distâncias em milhões de km
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AULA 1 ESCALAS DE DISTÂNCIA e de tamanho NO UNIVERSO CONSTELAÇÃO DE Orion Estrelas são os componentes mais básicos do universo. O universo observável contém tantas estrelas quanto grãos de areia somando todas as praias da Terra. 100 trilhões de km (1012 km) Betelgeuse gigante vermelha (velha e massiva) estrelas + jovens e + quentes do que o sol Nebulosa: formação de estrelas Spitzer space telescope + Stratosferic telescope (SOFIA) Imagens no infravermelho mostram: nós mais densos de poeira e de gás que eventualmente podem vir a formar complexos estelares, protoestrelas e estrelas jovens, formação de sistemas planetários. NOSSO LUGAR NO ESPAÇO não ocupamos nenhum lugar privilegiado no universo Terra é um planeta rochoso comum, um dos 8 planetas que orbitam uma estrela comum chamada Sol, que se localiza perto da borda de um enorme conjunto de estrelas que se chama Via Láctea, que é uma entre bilhões de outras galáxias existentes no universo observável. SOL ~ 100 vezes o diâmetro da Terra Bola de gás formada essencialmente por Hidrogênio e Hélio 1000 x 1015 km Uma galáxia típica contém 1 trilhão de estrelas (1012) AGLOMERADOS DE GALÁXIAS PODEM CONTER ALGUNS MILHARES DE GALÁXIAS UNIVERSO ESPAÇO +TEMPO + ENERGIA + MATÉRIA ASTRONOMIA OU ASTROFÍSICA ESTUDO DO UNIVERSO Escalas são muito grandes! Distâncias em anos-luz 1 ano-luz: distância que a luz percorre em 1 ano ~ 10 trilhões de km Distâncias em parsecs (unidade mais usada cientificamente) 1 pc = 3,26 anos-luz Dentro do sistema solar : Unidades Astronômicas 1 UA = 150 milhões de km Distâncias no Sistema Solar Historicamente : Aristarco 270 AC Leis de Kepler (século XVII) Atualmente : Radar (vênus ~ 6 min) (velocidade da luz é uma constante c = 2,998x105 km/s) Distância relativa Terra-Sol (por Aristarco) Lua em quarto crescente (ou quarto minguante) 90o Cálculo α : Ciclo lunar = 29,5 dias Fases minguante-crescente = 14,25 dias α = 86,95o Logo: D(Terra-Sol) ~ 20×D(Terra-Lua) Correto: ~ 400×D(Terra-Lua) PARALAXE Quanto maior a distância do objeto- linha de base menor a paralaxe Aumento da precisão (paralaxe) Aumento da linha de base Unidades ParalaxeLEMBRETE!! em graus, minutos e segundos de arco (o ’ ”) 1o = 60´ 1´ = 60´´ Distâncias dentro do sistema solar Maior linha de base na Terra = seu próprio diâmetro PARALAXE GEOMÉTRICA distâncias até 1 hora-luz (~1.5x108 km) Medida do terceiro ângulo por PARALAXE ângulo paralático Geometria euclidiana RTerra (baseline / 2) tan p distância (Terra objeto ) p Distâncias na vizinhança do Sistema Solar PARALAXE ESTELAR • Estende-se a linha de base para o diâmetro da órbita da terra tan p 1 UA distância (Sol estrela ) PARALAXE ESTELAR Se p 4º então tan p p(rad) Se “p” está em rad então as unidades da linha de base e distância serão as mesmas. distância (UA) 1 p( rad ) 1 UA = 150 milhões de km • definição: 1pc = distância sol-estrela se a paralaxe medida for de 1” 1 D(pc) paralaxe(" ) Se 𝟏´´ = 𝟐𝝅 𝟑𝟔𝟎𝒐 × 𝟏 𝟑𝟔𝟎𝟎𝟎 = 𝟒, 𝟖𝟒𝟖 × 𝟏𝟎−𝟔 rad 1pc =206265 UA 1pc ~ 3,09×1013 Km ~ 2,06×105 UA ~ 3,26 anos-luz As dimensões do Sistema Solar As órbitas dos planetas: Sol Mercúrio Vênus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 0 58 108 150 228 778 1427 2871 4497 5913 (distâncias em milhões de km) 0 0,39 0,72 1 1,52 5,2 9,5 19,2 30,1 39,4 (distâncias em Unidades Astronômicas) 1 Unidade Astronômica Fronteira externa do Sistema Solar: Heliopausa, a cerca de 1 ano-luz do Sol 1 ano-luz = 204.000 U.A. = 9,45x1012 km Distância = 2,99105 km/s x 365 dias x 86.400 s/dia = 9,45x1012 km em 1 ano (9,45 trilhões de km) TAMANHOS Diâmetro da Terra Eratóstenes e o diâmetro da Terra (~200 AC) • No Egito, de Alexandria a Siena: diferença de 7 graus no ângulo do Sol ao meio-dia • Distância Alexandria-Siena: 780 km 7, 2o 780 km 360o circunferência da Terra circunferência diâmetro Diâmetro da Terra ! ~ 12.400 km (12756 km) Satélite geodésico MEDINDO O SOL E OS PLANETAS • DISTÂNCIA AO SOL : leis de Kepler e Newton Distâncias reais : distância por radar de Vênus • RAIO DO SOL E PLANETAS: diâmetro angular Ex. Diâmetro angular de Júpiter = 46.8 segundos de arco diâmetro angular diâmetro 2 distância 360o Diâmetro = 143.000 km As dimensões dos planetas e do sol Sol Mercúrio Venus Terra 695700 2440 6052 6371 Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 3390 69911 58232 25362 24622 (raio em km) 1187 Estrelas Determinação do tamanho: Luminosidade raio2 temperatura4 Dimensões típicas: • Anã (Sol) : raio de 700.000 km • Gigante (Pollux) (10x) 7.000.000 km • Supergigante (Betelgeuse): 441.000.000 km (630 x) Sol Mercúrio Venus Terra Marte Júpiter Saturno Urano Netuno Plutão 0 58 108 150 228 778 1427 2871 4497 5913 (distâncias em milhões de km) Até adiante de marte! Betelgeuse está a 430 anos-luz do sistema solar 11 x 4x 1/2 10xjúpiter 21 x 5000 x 630 x 700 x Alfa Centauri A e B A Via Láctea a Cen Próxima Distâncias típicas entre as estrelas: ~ anos-luz Estrelas mais próximas: Alfa Centauri: 4,36 anos-luz (1,34 pc) Próxima centauri : ~ 4,22 anos-luz (1,29 pc) A Via Láctea: nossa casa no Universo M81: uma galáxia muito parecida com a nossa As dimensões da Via Láctea • • • • • Forma: Espiral, com disco, braços e bojo Diâmetro: 120.000 anos-luz Espessura do disco: 5000 anos-luz Número de estrelas: ~400 bilhões Massa : 6x1011 massas solares Massa do sol ≡ 1 M = 1.99x1030 kg Tipos de galáxias: elípticas espirais e irregulares • elípticas gigantes: diâmetro de alguns milhões de anos-luz • 1 trilhão de estrelas • elípticas anãs: diâmetro de ~ 3.000 anos-luz com poucos milhões de estrelas mais comuns Comparação: Nossa Galáxia: diâmetro ~ 120.000 anos-luz Os aglomerados de galáxias O Grupo Local: Membros: cerca de dezenas de galáxias visíveis, sendo 2 grandes espirais, Via Láctea e Andrômeda (a 2,5 milhões de anos-luz de nós), as demais são anãs, irregulares e uma espiral menor (M33) O aglomerado de Virgo: AGLOMERADO DE VIRGEM ~200 membros, 10 milhões de anos-luz O aglomerado de Coma: ~5000 membros, 30 milhões de anos-luz Os Superaglomerados • Associações de aglomerados gravitacionalmente ligados • Sem forma definida • O superaglomerado local: 100 milhões de anos-luz de diâmetro 1015 massas solares cerca de 2200 galáxias • Hydra-Centaurus: ~ 150.000 galáxias Os aglomerados, unidos em superaglomerados, formam filamentos, com imensos espaços vazios entre eles. Isto define a estrutura do Universo em larga escala Escala de 100106 anosluz O grupo local se movimenta com cerca de 220 km/s em direção ao centro do aglomerado de Virgo. Escala de 109 anos-luz Super aglomerados vizinhos Escala de 14109 anosluz O UNIVERSO VISÍVEL No de superaglomerados = 10 milhões No de grupos = 25 bilhões No de galáxias grandes e luminosas = 350 bilhões No de galáxias anãs = 7 trilhões o 4.4 anos-luz 4.2 anos-luz 1,35 pc 6,5 pc 21.15 anos-luz centenas de trilhões de km 37,000 pc Centenas de quatrilhões de km 120,000 anos-lu Dezenas de quintilhões de km 4,200,000 anos-luz Centenas de quintilhões de km Alguns sextilhões de km (1021 km) UNIDADES física atômica espectroscopia poeira interestelar 1 angstron (Å) = 10-10 m 1 nanometro (nm) = 10-9 m 1 micron (m) = 10-6 m 1 centímetro (cm) = 0.01 m 1 metro (m) = 100 cm 1 quilômetro (km) = 1000 m = 105 cm uso freqüente em astronomia Raio da Terra (R) = 6378 km astronomia planetária Raio solar (R) = 6.96108 m sistema solar 1 unidade astronômica (UA) = 1.496108 km 1 ano-luz (al) = 9.461012 km = 63.200 UA astronomia galáctica 1 parsec (pc) = 3.09 1013 km estrelas, aglomerados de estrelas = 3.26 anos-luz 1 quiloparsec (Kpc) = 1000 pc 1 megaparsec (Mpc) =1000 kpc galáxias, aglomerados de galáxias cosmologia UNIDADES MASSA: 1 grama (g) 1 quilograma (kg) = 1000 g Massa da Terra (M) = 5.981024 kg Massa solar(M) = 1.991030 kg TEMPO: 1 segundo (s) 1 hora (h) = 3600 s 1 dia (d) = 86400 s 1 ano (yr) = 3.16 107 s uso bastante freqüente em muitas áreas astronomia planetária unidades maiores de massa uso bastante freqüente em astronomia escalas planetárias e estelares processos que ocorrem em escalas maiores que as estelares
