Mecânica do Sistema Solar

Mecânica do Sistema Solar
IFSP – Vicente Barros
Mais informações em
Click to edit Masterhttp://astro.if.ufrgs.br/index.htm
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Curiosidades - Posição da ISS
http://spotthestation.nasa.gov/
Nosso Lugar no Universo
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Vídeo: Potência de 10
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1 a.l. = distância que a luz
viajou durante 1 ano com
v = 300.000 km/s
1 a.l. = c ∆t = 10x10¹² km
Observando o Céu
Dia claro → estabelecido pelo movimento diurno aparente do
Sol.
Sol → nasce no oriente (leste) opõe-se no “acaso” no ocidente
(oeste).
Noite →Clickmovimento
noturno
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styleaparente: do instante em que se
põe o Sol até o instante em que volta a nascer novamente.
Movimento diário aparente → movimento que os astros
“parecem” realizar no céu (abóbada celeste) em ~ 1 dia (de leste
para oeste).
Constelações
•
•
Noite → ~ 3000 pontos fixos vistos no céu a olho nu
(+ 3000 do outro lado)
Antigos viam conexões entre estrelas projetas no céu,
que definiam com associações → CONSTELAÇÕES.
Constelações
Constelações
•
•
•
•
•
As estrelas dentro de
uma constelação são
classificadas pelo
alfabeto grego,
começando pelas mais
brilhantes para a menos
brilhantes.
Exemplos:
α Orion → primeira
estrela mais brilhante
β Orion → Segunda..
ζ Orion → Terceira..
Constelações
•
•
•
•
Hoje → 88 constelações catalogadas.
Terminologia usada ainda hoje para especificar largas regiões do
céu (como geólogos usam continentes para localizar-se na Terra).
Note: constelações movem-se de leste para oeste (semelhante
ao Sol), mas a posição relativa das constelações não mudam.
Estrelas (fusão nuclear que faz com que brilhem) x
Planetas (refletem luz solar)
Na antiguidade usavam como distinção entre eles:
–
Estrelas pareciam “fixas” nas Constelações.
–
Planetas (grego = errante): movem-se entre as constelações
(5 visíveis a olho nu: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter,
Saturno).
Contelações
•
•
Hemisfério Sul
Posição relativa das estrelas “fixas”.
Constelações
Constelações
•
Mitologia Grega → Orion e Escorpião
Constelações
•
•
Mitologia Chinesa → Dragão Chinês
Foi um dos quatro animais sagrados
convocados por Pan Ku (o deus criador) para
participarem na criação do mundo, sendo um
misto de vários animais místicos: Olhos de
tigre, corpo de serpente, patas de águia,
chifres de veado, orelhas de boi, bigodes de
carpa e etc
Constelações
Índios Brasileiros: davam maior importância às constelações localizadas na Via Láctea
A Via Láctea  Caminho da Anta (Tapi’i rapé, em guarani) devido principalmente às
constelações representando uma Anta (Tapi’i, em guarani) que nela se localizam.
Representação
Greco-Romana
Constelações
Constelação de Ema: Estrelas muito grandes e brilhantes
Ela procura devorar duas outras estrelas (uirá-upiá).
Manchas claras e escuras da Via Láctea – plumagem da Ema.
Representação
Tupi-guarani
Esfera Celeste (EC)
Antigos:
Notaram que posição relativa das
constelações não mudava noite após
noite.
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Estrelas atadas a uma EC em
volta da Terra!
Esfera Celeste (EC)
Hoje sabemos que o movimento
aparente (diurno) das estrelas é
resultado da rotação não da EC,
mas sim da TERRA no sentido de
OESTE para LESTE.
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Hoje: usamos EC para visualizar
as posições das estrelas no céu.
Esfera Celeste (EC)
Coordenadas Celestiais:
PNC  Polo Norte Celeste.
PSC  Polo Sul Celeste.
Equador Celeste: intersecção do
equador da Terra com o da EC.
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Ascenção reta (~ longitude): AR
medida em hs, mins. e segs.
angulares (origem – posição
do Sol no céu no equinócio da
primavera (outono) no HN (HS).
[0h e 24h (ou entre 0° e 360°)]
Declinação ( ~ latitude): medida
em graus (entre -90° e +90°).
Esfera Celeste (EC)
Ângulos
• Na esfera celeste, medimos distâncias e tamanhos dos objetos com ângulos.
• 360 graus corresponde a um círculo completo.
i - Em horas, minutos e segundos:
360° = 24h = 2 π rad
15° = 1h = 60m
Click =to3600s
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1° = 4m = 240s
ii - Em minutos (‘) e segundos (‘’) de Arco:
• 1 grau (1°) se divide em 60 minutos de arco (60’)
• 1 minuto (1') de arco se divide em 60 segundos de arco logo 1° = 60’=3600’’
•
1’ = 60‘’
Esfera Celeste (EC)
ii - Em minutos (‘) e segundos (‘’) de Arco:
• 1 grau (1°) se divide em 60 minutos de arco (60’)
• 1 minuto (1') de arco se divide em 60 segundos de arco logo 1° = 60’=3600’’
•
1’ = 60‘’
• O olho humano pode distinguir até ~ 1'.
Pergunta: Com esta resolução do olho humano, a que distância podemos “enxergar”
uma moeda e R$ 1?
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Esfera Celeste (EC)
ii - Em minutos (‘) e segundos (‘’) de Arco:
• 1 grau (1°) se divide em 60 minutos de arco (60’)
• 1 minuto (1') de arco se divide em 60 segundos de arco logo 1° = 60’=3600’’
•
1’ = 60‘’
• O olho humano pode distinguir até ~ 1'.
Pergunta: Com esta resolução do olho humano, a que distância podemos “enxergar”
uma moeda e R$ 1?
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d = 20mm
Delta = 1’
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Movimento do Sol e das Estrelas
• Observações Geocêntricas (feitas da Terra)
Mudancas Diarias
Movimento diurno das estrelas é consequência da rotação da Terra
durante 1 dia solar
1 dia solar = Δt entre 2 nasceres de Sol = 24 h
Movimento do Sol e das Estrelas
Outra especie de dia: SIDERAL
A posição das estrelas não se repete exatamente noite após noite.
A EC celeste como um todo parece deslocar-se ligeiramente de 1 dia para outro.
Movimento do Sol e das Estrelas
Outra especie de dia: SIDERAL
A posição das estrelas não se repete exatamente noite após noite.
A EC celeste como um todo parece deslocar-se ligeiramente de 1 dia para outro.
Movimento do Sol e das Estrelas
Outra especie de dia: SIDERAL
A posição das estrelas não se repete exatamente noite após noite.
A EC celeste como um todo parece deslocar-se ligeiramente de 1 dia para outro.
Devido a essa diferença: 1 dia medido em relação às estrelas fixas é diferente do dia solar : dia
Sideral.
Razão disso: a Terra move-se ao redor de seu eixo enquanto gira ao redor do Sol:
Ao redor do Sol  360° em 1 ano (~ 365 dias) ~1° por dia
A cada dia Terra tem que rodar em torno de si pouco mais que 360°: ~361° para o Sol retornar a
mesma posicao aparente no meridiano local.
Dia SOLAR (24h) = 361° > dia SIDERAL (verdadeiro período da rotação)
Como a Terra demora 4 minutos para girar de 1° em torno de si mesma:
Dia SOLAR (24 hs) = 4 minutos mais longo que o SIDERAL (23 h 56 m 04 s)
Movimento do Sol e das Estrelas
Movimento do Sol e das Estrelas
Mudanças Sazonais
Como a Terra move-se ao redor do Sol: Sol parece mover-se pela EC no
decorrer de 1 ano através das estrelas “fixas”
Caminho traçado: ECLÍPTICA
23.5° com equador da EC (inclinação do plano de órbita da Terra ao redor do Sol)
12 constelações cortadas pela ECLIPTICA: Constelações do Zodíaco
Planetas, Lua e Sol: movem-se com relação as estrelas fixas pela faixa do Zodíaco
Translação da Terra
•
Simulação no Stellarium: movimentos da Terra
visto do Sol
•
Movimento de rotação  Dia
•
Movimento de translação  Ano
•
Inclinação do eixo de rotação em 23,5°
Está relacionado com a
incidência de raios solares
na superfície da Terra
Afélio: Ponto mais afastado do Sol
Periélio: Ponto mais próximo do Sol
Movimento Aparente do Sol
•
•
•
Depende da estação do ano.
Resultante da somatória de dois movimentos:
translação e rotação.
Solstícios e Equinócios.
Movimentos da Lua
Movimentos da Lua
Movimentos da Lua
•
•
•
Possui um movimento em relação às estrelas:
de O para L.
Possui translação e rotação: movimento
composto.
Quatro fases da Lua.
Movimento da Lua
A Lua sempre mostra (praticamente) o mesmo lado para Terra: sincronia entre a rotação e a
translação.
Fases da Lua: Definição das semanas (?); Aristarco em III a.c. NÃO É A SOMBRA DA TERRA!!!!
Movimento da Lua
O plano de translação da Lua faz um ângulo de 5,2° com a eclípitica .
Por este motivo não temos eclípses lunares todos os meses.
Eclípise: alinhamento de três corpos.
Movimento da Lua
Movimento Planetário
Durante 1 noite: estrelas distantes movem-se ligeiramente através do céu descrevendo
movimento diurno.
Ao curso de 1 ano: o Sol movimenta-se pela ECLIPTICA a taxa praticamente
constante.
Comportamento das estrelas, Sol e Lua em torno da Terra: “ORDENADO”
Movimento Planetário
Durante 1 noite: estrelas distantes movem-se ligeiramente através do céu descrevendo
movimento diurno.
Ao curso de 1 ano: o Sol movimenta-se pela ECLIPTICA a taxa praticamente
constante.
Comportamento das estrelas, Sol e Lua em torno da Terra: “ORDENADO”
Mas não os PLANETAS: NÃO mantém posição fixa na EC e parecem “VAGAR” por ela.
Nunca se afastam demais do plano da ECLIPTICA.
Movem-se de O para L em relação às estrelas fixas mas parecem acelerar e
desacelerar descrevendo loops: indo para frente e para traz (no referencial da Terra)
Variam em brilho: + brilhantes quando + proximos da Terra
Marte, Jupiter, Saturno: parecem + brilhantes quando em movimento retrógrado (de L
para O)
Movimento de Marte
Soma de 3 movimentos:
Rotação da Terra
Translação da Terra
Translação de Marte
Analogamente para os
outros planetas do SS
Simulações com o Stellarium
A exemplo da aula passada continuaremos utilizando o software Stellarium
para simularmos algumas tarefas que seriam muito difíceis de serem feitas no
dia a dia pois demandariam tempo.
Tarefa 1
Vamos verificar o movimento do Sol durante o ano usando o Stelarium. Para
tanto, marque uma posição no Céu no qual o Sol passa e avance o tempo.
Como sempre, você precisará de um referencia. Verifique o movimento do Sol
durante:
a-) O dia.
b-) O ano.
Faça uma pequena apresentação para seus colegas.
Tarefa 2
Iremos repetir os passos da tarefa 1 e apenas teremos um cuidado a mais
durante a simulação e responda. Qual o movimento da Lua durante:
a-) A noite.
b-) O mês.
Em todas as apresentações procure responder a questão: Quais as dificuldades
que eu teria para apresentar estas questões no Ensino Médio?