O Universo como laboratório - Observatório do Valongo

I Curso “Introdução à Astronomia” – Jan 2017
O céu pertence a
todos
Daniel R. C. Mello
Observatório do Valongo - UFRJ
Nesta aula veremos:
A divisão do céu e o conceito de constelações
O conceito de esfera celeste;
Como localizar um astro no céu;
Utilizando os astros para localização terrestre.
A divisão do céu
Desde a astronomia pré-histórica as civilizações
dividiam o céu de acordo com seus mitos, seus
rituais, suas atividades práticas e principalmente
suas culturas;
Como as características culturais eram variadas,
as estrelas e seus agrupamentos recebiam
denominações distintas;
Fato importante: O aspecto do céu observado
muda de região para região.
A divisão do céu
Será que agrupamentos de estrelas podem
formar imagens de deuses, objetos, guerreiros
ou animais?
Há algo de espiritualmente forte em certas
arranjos estelares ou são apenas fruto de
imaginação dos povos antigos?
Conceito de constelações estelares
A divisão do céu
Segundo historiadores, os primeiros registros das
constelações teriam surgido na Babilônia a quase
5000 a.C. Os registros forma feitos em tábuas de
argila (conhecidos como MUL.APIN)
O céu dos incas
A divisão do céu
A divisão do céu
O céu dos índios tupis-guaranis
A divisão do céu
O céu dos chineses
A divisão do céu
A divisão do céu: Constelações
Constelações são formadas por grupos de estrelas
que aparentemente formam figuras ou desenhos
culturalmente representativos no céu;
Não há nenhuma relação física entre as estrelas de
uma constelação, já que muitas das estrelas estão a
diferentes distâncias da Terra;
A divisão do céu
A divisão do céu
Além da importância para o culto aos deuses, as
constelações auxiliaram as civilizações antigas nos
preparativos para plantio e colheita, já que as
constelações aparecem no céu em tempo em
etapas específicas do calendário
Órion: verão no HS
Escorpião: inverno no HS
A divisão do céu
As conhecidas constelações modernas começaram a
ser descritas pelos gregos; Há descrições por
Homero e Hesíodo entre 500 – 400 a.C.
A divisão do céu
As constelações do Zodíaco
A divisão do céu
As constelações do Zodíaco (“O caminho dos
animais”) foram as primeiras a serem
representativas para muitos povos, pois era o
caminho do Sol, Lua e planetas pelo céu.
A divisão do céu
O cruzeiro do Sul tinha
extrema importância
para os navegadores
portugueses e
espanhóis, pois era um
ponteiro natural para
indicar o sul.
Augustin Royer (1697):
A divisão do céu
Em 1930 a IAU (União Astronômica Internacional)
decide padronizar e estabelecer apenas 88
constelações oficiais;
Além da figura ou desenho que a constelação
aparente representa, a IAU definiu limites (em
regiões) no céu para cada constelação
A divisão do céu
A esfera celeste
Acabamos de ver como o céu foi divido pelos
astrônomos antigos até os tempos modernos.
Mas então como podemos localizar os astros no
céu?
Para responder a isso precisamos compreender a
noção de esfera celeste para posteriormente
compreender as coordenadas celestes.
A esfera celeste
A esfera celeste é a projeção que as estrelas e outros
corpos celestes deixam impressa no fundo do céu.
Como a Terra é esférica e gira em seu próprio eixo (de
oeste para leste), temos a impressão que as estrelas
executam um movimento circular no céu de leste para
oeste;
A esfera celeste é uma esfera
imaginária de raio infinito.
A esfera celeste
A esfera celeste
A esfera celeste
A estrelas estão incrustadas na esfera celeste. Para
localizá-las é preciso primeiramente aprender a
localizar os pontos cardeais e o meridiano local
A esfera celeste
Mas como encontrar os pontos cardeais com
precisão?
A esfera celeste
Dois conceitos fundamentais
da esfera celeste são o
equador celeste e a eclíptica;
O equador celeste é a
projeção do equador
terrestre na esfera celeste e a
eclíptica é a projeção na
esfera celeste do movimento
solar anual. Ela está inclinada
em relação ao equador
celeste de ~ 23.5o
A esfera celeste
A esfera celeste
Os pontos cardeais permitem ao observador
identificar qual a direção do movimento das
estrelas. Elas nascem na porção leste e têm ocaso
na porção oeste realizando círculos em torno do
eixo dos polos celestes;
O meridiano local é o arco da esfera que liga os dois
polos celestes. O ponto do meridiano local que está
exatamente sobre nossas cabeças chama-se zênite.
A esfera celeste
Pare para pensar: será que todas as estrelas do céu
possuem mesmo movimento?
Imagine que você esteja sobre o pólo sul ou o pólo
norte geográfico. O que aconteceria com as estrelas
sobre sua cabeça?
A esfera celeste
A esfera celeste
As estrelas circumpolares sempre estão visíveis
no céu. No hemisfério sul as circumpolares são
estrelas do hemisfério sul celeste ou estrelas
austrais;
No hemisfério norte, apenas as
estrelas boreais podem ser
circumpolares;
Há algum ponto da superfície
da Terra em que nenhuma
estrela circumpolar é
observada?
A esfera celeste
Então, o aspecto da esfera celeste que observamos
será dependente da localidade em que estivermos;
Se estivermos na Antártida teremos um céu quase
apenas de estrelas austrais. Se estivermos na
Groelândia ou na Sibéria, teremos um céu quase
somente de estrelas boreais.
Se estivermos na Amazônia, nas savanas do Quênia
ou nas florestas da Indonésia, teremos um céu mais
rico, com estrelas austrais e boreais.
Como olhar para o céu e encontrar a estrela
corretamente?
A astronomia moderna começou a exigir critérios
mais rigorosos para identificar objetos no céu: As
coordenadas celestes foram criadas para identificar
as estrelas com maior precisão;
As coordenadas celestes são semelhantes aos
sistemas de coordenadas terrestres (latitude e
longitude)
Mas quais são estas coordenadas?
As coordenadas geográficas
Como olhar para o céu e encontrar a estrela
corretamente?
Coordenadas celestes equatoriais
As coordenadas astronômicas mais utilizadas. Seu
ponto de referência é o equador celeste.
Neste sistema, a posição de um objeto fica definida
pelas coordenadas declinação δ e ascensão reta α
(ou A.R.);
Este sistema é o análogo celeste do sistema de
coordenadas geográficas.
Como olhar para o céu e encontrar a estrela
corretamente?
Por convenção, a declinação varia de -90o a +90º,
possuindo valores negativos para o hemisfério sul e
positivos para o hemisfério norte;
A ascensão reta varia de 0 a 360o ou pode ser medida
em intervalos horários, variando de 0 a 24h. O ponto
de referência de medida é o ponto
vernal γ
As coordenadas celestes equatoriais
γ
Identificando um astro no céu: as cartas celestes
Assim como os mapas terrestres, as cartas celestes
permitem encontrar um astro com base em suas
coordenadas celestes equatoriais;
As cartas celestes diferenciam ainda as estrelas pelo
brilho ou magnitude m. As estrelas mais brilhantes
aparecem nas cartas com tamanhos maiores e as mais
fracas como apenas pontos.
Identificando um astro no céu: as cartas celestes
Há diversas cartas estelares bem como planisférios
estelares que contêm projeções diferentes do céu;
Há ainda esferas armilares que reproduzem a esfera
celeste em um globo, tal como um globo geográfico;
Mapas do céu diferem das cartas celestes pois são
construídos para representar uma visão do céu para
uma certa região para um período específico do ano.
Identificando um astro no céu: o mapa do céu
Mapa do céu para o Rio de Janeiro no mês de janeiro às 20h
Identificando um astro no céu: as cartas celestes
A bandeira brasileira representa uma carta celeste?
Identificando um astro no céu: as cartas celestes
A bandeira brasileira representa uma carta celeste?
Localização pelas estrelas
Você já imaginou como os antigos astrônomos,
sacerdotes, mercadores e navegadores se localizavam
na Terra?
Nesta época ainda não havia mapas precisos, telefonia,
comunicação via satélite, nem tão pouco o GPS.
Tudo era feito pelas estrelas!
Localização pelas estrelas
Se você estiver perdido em algum lugar da Terra, mas
possuir uma boa carta estelar, tabelas estelares,
relógio e instrumentos astronômicos simples, não se
preocupe.
Localizando-se na Terra:
Vimos que a latitude pode ser determinada pelo
ângulo do horizonte ao polo celeste elevado. Todavia,
encontrar exatamente a posição do polo elevado não é
tarefa simples.
Localização pelas estrelas
Encontrando o polo sul celeste com cruzeiro do sul:
Localização pelas estrelas
Como foram feitas as descobertas das grandes
navegações?
Localização pelas estrelas
Localizando-se na Terra: Astronomia náutica
O começo da era das grandes navegações (depois de
1400) permitiu o surgimento de novos métodos de
determinação de latitude e longitude e de
instrumentos mais precisos para efetuar medidas
angulares.
Localização pelas estrelas
Do sextante ao GPS
Localizando-se na Terra: O GPS
A astronomia de posição
Localizando-se na Terra: O GPS
Alguns links extremamente úteis:
Série Espaçonave Terra (52 episódios):
https://www.youtube.com/watch?v=Q2yleq83cT8&list
=PL5C45AAEB5A06514C
Cartas de objetos celestes, satélites artificiais e mais:
http://www.heavensabove.com
Software Stellarium (freeware):
http://stellarium.org/pt/
Departamento astronomia UFRGS:
http://astro.if.ufrgs.br/
Alguns links extremamente úteis:
Divisão de atividades educacionais do Observatório
Nacional (DAED):
http://www.on.br/DAED/
Ano internacional da Astronomia (2009):
http://iya2009.dreamhosters.com/index.php
Download (legal) do livro Fascínio do Universo da USP:
http://www.astro.iag.usp.br/fascinio.pdf
Divulgação de Astronomia da SAB:
http://www.sab-astro.org.br/cesab/newhtml/Indice.html
Aula III:
Na próxima aula falaremos os aspectos gerais
sobre a Lua e a Terra;
Estudaremos seus movimentos e suas
consequências como o fenômeno das estações,
alternância entre dia e noite, fases da Lua,
eclipses e como utilizamos estes movimentos
para marcar o tempo e construir calendários.
“O universo é tudo que já foi,
tudo que é, e tudo que será”
Carl Sagan (1934-1996), astrônomo
estadunidense
Anexo I – As constelações
Anexo I – As constelações
Anexo I – As constelações