofo inglês William Gilbert, chegou a uma conclusão semelhante, argumentando que as estrelas eram visíveis apenas pelo fato delas estarem cercadas por éter ou um "vazio". Este conceito de éter, originou-se nos filósofos da Grécia antiga, incluindo Aristóteles, que o concebeu como sendo o meio através do qual os corpos celestes se moviam.

O conceito de um Universo preenchido com éter luminífero permaneceu em voga entre alguns cientistas até o início do século 20. Esta forma de éter era vista como um meio no qual a luz podia se propagar, daí o seu nome. Em 1887, a Experiência de Michelson-Morley, tentou detectar o movimento da Terra através desse meio procurando alterações na velocidade da luz dependendo da direção do movimento do planeta. No entanto, o resultado nulo, indicou que havia algo errado com o conceito. A ideia do éter luminífero, foi então abandonada. Ele foi substituído pela teoria da relatividade restrita de Albert Einstein, que sustenta que a velocidade da luz no vácuo é um valor constante, independente do movimento do observador ou referencial.

O primeiro astrônomo profissional a apoiar o conceito de um Universo infinito foi o Inglês Thomas Digges em 1576. Mas o tamanho do Universo permaneceu desconhecido até a primeira aferição bem sucedida da distância de uma estrela próxima em 1838 pelo astrônomo alemão Friedrich Bessel. Ele mostrou que a estrela 61 Cygni tinha um paralaxe estelar de apenas 0,31 arcosegundo (comparado com o valor moderno de 0,287″). Isso corresponde a uma distância de mais de 10 anos luz. A distância para a Galáxia de Andrômeda, foi determinada em 1923 pelo astrônomo Edwin Hubble, medindo a intensidade do brilho das variáveis Cefeida na galáxia, uma nova técnica descoberta por Henrietta Leavitt. Com ela, ficou estabelecido que a galáxia de Andrômeda, e por extensão todas as galáxias, ficavam fora da Via Láctea.

O conceito moderno de espaço exterior é baseado na a teoria cosmológica denominada "Big Bang", proposta pela primeira vez em 1931 pelo físico belga Georges Lemaître. Esta teoria, sustenta que o Universo se originou de uma forma de matéria muito compacta submetida a expansão contínua. Matéria que continuou seguindo a expansão inicial, ficou submetida desde então a pardas gravitacionais levando à criação de estrelas, galáxias e outros corpos celestes, deixando atrás de si, um vácuo profundo que forma o que é chamado hoje em dia de espaço exterior. Como a luz tem velocidade finita, essa teoria, também restringe o tamanho do Universo diretamente visível. Isso deixa aberta a questão de se o Universo é finito ou infinito.

O termo espaço exterior, foi usado pela primeira vez em 1842, pela poeta inglêsa Lady Emmeline Stuart-Wortley no poema "The Maiden of Moscow". A expressão espaço exterior, foi usada como um termo astronômico por Alexander von Humboldt em 1845. O termo foi popularizado mais tarde nas obras de H. G. Wells em 1901. O termo resumido Espaço, é na verdade mais antigo, usado pela primeira vez em 1667 por John Milton em Paradise Lost, no contexto da região além do céu terrestre.