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Aula 01: História da Astronomia
Daniele Benicio
Astronomia, ou Astrofísica (do grego astron "estrela" e
nomos "lei" ou "cultura") é um ciência natural que estuda
corpos celestes e fenômenos que se originam fora da
atmosfera da Terra.
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Definição
Desde os primórdios o ser humano olha para o céu e vê corpos celestes
com seus movimentos e tenta entendê-los, por motivos religiosos ou
práticos (prever as estações do ano, agricultura, orientação,
navegação) ou por curiosidade.
Os conhecimentos astronômicos dos povos antigos se manifestaram na
maioria dos casos nos seus calendários e em alinhamentos das suas
construções com corpos celestes, direções especiais na rosa de ventos,
entre outros.
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Astronomia Antiga
Corredores da pirâmide de Gizeh, alinhados com estrelas.
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Egito – desde 5º milênio a. C.
É um alinhamento megalítico
da Idade do Bronze, localizado
no Sul da Inglaterra.
Constitui-se no mais visitado e
conhecido círculo de pedras
britânico, e até hoje é incerta a
origem da sua
construção,
bem como da sua função, mas
acredita-se que era usado para
estudos astronômicos, mágicos
ou
religiosos.
Há
um
alinhamento das pedras com o
nascer do Sol no solstício de
verão.
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Stonehenge – 3000 a 1100 a.C.
Os chineses usavam um calendário lunarsolar, mas devido à diferença entre os
ciclos do Sol e da Lua, astrônomos
frequentemente
preparavam
novos
calendários e faziam observações para
esse propósito.
Vários séculos antes de Cristo, os chineses
sabiam a duração do ano e usavam um
calendário de 365 dias. Deixaram registros
de anotações precisas de cometas,
meteoros e meteoritos desde 700 a.C. Mais
tarde, também observaram as estrelas.
Astrolábio no observatório antigo de Pequim
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China – desde 3000 a.C.
Há um acordo geral que foi
construído aproximadamente há 200
anos pelos índios nativos americanos,
e que os seus 28 "raios" podem
simbolizar os dias em um mês lunar.
Para os nativos americanos, esta
continua a ser um local sagrado e
cerimonial.
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Estados Unidos – roda medicinal de Bighorn – desde 2500 a.C.
O calendário babilônico é um dos
calendários mais antigos do mundo, possui
12 meses lunares, de 29 ou 30 dias cada
um, cujo início é assinalado pelo
aparecimento da lua nova.
O ano babilônico tem 354 dias, 11 dias a
menos que o solar. Para resolver essa
defasagem,
acrescenta-se
um
mês
complementar (13º mês) a cada três anos.
Calendário Babilônico
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Babilônia/Mesopotâmia – desde 1200 a.C.
Chichen Itza é uma cidade arqueológica
localizada no estado mexicano de Lucatã que
funcionou como centro político e econômico
da civilização maia. Suas escadas representam
o calendário maia, um ano maia, 365 dias.
O Calendário Asteca, também conhecido
como Pedra do Sol, era baseado no ano solar,
assim possuindo 365 dias, possui semelhanças
com o calendário maia.
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México – 900 d.C.
Na Grécia antiga nasceu a ciência (~550 a.C.),
como a conhecemos hoje, com indução, dedução,
análise, teorias, hipóteses, etc.
Pitágoras de Samos
"Inventou" a matemática e fez hipóteses sobre a
organização do Universo:
- A Terra é esférica;
- Os planetas movem-se em diferentes velocidades
nas várias órbitas ao redor da Terra;
- Há uma ordem que domina o Universo.
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Nascimento da ciência
- Fascinação natural;
- Necessidade: marcação do tempo.
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Por que analisar o comportamento dos corpos celestes?
Dia: período que o Sol demorava para percorrer o céu
Semana: período entre as fases da Lua
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Contagem do Tempo
Mês: período entre duas luas novas.
Ano: A variação da altura do sol no horizonte permitiu uma nova descoberta, os
equinócios, duração do dia igual à da noite, esta periodicidade foi calculada em
365 dias, aproximadamente doze vezes a duração do mês lunar. Este cálculo
levaria mais tarde à divisão do ano em doze meses.
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Contagem do Tempo
- Surgimento da agricultura no neolítico;
- Agricultura + percepção humana de causa/efeito + estações do ano;
- Aparecimento de determinadas estrelas era usado como marcador do
início da colheita e da semeadura.
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Surgimento da Agricultura
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Visão Cosmológica - Grécia Antiga
- Mundo sensível e mundo inteligível: Obra Timeu, Demiurgo e a compreensão
adequada sobre as coisas do mundo sensível deveria abstrair as suas imperfeições
e chegar até a sua essência.
- A "geometrização" da natureza (ruptura com os padrões de pensamento vigentes
nas outras civilizações da antiguidade)
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Platão
Dois dogmas:
- Os corpos celestes só podem ser esferas, que realizam movimentos circulares
com velocidade uniforme
- A Terra é imóvel e está no centro do Universo
Esfera de estrelas girando em torno da
Terra imóvel, já que círculos e esferas eram
vistos como as formas mais perfeitas.
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Dogma do círculo
Aluno de Platão, realizou observações e
acrescentou mais esferas carregando
planetas.
Primeira tentativa de descrever os
fenômenos mantendo-se fiel aos dois
dogmas básicos.
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Sistema Platônico: Eudóxio de Cnido
Filósofo grego, aluno de Platão,
professor de Alexandre o Grande.
Seus escritos abrangem diversos
assuntos,
como
a
física,
a metafísica, as leis da poesia e
do drama, a música, a lógica,
a retórica, o governo, a ética
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Aristóteles - 384 a.C. - 322 a.C.
Mundo sublunar: espaço da corrupção e do
movimento.
Mundo supralunar: perfeito e eterno, acessível
pelo raciocínio.
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A física aristotélica
Caso girasse, um objeto lançado verticalmente não tornaria a cair no mesmo
ponto, mas com algum recuo, pois, no meio tempo, nosso planeta teria se
deslocado
Desconhecia-se a física do movimento ou princípio da inércia
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Movimento da Terra
Um objeto que está em repouso ficará em repouso a não ser que uma força
resultante haja sobre ele.
Um objeto que está em movimento não mudará a sua velocidade a não ser que
uma força resultante haja sobre ele.
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Física newtoniana
- Finito
- Delimitado pela esfera das Fixas
Éter: substância exclusiva do céu, incorruptível com a propriedade de manter o
movimento circular e uniforme
- Primeiro motor imóvel
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Universo para Aristóteles
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Discípulo de Platão
Primeiro a explicar o movimento aparente das
Estrelas fixas pela rotação da Terra sobre si mesma (o
que foi “refutado” por Aristóteles)
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Heráclides do Ponto [388 - 315 a.C.]
A Biblioteca Real
de Alexandria ou Antiga Biblioteca
de Alexandria foi uma das
maiores bibliotecas do mundo antigo.
Floresceu sob o patrocínio da dinastia
ptolemaica e existiu até a Idade
Média, quando supostamente foi
totalmente destruída por um incêndio
cujas causas são controversas.
Grandes pensadores frequentavam a
biblioteca.
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Alexandria
Sabia-se que em Siene(S), num certo dia do ano, o Sol ficava "a pino" e que no
mesmo dia, em Alexandria (A) - a oitocentos mil metros de Siene que correspondia
a 7º.
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Erastótenes [276 - 194 a.C.]
- Percursor de Copérnico, elaborou uma teoria heliocêntrica total:
- A Terra giraria em torno de si - explicando o dia e a noite; e os planetas incluindo a Terra - girariam em torno do Sol explicando assim os movimentos
aparentes
Porém, não havia evidências! Era baseada em sua intuição.
- Realizou medições (embora com erros consideráveis) em busca do diâmetro da
Lua e da distância entre ela e a Terra.
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Aristarco de Samos [310 - 230 a.C.]
- Autor do Almagesto (o grande livro – catálogo
de estrelas, descrevia também o geocentrismo e
o movimento aparente das estrelas)
- Contribuiu para divulgar o astrolábio e o mapa
celeste de Hiparco
- Também escreveu sobre astrologia
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Ptolomeu [90-168 d.C]
Em busca de prever os fenômenos com precisão sem
abandonar os princípios da velocidade uniforme, movimento
circular e geofixismo, Ptolomeu acrescenta até 40 epiciclos
nas órbitas de planetas, acrescenta um excêntrico e um
equante.
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O sistema Ptolomaico
Equante: ponto distinto da posição da Terra e do centro da
órbita, sendo o ponto em relação ao qual os planetas se
movem a um velocidade uniforme.
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Excêntrico: a Terra está situada fora do centro da órbita dos
planetas.
Posteriormente teorizou-se a possibilidade de descrever qualquer órbita
usando epiciclos.
Cada planeta faz um movimento
circular
uniforme,
chamado
epiciclo, em torno de um ponto
que faz um movimento circular
uniforme em torno da Terra.
A orbita deste ponto se chama
deferente. Explica o movimento
retrogrado dos planetas, pelo
menos qualitativamente e o
maior brilho durante o trecho
retrogrado.
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Epiciclo
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Previa melhor as posições dos planetas. Mas ainda
não perfeitamente. Nos séculos seguintes foram
acrescentados mais e mais epiciclos
para manter a concordância.
O modelo se tornou muito complicado.
- Forma esférica da Terra
- Terra imóvel, no centro do Universo pequeno, redondo, cercado da
esfera das Estrelas fixas
- Mundo dividido em duas partes: sublunar e supralunar
- Dogma do movimento circular
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Em resumo...
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Heliocentrismo
Com novas observações, surgiam novos fenômenos
a serem explicados
O modelo ptolomaico era muito complexo.
Modelo mais simples para explicar os fenômenos:
heliocêntrico
Não apresentou provas observacionais.
No entanto as posições dos planetas previstas pelo
modelo copernicano não batiam melhor que
aquelas previstas pelo modelo ptolomaico
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Nicolau Copérnico [1473-1543]
- Universo infinito
- Estrelas: sóis, em torno dos quais giram outros planetas
- Possibilidade de vida inteligente nestes outros planetas
- Condenado pela Inquisição
- Hipóteses mais ousadas que Copérnico
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Giordano Bruno
A Terra, quando ultrapassa um planeta mais distante do Sol,
cuja velocidade é menor, faz com que ele pareça "andar
pra trás"
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Movimento retrógrado no sistema heliocêntrico
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O modelo de Copérnico contestava o geocentrismo, mas ainda se guiava pela ideia
de que os movimentos são circulares e que há uma diferença entre o mundo
sublunar e supralunar.
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Galileu Galilei
- Montanhas na Lua e manchas solares
- As luas (galileanas) de Júpiter
- Observação das fases de Vênus: só poderia acontecer num sistema heliocêntrico
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Aperfeiçoamento da Luneta
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As fases de Vênus
Galileu e o Papa Urbano VIII
Em 1633, o papa Urbano VIII livrava
Galileu Galilei da morte, mas o
condenava a uma espécie de prisão
domiciliar para o resto da vida.
Com uma interpretação literal da
Bíblia, a Igreja Católica não aceitava
que essa teoria fosse tratada como
verdade - apenas como hipótese.
Galileu chegou a ser perdoado - em
1992, mais de três séculos depois, pelo
papa João Paulo II.
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Defesa do Heliocentrismo:
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O fim do paradigma da física aristotélica
- Foi um astrônomo observacional: compilou dados que Kepler usaria mais tarde
- Propôs um sistema em que os planetas giram à volta do Sol e este orbitava em
torno da Terra
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Tycho Brahe [1546-1601]
Estuda as observações de Tycho Brahe e
chega a leis do movimento planetário, que
contrariam a Física aristotélica.
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Johannes Kepler [1571-1630]
"O planeta em órbita em torno do Sol descreve uma elipse em que o Sol
ocupa um dos focos"
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1ª Lei de Kepler
A linha que liga o planeta ao Sol varre áreas iguais em tempos iguais.
Determina que os planetas se movem com velocidades diferentes, dependendo
da distância a que estão do Sol.
Periélio é o ponto mais próximo do Sol, onde o planeta orbita mais rapidamente.
Afélio é o ponto mais afastado do Sol, onde o planeta move-se mais lentamente.
E há uma relação entre a distância do
planeta e o tempo que ele demora para
completar uma volta em torno do Sol:
quanto mais distante estiver do Sol mais
tempo leva.
Contraria os princípios aristotélicos!
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2ª e 3ª Leis de Kepler
Explica a mecânica celeste, a Física envolvida nas leis de Kepler dá fim à ideia
aristotélica de uma diferença entre o mundo sublunar e supralunar.
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Física Moderna: Sir Isaac Newton [1643 - 1727]
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Galileu é considerado o começo da
astronomia moderna...
Sistema Solar: Terra, Lua e Sol
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