ASTRONOMIA NO DIA A DIA

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1 ASTRONOMIA NO DIA A DIA Dr. André Milone Divisão de Astrofísica (DAS) Curso de Introdução à Astronomia e Astrofísica 2013

2 A Esfera Celeste na visão toponcêntrica Movimentos diários aparentes do céu e Sol Rotação da Terra dias e noites Gnômom Astronômico e Relógio de Sol Cartografia do céu constelações Visões de diferentes latitudes Movimentos anuais aparentes do céu e Sol Translação da Terra Estações do ano O céu noturno em diferentes estações 2

3 Esfera Celeste: uma visão geocêntrica do Universo 3

4 Visão topocêntrica da esfera celeste para um local do hemisfério sul 4

5 Modelo de esfera celeste (exemplo de atividade prática) 5

6 Percepção do movimento diário aparente da esfera celeste: hemisfério sul... é devido à rotação da Terra! Norte: sentido anti-horário Sul: sentido horário Fonte das fotografias: 6

7 Encontrando a direção cardeal Sul usando o Cruzeiro do Sul Autoria: Prof. Germano Afonso (UFPR) 7

8 Simulação do movimento diário aparente do céu para um local do hemisfério sul direção sul: sentido de leste para oeste! (TheSky Soft., intervalos de 1 hora em 21/03 das 19h às 6h) 8

9 Percepção do movimento diário aparente da esfera celeste: hemisfério sul leste: ascendente oeste: descendente Fonte das fotografias: 9

10 Nascer e pôr do Sol (observado -x- verdadeiros) e céu azul (ilustração fora de escala!) refração da luz pelas camadas da atmosfera & espalhamento Rayleigh da luz (p/moléculas do ar e 4 ) N i ar r < i r água 10

11 DIAS e NOITES: durações dos crepúsculos civil e astronômico Horizonte lat Sol.cos (lat) Sol Duração média do crespúsculo civil (min) 6 (0,25 /min. cos(latitude)) Duração média do crespúsculo astronômico (min) 18 (0,25 /min. cos(latitude)) Latitude ( ) Civil (min) Astronômico (min) Usando a trigonometria esférica e sazonalidade: Sol_proj = arcsen(sen( Sol.cos Sol ).sen(90 lat)) hem. Sul: mais longos nos solstícios que nos equinócios! (o do verão é mais longo) Fonte da fotografia: 11

12 GNÔMON ASTRONÔMICO: meio-dia solar e direções cardeais (local do hemisfério sul) Métodos p/a obter linha N-S: (i) sombra mínima do dia (ii) bissetriz de sombras de comprimentos iguais N O E S 12

13 Fotografia de todo o céu Fonte da fotografia:

14 Fotografia de uma região do céu Fonte da fotografia:

15 As 88 constelações astronômicas ilustram figuras aparentes no plano da esfera celeste e são mutáveis : constelação do Cruzeiro do Sul S. M. de Freitas (in memorium, Fund. Plan. RJ) Gacrux ou Rubídea: 88 anos-luz Crux: 364 anos-luz Terra Mimosa: 353 anos-luz Intrometida: 228 anos-luz 1 ano-luz 9,5 trilhões de km! Acrux: 321 anos-luz 15

16 Fotografia de uma região do céu fisica.ufpr.br/tupi Fonte da fotografia:

17 Fotografia de uma região do céu Fonte da fotografia:

18 Constelação de Órion Fonte: astro.if.ufrgs.br

19 Cartografia do céu 48 constelações clássicas (12 zodiacais) e 40 modernas : hemisfério celeste sul TheSky Soft. 19

20 Cartografia do céu: hemisfério celeste norte TheSky Soft. 20

21 Além das constelações usuais: a constelação tupi-guarani da Ema Fonte: fisica.ufpr.br/tupi Prof. Germano Afonso (UFPR) TheSky Soft. 21

22 Bandeira Nacional: estrelas do céu austral e estados da Federação Vilhena (UNESP) 22

23 23

24 Relação entre as estrelas e os estados da Federação Acre, da Hidra Fêmea Amapá, do Cão Maior Amazonas, Procyon ( do Cão Menor) Pará, Spica ( da Virgem) Maranhão, do Escorpião Piauí, Antares ( do Escorpião) Ceará, do Escorpião Paraíba, do Escorpião Alagoas, do Escorpião Bahia, do Cruzeiro do Sul Rio de Janeiro, do Cruzeiro do Sul Paraná, do Triângulo Austral Rio Grande do Sul, do Triângulo Austral Goiás, Canopus ( de Argus) Mato Grosso do Sul, Alfard ( da Hidra Fêmea) Roraima, do Cão Maior Rio Grande do Norte, do Escorpião Pernambuco, do Escorpião Sergipe, Iotá ( ) do Escorpião Espírito Santo, do Cruzeiro do Sul São Paulo, do Cruzeiro do Sul Santa Catarina, do Triângulo Austral Minas Gerais, do Cruzeiro do Sul Mato Grosso, Sirius ( do Cão Maior) Rondônia, do Cão Maior Tocantins, do Cão Maior Brasília (DF), do Oitante 24

25 Visão topocêntrica da esfera celeste a partir do Equador 25

26 Visão topocêntrica da esfera celeste a partir do Pólo Sul 26

27 ESTAÇÕES DO ANO: variação sazonal climática (pinturas de Vicent Van Gogh) Inverno: Paisagem com neve 1890 Primavera Verão Outono: Paisagem com 4 árvores

28 Nascer do Sol visualizado nos solstícios e equinócios para um lugar tropical sul da Terra 28

29 Pôr do Sol visualizado no decorrer do ano: hemisfério sul da Terra (exemplo de atividade prática) Solstício de inverno Equinócio de primavera 29

30 Relógio de Sol Equatorial do INPE: leituras da hora solar verdadeira local e estação do ano Solstício de inverno Equinócio de primavera Solstício de verão 30

31 Distanciamento do nascente (ou poente) do Sol de um equinócio a um solstício Equador 23,5 O Meridiano Horizonte Da trigonometria esférica: sen (distanciamento angular equinócio-solstício) = sen(23,5 ) sen(90 - latitude) φ = latitude Latitude ( ) Distanciamento ( ) 0,0 23,5 10,0 23,9 23,2 25,7 30,0 27,4 45,0 34,3 60,0 52,9 66,5 90,0 31 Fonte da fotografia:

32 Sol Ano das Estações Inclinação dos raios solares implica em estações do ano g n o m o n Norte Sul Primavera Verão Inverno Outono Ano das Estações ~ 365 dias Autoria: Prof. Roberto Boczko (USP)

33 Insolação: aquecimento diferencial por latitude e estação do ano Constante solar = W/m 2 (fluxo 1 UA) Fluxo solar na superfície terrestre = F transv = 0,61. ¼. Constante Solar = 208 W/m 2 Fluxo solar efetivo na superfície = Insolação = F transv. sen (altura-angular-do-sol-no-céu) Altura do Sol depende da hora do dia, da época do ano e da latitude do lugar esfericidade da Terra e inclinação constante de seu eixo de rotação posição da Terra em sua órbita SJC: diferença de insolação verão-inverno = 40% (ao meio-dia) Macapá -x- Porto Alegre: diferença de insolação = 16% (fixando a época)

34 Insolação: aquecimento diferencial por latitude e estação do ano Fixando a época (Equinócio, Sol no Eq. Celeste) mas variando a latitude Latitude h_sol_max A_ilum Insolação ,0 1,0 23,5 66,5 ~1,09 ~0,92 (8% menor em relação ao Equador) 30,0 60 ~1,15 ~0,87 (13% menor em relação ao Equador) 63,5 23,5 ~2,50 ~0,40 (60% menor em relação ao Equador) Fixando a latitude (30, Porto Alegre) mas variando a época do ano h_sol_max A_ilum Insolação Solstício verão 83,5 0,99 ~1,0 (valor máximo do ano) Equinócio 60 ~1,16 ~0,86 (~14% menor relat. ao verão) Solstício inverno 36,5 ~1,69 ~0,59 (~40% menor relat. ao verão) N Área iluminada = Área transv sen (altura Sol ) A transversal altura Sol A iluminada A transv! 34

35 Simulação do movimento anual aparente do céu para um local do hemisfério sul direção sul: sentido de leste para oeste! (TheSky Soft., intervalos de 30 dias a partir de 21/03) 35

36 Representação do movimento aparente anual do céu para um local do hemisfério sul: direção sul (Fonte: fisica.ufpr.br/tupi, Prof. Germano Afonso, UFPR) 36

37 Simulação do movimento anual aparente do Sol por entre as constelações do zodíaco na direção do poente hemisfério sul: sentido de oeste para leste! (TheSky Soft., a partir de 21/03 diariamente) 37

38 Órbita da Terra (perspectiva fora de escala!) e visibilidade do céu ao longo do ano O movimento anual aparente do céu é devido à translação da Terra ao redor do Sol! Balança ou Libra Virgem Leão Câncer Gêmeos 21/março 21/dezembro Touro Áries ou Carneiro Escorpião Ofiúco 21/junho 21/setembro Sagitário Capricórnio Aquário Peixes

39 N Atlas mercator do céu em declinação versus ascensão reta com muitas constelações e estrelas apontadas assim como a trajetória aparente anual do Sol (Eclíptica) E O S Julho/ Marte, Júpiter, Mercúrio, Sol, Vênus, Saturno e Lua

40 COORDENADAS CELESTES EQUATORIAIS: Trajetória aparente anual do Sol Eclíptica Ponto Gama intersecção Equador-Eclíptica S N Terra Fonte: astro.if.urgs.br 40

41 Projeção (estereográfica) do céu para São José dos Campos, às 21h, para o meio do inverno AR=18h 41

42 Carta celeste em diferentes projeções ortográfica estereográfica horizonte horizonte gnomônica horizonte 42

43 Projeção do céu para São José dos Campos, às 21h, para o meio da primavera AR=0h 43

44 Projeção do céu para São José dos Campos, às 21 horas, para o meio do verão AR=6h 44

45 Projeção do céu para São José dos Campos, às 21h, para o meio do outono AR=12h 45

46 Visão topocêntrica da esfera celeste para um local do hemisfério sul a partir do referencial geocêntrico Fonte: astro.if.ufrgs.br 46

47 Movimento noturno aparente olhando ao Sul 19 horas 22 horas 1 hora Pólo Sul Sul Leste Oeste solo Autoria: CDCC/USP-São Carlos

48 Cartografia do céu: hemisfério celeste leste TheSky Soft. 48

49 Cartografia do céu: hemisfério celeste oeste TheSky Soft. 49

50 Variação sazonal da insolação: passagens meridianas do Sol num local do hemisfério sul (L é a latitude do lugar e a Sol é altura angular do Sol na passagem meridiana) Solstício do Verão: a Sol = 90 o - L + 23,5 o Equinócios: a Sol = 90 o - L Solstício do Inverno: a Sol = 90 o - L - 23,5 o E O Em qualquer dia: a Sol = 90 o - L declinação-do-sol 50

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