TÓPICOS ESPECIAIS EM FÍSICA - ASTRONOMIA

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1 TÓPICOS ESPECIAIS EM FÍSICA - ASTRONOMIA DADOS DO DOCENTE: Prof. Dr. Sandro Barboza Rembold EMENTA: LATO/DCET/UESC Noções de astronomia esférica, gravitação newtoniana, cosmologia newtoniana, noções sobre a teoria da relatividade geral, noções das novas teorias cosmológicas, introdução à astrofísica: estrelas, galáxias, outras estruturas astronômicas. CARGA HORÁRIA: 60h OBJETIVOS DA DISCIPLINA: Fornecer ao aluno um panorama geral da estrutura e das propriedades do universo observável, segundo as teorias cosmológicas mais atuais; as ferramentas fundamentais da astronomia esférica; e os fundamentos da gravitação e da relatividade geral.

2 DESCRIÇÃO DAS AULAS: AULA 1 Fundamentos da gravitação newtoniana Nesta aula, serão apresentados os fundamentos da gravitação newtoniana e os conceitos de energia potencial gravitacional e de velocidade de escape. AULA 2 O experimento de Schiehallion Nesta aula, o aluno irá analisar o experimento de Schiehallion, obtendo uma estimativa da densidade da Terra a partir da gravitação newtoniana. AULA 3 As leis de Kepler analisadas. Nesta aula, as leis de Kepler do movimento planetário serão apresentadas e AULA 4 Leis de Kepler aplicadas Nesta aula, o aluno irá verificar a validade das leis de Kepler do movimento planetário a partir de dados observacionais da posição relativa do planeta Saturno. AULA 5 Cosmologia: das origens a Newton Esta aula apresentará uma breve história da cosmologia, dos primórdios históricos até os modelos cosmológicos de Descartes e Newton. AULA 6 A Teoria da Relatividade Geral Geral. Nesta aula, serão apresentados os fundamentos da Teoria da Relatividade AULA 7 Teorias cosmológicas modernas Nesta aula, serão abordadas as teorias cosmológicas contemporâneas e apresentados a lei de Hubble e os conceitos de redshift, radiação cósmica de fundo e Big Bang. AULA 8 Verificando a lei de Hubble

3 Nesta aula, o aluno irá utilizar medidas de redshift e de tamanho aparente de um conjunto de galáxias para verificar a lei de Hubble. AULA 9 Astronomia esférica Esta aula abordará os diferentes sistemas de coordenadas utilizados para localizar os astros no céu e descrever seu movimento aparente. Os movimentos aparentes do Sol e da Lua serão analisados em particular. AULA 10 Determinação do raio da Terra Nesta aula, o aluno irá estimar o raio da Terra a partir de conceitos básicos de astronomia de posição, utilizando o método de Eratóstenes. AULA 11 Análise de tabelas de marés Nesta aula, o aluno irá comparar as informações da intensidade das marés em um ponto na superfície terrestre com as fases da Lua. AULA 12 Criação de calendários Nesta aula, o aluno irá criar calendários apropriados para planetas hipotéticos com configurações orbitais distintas. AULA 13 As distâncias dos astros e as constelações Nesta aula, serão abordados os conceitos de astrometria, paralaxe e movimento próprio dos astros, bem como as diferentes unidades de distância utilizadas em escala astronômica. As constelações também serão estudadas. AULA 14 Traçando a órbita de Marte Nesta aula, o aluno irá traçar, de forma aproximada, a órbita de Marte relativamente à da Terra, utilizando o método de Kepler. AULA 15 Localizando constelações, estrelas e planetas no céu Nesta aula, o aluno irá utilizar um simulador da posição aparente dos astros para localizar planetas e constelações.

4 AULA 16 Localizando-se com o auxílio do céu Nesta aula, o aluno será exposto a diferentes configurações do céu diurno e noturno e irá utilizar seus conhecimentos de astronomia de posição para se localizar na superfície terrestre. AULA 17 Estrelas: propriedades fundamentais Nesta aula, serão abordadas as características das atmosferas das estrelas e dos seus interiores. Os conceitos de classificação espectral, de magnitudes aparentes e absolutas e de índices de cor serão apresentados. AULA 18 Estrelas: evolução e estágios finais Esta aula abordará a história evolutiva de estrelas de diferentes características e seus estágios finais. AULA 19 Criando e analisando um diagrama H-R Nesta aula, o aluno irá criar um diagrama H-R utilizando dados fotométricos e espectroscópicos para um conjunto de estrelas. Sobre esse diagrama, os estágios de evolução das estrelas serão analisados. AULA 20 Origem e propriedades do sistema solar Esta aula apresentará os modelos de formação do sistema solar, bem como suas propriedades atuais. AULA 21 O Sol e Terra. Esta aula abordará as características do Sol e dos planetas Mercúrio, Vênus AULA 22 Determinando o período de rotação do Sol Nesta aula, o aluno irá estimar o período de rotação do Sol a partir de observações das manchas solares. AULA 23 Variabilidade das manchas solares

5 Nesta aula, o aluno irá verificar as variações temporais da intensidade e freqüência das manchas solares. AULA 24 Os planetas, cometas e asteróides Esta aula abordará as características dos planetas Júpiter, Saturno, Urano e Netuno, bem como dos cometas e asteróides do sistema solar. AULA 25 Determinação das órbitas dos satélites galileanos Nesta aula, o aluno irá determinar as características orbitais dos quatro maiores satélites de Júpiter. AULA 26 A Via Láctea Nesta aula, o conceito de galáxia será apresentado e as propriedades da Via Láctea serão abordadas. AULA 27 Localizando o centro da Via Láctea Nesta aula, o aluno irá determinar a localização do centro da Via Láctea a partir de um conjunto de aglomerados globulares e de suas coordenadas. AULA 28 Outras galáxias Esta aula apresenta as diferentes morfologias e características das galáxias no universo, incluindo os núcleos ativos de galáxias. AULA 29 O universo em grande escala Nesta aula, a estrutura do universo em grande escala, desde o grupo local até a distribuição de matéria nas maiores escalas observáveis, será apresentada. AULA 30 A escala de distância cosmológica Nesta aula, o aluno irá comparar as características da distribuição de matéria no universo em diferentes escalas.

6 REFERÊNCIAS BÁSICAS: LONGAIR, Malcolm S. Galaxy Formation. 2.ed. Berlim: Springer-Verlag, MORAIS, Antônio Manuel Alves. Gravitação e cosmologia. São Paulo: Livraria da Física, NUSSENZVEIG, Hersch Moysés. Curso de Física Básica; v.1 Mecânica. 4.ed. São Paulo: Blucher, VÁRIOS AUTORES. Astronomia: uma visão geral do universo. 2.ed. 3.reimpr. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA: A astronomia é uma das mais antigas áreas de conhecimento humano e a primeira das ciências naturais. A história da astronomia desde a antiguidade, imersa em misticismo, até a atual era dos grandes telescópios é, em parte, a história do próprio pensamento científico. Embora, hoje em dia, a vida urbana afaste as pessoas do contato direto com o céu noturno com sua intensa poluição luminosa e com construções cada vez mais altas, ainda podemos compartilhar do fascínio que o céu despertou em todas as culturas, quando nos permitimos observar, descompromissadamente, a Lua, as constelações, os eclipses. E, quando o fazemos, é fácil entender por que, desde a pré-história, homens e mulheres projetam no céu suas esperanças, suas angústias, suas crenças e sua visão de mundo. A disciplina de Tópicos de Astronomia se pretende, de certa forma, um veículo de re-aproximação com o céu. No estudo dos astros, podemos vislumbrar e entender propriedades do mundo físico que, de outra forma, estariam fora de nosso alcance. A astronomia nos revela um mundo que extravasa a experiência cotidiana. É sob essa ótica que a história da astronomia e da cosmologia, bem como as propriedades do universo observável, serão apresentados. Mais do que uma descrição de propriedades estáticas de estrelas, planetas e galáxias, visamos, aqui, apresentar o lado dinâmico do universo e de como esse dinamismo se revela no nosso céu. A gravitação é a força que controla os movimentos dos astros no céu e, por isso mesmo, é a força-chave que nos permite compreender a dinâmica dos planetas no sistema solar, das estrelas na nossa galáxia e das galáxias no universo. Não é à

7 toa que uma fração significativa desta disciplina será investida no estudo da gravitação, em suas formas newtoniana e einsteiniana. A Lei da Gravitação Universal de Newton foi um marco na história do pensamento científico porque, pela primeira vez, enunciou-se uma lei formal de força que atua à distância, lei essa que viria a fundamentar a mecânica celeste nos séculos subseqüentes. Em sua Teoria da Relatividade Geral, Einstein re-interpreta o fenômeno da gravitação em termos de deformações no espaço-tempo e abre as portas para a investigação da estrutura do universo em grande escala. Espero que esse material didático seja instrutivo, que forneça ao aluno um panorama geral da astronomia e das propriedades do Universo conhecido e que seja capaz de despertar nele o fascínio que o céu exerceu na humanidade desde a antiguidade e do qual eu, como físico e astrônomo, compartilho. Prof. Dr. Sandro Barboza Rembold

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