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Astronomia dos Povos Antigos José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia das Grandes Civilizações • • • • • • • Astronomia Astronomia Astronomia Astronomia Astronomia Astronomia Astronomia da Mesopotâmia Egípcia Chinesa Hindu dos Gregos Maia Árabe José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Grandes Civilizações José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Grandes Civilizações das Américas 1500 a.C. – 300: Olmecas 300 - 900: Maias 1400 – 1519: Aztecas 1100 – 1532: Incas José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo FATO Os Povos que criaram uma escrita apresentaram um desenvolvimento cultural e científico superior José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Símbolos Nas culturas modernas usa-se um conjunto de símbolos para representar idéias desde as mais simples até as mais complexas. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Símbolos Algumas experiências humanas – nascimento, morte, céu, terra - são tão universais que todas as culturas têm símbolos para elas. Símbolos para o Sol em várias partes do mundo Símbolo em várias culturas China Peru Provável Inca Região Mohenjo- Região EufratesDaho (Paquistão) Tigre (Iraque) José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Egípcios criaram os Hieróglifos José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Povos da Mesopotâmia Escrita Cuneiforme – Acadianos e Sumerianos Escrita neo-aramaico - Assírios José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Povos da China Textos em 2000 linguagens: http://www.language-museum.com/ José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Povos da Índia Harapa Sânscrito Rig Veda José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Gregos José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Maias Glyfos Maias José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Árabes José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Os Incas Os Incas não tinham escrita mas possuíam um sistema para contagem de números - Quipu José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Civilização da Mesopotâmia Astronomia da Mesopotâmia Círculo Zodiacal - Assírios José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia da Mesopotâmia FATO Os Sumérios e os povos que habitaram a região da Mesopotâmia, tinham como objetivo a determinação de valores numéricos associados aos fenômenos astronômicos observados José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo HISTÓRIA Sumérios # Estudaram minuciosamente os movimentos dos planetas, notando que eles descreviam órbitas próximas da Eclíptica # Deduziram pelo movimento do Sol e da Lua que o brilho da Lua era reflexo da luz do Sol # Identificaram grupos de estrelas (Constelações) no céu para facilitar a navegação # Primeiro calendário (~3000 a.C.): Ano 360 dias - 12 meses de 30 dias # Calendário Lunissolar: Ano com 12 meses lunares alternados entre 29 e 30 dias. Intercalavam periodicamente um 13° mês para manter uma estreita correlação com as Estações do ano. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Babilônios # Descobriram o Ciclo Metônico (~380 a.C.), que introduz 7 meses lunares a cada período de 19 anos. # Registraram cuidadosamente vários fenômenos astronômicos em tábuas com escrita cuneiforme. # Registros com listas de estrelas e constelações na trajetória da Lua, a posição do Sol nas Estações, a passagem de cometas, circunstâncias dos Eclipses do Sol e da Lua, tabelas mostrando quando a sombra de um Gnômon padrão tem certos comprimentos. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Caldeus # Usavam métodos de predição baseados em relações numéricas obtidas a partir de tabelas de observações planetárias. # Eram capazes de predizer Eclipses Lunares (~700 a.C.) e Eclipses Solares com menos precisão. # Com auxílio da aritmética verificaram que o Sol e os Planetas possuíam velocidades variáveis. # Dividiram a Eclíptica em 12 partes iguais, chamadas de Signos do Zodíaco e introduziram a Astrologia tal como ela é hoje conhecida. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo FÍSICO-MATEMÁTICO Os Sumérios foram os criadores do Sistema de Contagem Sexagesimal, isto é, de base 60. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Civilização Egípcia Astronomia dos Egípcios FATO Os Egípcios tinham interesse em aspectos práticos, onde a Astronomia era a base necessária para a Marcação do Tempo. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo HISTÓRIA # Dividiam o ano em 3 Estações em função do regime de águas do rio Nilo: Estação das Inundações (Julho a Novembro) Estação da Semeadura (Novembro a Março) Estação da Colheita (Março a Julho). # Adotaram o Calendário Solar em 3000 a.C., como sendo o período entre os Solstícios de Verão (~365 dias). # Foram os primeiros (~2150 a.C.) a dividir o dia em dois períodos de 12 horas. # As horas diurnas foram marcadas pela sombra do Gnômon (Relógio de Sol). # As horas noturnas foram marcadas pela passagem de grupos de estrelas, chamados de Decanos. Cada Decano está afastado cerca de 10° do anterior, o que equivale a nascer cerca de 40 minutos depois do anterior. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Calendário Diagonal - Decanos Dia 31 Dia 21 Dia 11 Dia 1 D4 D3 D2 D1 Hora 1 D5 D4 D3 D2 Hora 2 D6 D5 D4 D3 Hora 3 D6 D5 D4 Hora 4 D6 D5 Hora 5 D6 Hora 6 José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Teto de Templo em Denderah José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Civilização Chinesa José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia Chinesa FATO A principal preocupação da Astronomia Chinesa era a previsão de fenômenos e de posições dos astros José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo HISTÓRIA # A Astronomia Chinesa está dividida em dois ramos: Astronomia Calendrica (Lifa) e Astrologia (Tianwen) # A Lifa tratava dos fenômenos periódicos (duração do ano, previsão de eclipses e cálculo de posições planetárias). A Lifa era de responsabilidade da Agência Astronômica, que publicava um almanaque com efemérides astronômicas. # O Tianwen procurava por fenômenos celestes transientes e imprevisíveis (eclipses solares, manchas solares, auroras boreais, cometas, chuvas de meteoros, estrelas novas e nuvens não usuais, tentando interpretar seus significados. O Tianwen tinha natureza distinta da Astrologia praticada pelos Caldeus e Gregos, pois previa o destino de estados e governos e não de pessoas. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Civilização Hindu José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia Hindu FATO Em grande parte ainda desconhecida, a Astronomia Hindu foi influenciada fortemente pelos conhecimentos astronômicos dos povos da Mesopotâmia José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo HISTÓRIA # Os Vedas deificavam o Sol, as estrelas e os cometas. Os planetas estavam ligados a Astrologia. # Aryabhatta (476 - 550 d.C.) sugeriu que o Sol era responsável pela luz emitida pela Lua, que a Terra era uma esfera e que o Sol era o centro do mundo (Sistema Heliocêntrico). Também desenvolveu métodos para calcular eclipses, inclusive graficamente. # Brahmagupta (século VII) estimou a circunferência da Terra em 36 000 km e disse que “os corpos caem em direção a terra como está na natureza da Terra atrair os corpos (Força da Gravidade). José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Civilização Maia Astronomia Maia FATO Os Maias tinham uma preocupação especial com a passagem do tempo, construindo calendários especiais para a contagem de longos períodos José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo HISTÓRIA # Os Maias se destacaram pela originalidade de seus calendários. A Pirâmide de Kukulkan era usada como um calendário: seus quatro lados tinham 91 degraus para alcançar a plataforma no topo, perfazendo um total de 365, equivalente ao número de dias do ano. Animação José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo # Existe evidência que os Maias sabiam que a duração do ano é ligeiramente maior do que 365 dias. # A Lua, o Sol e especialmente Vênus eram cuidadosamente observados por motivos astrológicos. # Eles tinham um ciclo lunar especial, relativo à previsão dos eclipses do Sol, que se baseava somente na experiência. # Os seus principais monumentos apresentam alinhamentos astronômicos, alguns pouco comuns com as faces alinhadas com a direção mais ao sul do nascer do planeta Vênus. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo FÍSICO-MATEMÁTICO Os Maias usavam um Sistema de Contagem Vigesimal, isto é, de base 20 José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia dos Gregos # Os Gregos pegaram os conhecimentos dos antigos egípcios e babilônios e os transformaram em algo mais simples, mais abstrato e mais racional. # A ciência dos Gregos sistematizou e organizou o Conhecimento Científico e procurou generalizar a partir de experiências empíricas, criando a Lógica. # A história da Ciência Grega pode ser dividida em 4 períodos: Jônico, Ateniense, Helenístico e GregoRomano. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia dos Gregos # O Período Jônico marca o nascimento da ciência grega (600 a 450 a.C.) e têm seus expoentes em Tales de Mileto e Pitágoras. Neste período os filósofos especulavam sobre do que é feito o mundo e como ele nasceu. # O Período Ateniense se estendeu de 480 a.C. a 330 a.C. e os interesse mudaram da explicação do mundo material para a natureza do homem e seus deveres sociais. Os grandes filósofos do período são Platão, Sócrates e Aristóteles. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia dos Gregos # No Período Helenístico, entre 330 a.C. e 100 a.C., o império de Alexandre Magno põe a cultura grega de novo em contacto com as culturas do oriente. Como resultado existe um grande desenvolvimento da Matemática, da Mecânica e da Astronomia. Euclides, Arquimedes e Hiparcos são os grandes expoentes. # O Período Grego-Romano constituiu-se numa ponte entre a ciência clássica e a ciência atual. Ele estendeu-se de 100 a.C. a 600 d.C. e Ptolomeu foi o grande cientista na área de Astronomia e Matemática. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia dos Gregos # As principais contribuições dos Gregos na Astronomia foram especulações sobre a Estrutura do Cosmos e determinações das durações das Estações e do ano, dos tamanhos da Terra, Sol e Lua, bem como das distâncias relativas entre eles. Some-se a isso a descoberta da Precessão por Hiparcos. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia dos Gregos Estrutura do Cosmos # Os seguidores de Pitágoras (582 a 500 a.C.) disseram que “no centro do Universo havia fogo e que a Terra é uma das estrelas, criando o dia e a noite através de um movimento circular entorno do centro”. Precursor do Heliocentrismo. # Platão de Atenas (428 a 348 a.C.) argumentou que o “domínio celeste está ordenado segundo uma perfeita figura geométrica, a esfera, com os planetas se movendo numa figura plana perfeitamente simétrica, o círculo”. Platão foi o iniciador da idéia dos movimentos circulares uniformes para os planetas com a Terra no centro, um dos pilares do Sistema Geocêntrico. # Eudoxus de Cnidus (ca. 400 a ca. 347 a.C.) explicou “os movimentos do Sol, Lua e planetas por meio de esferas concêntricas acopladas com raios, taxas de rotação e inclinações ajustáveis – Esferas de Eudoxus”. As esferas eram apenas uma construção matemática. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia dos Gregos Estrutura do Cosmos # Aristóteles (384 – 322 a.C.) adotou o sistema de Eudoxus e considerou que o sistema era fisicamente real e não uma conveniência matemática; Os movimentos celestes deveriam ser circulares porque eram figuras fechadas; A esfera das estrelas era maior quando comparada com a esfera terrestre, mas não era infinita; A luz e o calor das estrelas era devido a fricção com o ar. # Aristarco de Samos (ca. 310 a ca. 230 a.C.) propôs o Sol como o centro do movimento planetário. Explicou os movimentos planetários observados através da rotação da Terra e dos planetas entorno do Sol – Sistema Heliocêntrico. # Claudius Ptolomeu (90 a 168 d.C.) usando combinações de círculos e movimentos descentrados (epiciclos) construiu o Sistema Geocêntrico para explicar os movimentos dos planetas e do Sol entorno da Terra. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia dos Gregos Equinócios e Solstícios # Meton e seus discípulos determinaram a data do Solstício de Verão, em 432 a.C. # Euctemon (ca. 430 a.C.) determinou o comprimento das Estações do Ano como sendo 90 dias (solstício de verão ao equinócio de outubro), 90 dias (equinócio de outono ao solstício de inverno), 92 dias (solstício de inverno ao equinócio da primavera) e 93 dias (equinócio da primavera ao solstício de verão). # Calípus, em cerca de 330 a.C., encontrou 92, 89, 90, 94 dias para a duração das estações respectivamente. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia Árabe # A Astronomia Árabe era subdividida em 4 partes: Astronomia Esférica, Cronometria, Trigonometria Esférica, Geografia Matemática # Os astrônomos árabes dedicaram uma boa parte de seu tempo verificando e corrigindo as tabelas de Ptolomeu. Redeterminaram valores fundamentais necessários com auxílio de melhores instrumentos como o Astrolábio # O estudo do registro e medida do tempo era importante por motivos religiosos, por exemplo para a determinação precisa de instantes de orações # Na trigonometria, inicialmente tratada como parte da Astronomia, os Árabes desenvolveram as funções (tangente, co-tangente, secante e co-secante) e as inter-relações entre elas. # Os Árabes usaram a Astronomia como ajuda à navegação no Oceano Índico. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia Árabe # A Astronomia Árabe começou através do contacto com a Índia. Seu marco inicial foi em 820 d.C., quando os árabes traduzem o Almagesto por ordem do califa Al Mamon. # Foram feitos diversos catálogos de posições de estrelas com precisão melhor do que o de Ptolomeu; os movimentos planetários foram estudados e as tabelas astronômicas foram melhoradas. # A astronomia árabe culminou com os trabalhos de Ulugh Beg (1394 - 1449), feitos no grande sextante do observatório de Samarkand. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Astronomia Árabe # Os astrônomos árabes eram capazes de calcular mais precisamente certos parâmetros do que os Gregos, porque usavam instrumentos maiores e melhores Data aproximada Obliqüidade ( ) Erro ( ) Eratóstenes 200 a.C. 23.86 0.12 Ptolomeu 140 d.C. 23.86 0.17 Al-Battani 900 d.C. 23.58 0.01 Guo Shoujing 1280 d.C. 23.56 0.03 Ulugh Beg 1400 d.C. 23.52 0.00 Copérnico 1500 d.C. 23.47 -0.04 Tycho Brahe 1600 d.C. 23.525 0.025 Astrônomo # As grandes contribuições da Astronomia Árabe foram a preservação do trabalho de Ptolomeu, a teoria melhorada da Lua feita por Ibn al-Shatir (1304 - 1376) e a precisa determinação de parâmetros astronômicos. José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Visões de Mundo 0 Data de Começo da Início 35 000 Idade do Caos a.C. 1 3 000 a.C. 2 150 d.C. 3 1 543 d.C. 4 1 926 d.C. Invenção Perspectiva relacionada Cosmo-Humana Desenho, Pintura Universo centrado na pessoa; Terra chata; objetos celestes ligados com objetos terrestres. Idade do Mito e Escrita Universo centrado no da Lenda mundo subterrâneo; Terra é um disco chato dentro da cúpula celeste; objetos celestes explicados como deuses. Idade da Matemática Universo centrado na Terra, Ordem que é um globo fixo; os planetas se movem em ciclos / epiciclos ordenados; existe um espaço entre a Terra e a Esfera Celeste. Idade da Impressão, Universo centrado no Sol; Revolução Telescópio Terra como um planeta, que é uma esfera girando e movendo-se numa órbita. Idade do Foguete, Radio, Universo não tem centro ou Espaço Vídeo, margem; Terra movendo-se Computador com o Sol e o Sistema Solar em torno do Centro Galáctico; os humanos viajam no espaço Tamanho do Cosmos Ambiente Local Contido dentro da Cúpula Celeste Contido na Esfera Celeste Sem limites Limitado pelo horizonte do desvio para o vermelho, cerca de 15 bilhões de anos-luz José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo Observatório Nacional - Astrofísica Estelar 2007 por Dalton Lopes e Antares Kebler Johannes Kepler Estudando as órbitas dos corpos celestes • Johannes Kepler nasceu no dia 27 de dezembro de 1571 em Weil (Wurttemberg), na Alemanha, e morreu no dia 15 de novembro de 1630 em Ratisbona. • Kepler foi um dos mais importantes cientistas do seu tempo e pode-se dizer que, sem os seus trabalhos, a física desenvolvida posteriormente por Newton talvez não existisse Estudando as órbitas dos corpos celestes • Kepler foi um grande matemático, embora, como era típico de sua época ele era místico, interessado nas relações numéricas entre os objetos do Universo. • Descreveu a sua busca da ciência como um desejo de conhecer a mente de Deus. • Kepler foi para Praga trabalhar com Tycho Brahe e pode, assim, utilizar os seus preciosos dados observacionais. As leis de Kepler • Kepler pode fazer cálculos altamente precisos das órbitas planetárias, usando as observações de alta qualidade, sem precedente, de Tycho Brahe. • Os resultados observacionais de Tycho Brahe poderiam ser explicados se Kepler usasse órbitas circulares. • Ele preferiu abandonar este conceito de órbita devido a confiança que tinha nos dados observacionais de Brahe, modificando-o até conseguir igualar a precisão obtida por Brahe. As leis de Kepler • Em 1609, Johanes publicou seu livro: Kepler Astronomia nova aitologetos • Um vasto volume de quase 400 páginas, onde apresen-tava uma das maiores revo-luções na astronomia. • Neste livro, Kepler revelava ao mundo científico duas importantíssimas leis relacionadas com o movimento planetário: a lei das órbitas elípticas e a lei das áreas. As leis de Kepler • A chamada terceira lei do movimento planetário, a lei que relaciona o período orbital com as distâncias, foi publicada em outro livro de Kepler, editado em 1619 com o título: Harmonices mundi As leis de Kepler • Resumindo, Kepler desenvolveu três regras matemáticas que eram capazes de descrever as órbitas dos planetas. • Define-se órbita como a trajetória que um corpo celeste descreve em torno de outro sob a influência da lei da gravidade (só desco-berta posteriormente por Isaac Newton). LEIS DE KEPLER Os primeiros a descreverem sistemas planetários explicando os movimentos de corpos celestes foram os gregos. O mais famoso sistema planetário grego foi o de Cláudio Ptolomeu (100-170), que considerava a Terra como o centro do Universo (sistema geocêntrico). Segundo esse sistema, cada planeta descrevia uma órbita circular cujo centro descreveria outra órbita circular em torno da Terra. Nicolau Copérnico (1473-1543), astrônomo polonês, criou uma nova concepção de Universo, considerando o Sol como seu centro (sistema heliocêntrico). Segundo esse sistema, cada planeta, inclusive a Terra, descrevia uma órbita circular em torno do Sol. Entretanto, o modelo de Copérnico não foi aceito pelo astrônomo dinamarquês Tycho Brahe (1546-1601), segundo o qual o Sol giraria em torno da Terra e os planetas em torno do Sol. Ao morrer, Brahe cedeu suas observações a seu discípulo Johannes Kepler (1571-1630), que tentou, em vão, explicar o movimento dos astros por meio das mais variadas figuras geométricas. Baseado no heliocentrismo, em sua intuição e após inúmeras tentativas, ele chegou à conclusão de que os planetas seguiam uma órbita elíptica em torno do Sol e, após anos de estudo, enunciou três leis. 1.ª LEI DE KEPLER (LEI DAS ÓRBITAS) “As órbitas dos planetas em torno do Sol são elipses nas quais ele ocupa um dos focos.” Numa elipse existem dois focos e a soma das distâncias aos focos é constante. a+b=c+ d b a Foco Foco c d ELIPSE 2.ª LEI DE KEPLER (LEI DAS ÁREAS) “A área descrita pelo raio vetor de um planeta (linha imaginária que liga o planeta ao Sol) é diretamente proporcional ao tempo gasto para descrevê-la.” Velocidade Areolar velocidade com que as Afélio são descritas. áreas A1 A1 A1 A1 A1 A1 A2 A1 Velocidade Areolar = A t A2 A1 Cada planeta mantém sua velocidade areolar constante ao longo de sua órbita elíptica. Logo: A1 = t1 A2 t2 Sol plan eta Afélio Afélio ponto de maior afastamento entre o planeta e o Sol Periélio Periélio ponto de maior proximidade entre o planeta e o Sol A2 A1 Com isso, tem-se que a velocidade no periélio é maior que no afélio. Afélio = 29,3 km/s Periélio = 30,2 km/s 3.ª LEI DE KEPLER (LEI DOS PERÍODOS) “O quadrado do período da revolução de um planeta em torno do Sol é diretamente proporcional ao cubo do raio médio de sua elipse orbital.” Raio Médio média aritmética entre as distâncias máxima e mínima do planeta ao Sol. T2 = R3 K Planeta T (dias terrestres) R (km) Mercúrio 88 5,8 x 107 Vênus Terra Marte Júpiter 224,7 365,3 687 4343,5 1,08 x 108 1,5 x 108 2,3 x 108 7,8 x 108 Saturno Urano Netuno 10767,5 30660 60152 1,44 x 109 2,9 x 109 4,5 x 109 Plutão 90666 6,0 x 109 T2/R3 4,0 x 10-20 As Leis de Kepler dão uma visão cinemática do sistema planetário. Do ponto de vista dinâmico, que tipo de força o Sol exerce sobre os planetas, obrigando-os a se moverem de acordo com as leis que Kepler descobrira? A resposta foi dada por Isaac Newton (1642-1727): FORÇA GRAVITACIONAL!!!! LEI DA GRAVITAÇÃO UNIVERSAL “Dois pontos materiais se atraem mutuamente com forças que têm a direção da reta que os une e cujas intensidades são diretamente proporcionais ao produto de suas massas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que os separa.” F = G . M1.m2 d2 G = constante de gravitação universal = 6,67 x 10-11 (SI) m1 F F d m2 Ainda de acordo com as Leis da Gravitação Universal: Devido a sua enorme massa, o Sol tende a atrair os planetas em sua direção Quanto mais próximo do Sol, maior a velocidade do planeta para que possa escapar do campo de atração gravitacional do Sol A densidade de um planeta influencia na sua velocidade de rotação (quanto mais denso, mais lento) FIM José Adolfo S. de Campos Observatório do Valongo
