São necessárias 23 horas, 56 minutos e 4.1 segundos para que a Terra dê uma volta completa ao redor de seu próprio eixo. Cada um de nós percebe este movimento, conhecido como rotação, como um dia completo. Nosso planeta, entretanto, não é o único a se movimentar no sistema solar.
A verdade é que quase todos os objetos celestes, entre estrelas e planetas, estão girando no espaço. O que é curioso é que praticamente todos estes objetos no sistema solar rotacionam e orbitam na mesma direção. Para alguns, é como se todos os planetas estivessem se movimentando de forma coreografada.
Mas, por que será que isso acontece?
Vamos pensar em como o nosso sistema solar teria sido formado. Antes mesmo de um objeto celeste existir, imaginamos que havia apenas uma enorme nuvem de gases e moléculas desorganizadas. Esta espécie de berçário estelar é conhecida como nuvem molecular – a Nebulosa de Orion é um bom exemplo disso.
Estas nuvens são predominantemente formadas por moléculas de hidrogênio, e podem ser de qualquer tamanho. Com o tempo, a energia das moléculas dentro da nuvem que fazem pressão para sair é superada por moléculas mais lentas que se chocam lá na frente. Se houver massa o suficiente na nuvem molecular, ela continua em colapso em direção ao centro, até que alcança a massa necessária para fundir o hidrogênio e se tornar uma nova estrela.
O movimento de rotação, então, está diretamente relacionado ao processo do colapso da nuvem molecular. A nuvem original era enorme, formada por diversas moléculas individuais e pequenos aglomerados de matéria.
Nessa escala, há uma pequena quantidade de rotação contida na nuvem, que poderia ser causada pela gravidade de objetos estelares próximos, diferenças locais na massa conforme a nuvem se agita ou ainda o impacto de uma supernova distante. Em resumo, grande parte das nuvens moleculares têm um mínimo de rotação.
Conforme a nuvem entra em colapso para formar uma estrela, ela tem o que os físicos chamam de momento angular, que é o movimento que um objeto faz quando rotaciona ao redor de um ponto central. Em um grande sistema, como uma nuvem molecular, cada partícula tem esse momento angular, que é combinado em uma grande área. Isso significa um grande momento angular, que é conservado conforme a nuvem segue em colapso.
A pergunta, então, é como isso está relacionado aos objetos que rotacionam e orbitam.
Vamos pensar em um patinador artístico girando com seus braços estendidos. Este é um modelo de momento angular similar a uma nuvem de gás em colapso. Quando os braços são recolhidos, a velocidade rotacional sobe, porque o momento angular total é conservado – a não ser que haja alguma força externa agindo nele. Há algumas forças agindo no patinador artístico, mas ela é menor em uma nuvem molecular em colapso.
Então, se uma nuvem molecular estivesse talvez a um ano luz de diâmetro, então entraria em colapso para se tornar apenas uma fração disso, o que significaria uma enorme mudança em seu tamanho. Assim como o patinador recolhendo seus braços, a velocidade provavelmente aumentara para conservar o momento angular e, portanto, formar um disco proto-estelar giratório. É desta matéria orbitante que todos os planetas são formados, e sua rotação e órbita seguem na mesma direção por conta da conservação do momento angular.
No sistema solar há dois valores extremos que parecem quebrar as regras da conservação do impulso – Urano e Vênus. Urano rotaciona em um exo de quase 90 graus, enquanto Venus rotaciona na direção oposta, assim como a Terra e outros planetas. Nos dois casos, há uma grande evidência de que estes planetas foram atingidos por grandes objetos em algum ponto de um passado distante. Os impactos foram grandes o suficiente para superar o momento angular dos corpos, dando a eles uma rotação diferente.
Em resumo, quase tudo no sistema solar está rotacionando porque a matéria que deu origem a ele também estava rotacionando, em uma escala menor. Este tipo de impulso não é dissipado. Não há uma força capaz de fazer planetas rotacionarem ou orbitarem, é apenas energia da formação do sistema solar sendo usada.
