Movimentos da Terra e da Lua e eclipses. Gastão B. Lima Neto IAG/USP

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1 Movimentos da Terra e da Lua e eclipses Gastão B. Lima Neto IAG/USP AGA semestre/2006

2 Nascer do Sol

3 Movimento aparente do Sol Movimento aparente dos astros frequência quotidiana. Interpretação? (1) movimento dos astros em torno da Terra?? (2) rotação da Terra??

4 Movimento aparente do Sol Movimento aparente dos astros frequência quotidiana. Interpretação? (1) movimento dos astros em torno da Terra?? (2) rotação da Terra?? Na antiguidade, a opção (1) era praticamente unânime. Egito antigo

5 Sistema geocêntrico Anaximandro (~560 a.c.) Terra (plana) imóvel, no centro do universo O Sol, a Lua e os astros se movem em círculos ao redor da Terra

6 Sistema geocêntrico Aristóteles (~320 a.c.) Terra imóvel, no centro do universo O Sol e os astros se movem em círculos ao redor da Terra

7 Eudoxo (~370 a.c.) Sistema geocêntrico Terra imóvel, no centro do universo O Sol e os astros se movem em vários círculos ao redor da Terra: complexidade do movimento aparente do Sol

8 Eudoxo (~370 a.c.) Sistema geocêntrico Movimento aparente do Sol depende da estação do ano início do inverno primavera ou outono verão Terra imóvel, no centro do universo O Sol e os astros se movem em vários círculos ao redor da Terra: complexidade do movimento aparente do Sol, Lua e Planetas

9 Sistema geocêntrico Apolônio (~230 a.c.); Hiparco (~140 a.c.); Ptolomeu (~130 d.c.) Terra imóvel, no centro do universo O Sol e os astros se movem em vários círculos ao redor da Terra: complexidade do movimento aparente dos astros Teoria dos epicíclos.

10 A Terra se move? Aristarco (~260 a.c.) Universo heliocêntrico A Terra se move em torno do Sol Nicolau Copérnico (1543) Órbitas circulares em torno do Sol

11 A Terra se move? Giordano Bruno ( ) Universo infinito, heliocêntrico Galileu Galilei ( ) Epur si muove

12 Tycho Brahe (~ 1590) A Terra se move! observações detalhadas do movimento dos planetas, em particular de Marte. (mas acreditava no universo geocêntrico) Johannes Kepler (1609) Nesta mesma época, Galileu começou a observar com uma luneta. Utiliza dados de Tycho Brahe. Inicialmente acredita no universo geocêntrico, mas adota a visão heliocêntrica devido à sua própria análise.

13 Johannes Kepler A Terra se move! Órbitas elípticas em torno do Sol Nesta mesma época, Galileu começou a observar com uma luneta. 3 leis empíricas dos movimentos planetários (entre ): Os planetas se movem em elipses, com o Sol em um dos focos; A linha que liga o Sol a um dado planeta varre áreas iguais em tempos iguais; O quadrado da razão dos períodos de translação de 2 planetas é igual ao cubo da razão entre as distâncias dos planetas ao Sol,. Explicadas pela teoria da gravitação de Newton (1687)

14 Rotação da Terra Norte Oeste Leste Sul Corresponde ao movimento aparente diário dos astros

15 Rotação da Terra sentido da rotação Céline Péroux, ESO (hemisfério Sul) 4 horas de exposição Corresponde ao movimento aparente diário dos astros

16 Outras evidências da rotação da Terra Pêndulo de Foucault, Paris 1851 Plano de oscilação se desloca durante um dia. Se a Terra não girasse, o plano de oscilação do pêndulo permaneceria imóvel. Esta experiência não funciona no equador terrestre. Nos pólos, o plano de oscilação daria uma volta completa em um dia.

17 Outras evidências da rotação da Terra Achatamento da Terra A Terra (e o Sol, os Planetas ) se comportam em grande escala como um fluido. A rotação provoca um aumento do diâmetro equatorial em relação ao diâmetro polar. Na Terra, a razão entre estes diâmetros é 0,997 (21km de diferença entre estes diâmetros).

18 Translação da Terra Imagens feitas para o mesmo horário (18h) em 3 dias consecutivos. As estrelas nascem ~4 min mais cedo cada dia.

19 Translação da Terra de 01/01/2006 até 04/03/2006 Movimento aparente do Sol ao longo da eclíptica. (note que há outros astros em movimento em relação às estrelas).

20 Translação da Terra direção do movimento Movimento aparente do Sol ao longo da eclíptica: Constelações do zodíaco.

21 Translação da Terra Movimento da Terra visto do Sol Composição de 2 rotações: Em torno de si própria => DIA Ao redor do Sol => ANO

22 Rotação da Terra: dia Dia solar: 24h Dia sideral: 23h 56m 4,1s

23 Ponto vernal Intersecção da eclíptica com o equador celeste no início do outono do hemisfério Sul.

24 Translação da Terra: Ano Ano trópico: 365d 5h 48m 45s em relação às estações do ano Ano sideral: 365d 6h 9m 10s em relação às estrelas Diferença vem do movimento do ponto vernal.

25 Precessão do equinócio precessão rotação Precessão é causada por uma força externa (torque) em um corpo em rotação. O eixo de rotação gira em torno do eixo de precessão

26 Precessão do equinócio Precessão é causada por uma força (torque) externa em um corpo em rotação. O eixo de rotação gira em torno do eixo de precessão. Na Terra atuam forças externas, principalmente do Sol e da Lua

27 Precessão do equinócio hemisfério Sul O eixo de rotação da Terra percorre um círculo em ~ anos. Efeito descoberto por Hiparco em ~ 140 a.c.

28 Precessão do equinócio hemisfério Norte Hoje, o eixo da Terra aponta quase diretamente para a Estrela Polar; Daqui ~ 12 mil anos, apontará para a estrela Vega.

29 Precessão do equinócio ano 1 ano 2000 ano 4000

30 Translação e precessão da Terra: Ano Ano trópico: 365d 5h 48m 45s em relação às estações do ano Ano sideral: 365d 6h 9m 10s em relação às estrelas Diferença vem do movimento do ponto vernal: precessão.

31 Nutação Causado pela ação da Sol e Lua (principalmente); Pequena amplitude e período de ~ 18.6 anos; Descoberto em 1747 por James Bradley

32 Principais movimentos da Terra Rotação => dia Translação em torno do Sol => ano Precessão do eixo => precessão do equinócio Nutação => oscilação do eixo de rotação

33 Estações do ano Em um ano o eixo da Terra é praticamente imóvel

34 Estações do ano solstício de inverno ponto vernal equinócio de primavera equinócio de outono solstício de verão No hemisfério norte os nomes são trocados: verão <=> inverno; primavera <=> outono

35 Movimento da Lua A Lua tem um movimento em relação às estrelas de Oeste para Leste.

36 Movimento da Lua A Lua sempre mostra (praticamente) o mesmo lado para a Terra; Fases da Lua: Aristarco Séc. III a.c.

37 Movimento da Lua António Cidadão, Fases da Lua: posição relativa da Terra, Sol e Lua

38 Movimento da Lua Observação de um observador hipotético acima do Sistema Solar a partir de 01/01/2006.

39 Movimento da Lua: mês Mês sinódico (lunação, intervalo entre duas luas cheias): 29,53 dias. Mês sideral (rotação em relação a um referencial fixo): 27,32 dias Qual é o período de rotação da Lua em torno do seu próprio eixo?

40 Eclipses Do grego, "deixar de existir". Definição astronômica: fenômeno que ocorre quando um corpo celeste passa pela sombra de outro corpo. Eclipse da Lua => a Lua passa pela sombra da Terra Eclipse do Sol => a Terra passa pela sombra da Lua Também são observadas eclipses dos satélites de Júpiter (quando passam pela sombra de Júpiter). Não confundir com ocultação (quando um corpo não é visível devido a um outro corpo na linha de visada).

41 Eclipses Do grego, "deixar de existir". Definição astronômica: fenômeno que ocorre quando um corpo celeste passa pela sombra de outro corpo. Eclipse da Lua => a Lua passa pela sombra da Terra Eclipse do Sol => a Terra passa pela sombra da Lua Também são observadas eclipses dos satélites de Júpiter (quando passam pela sombra de Júpiter). Porquê não ocorrem 2 eclipses por mês, um do Sol na Lua Nova e um da Lua na Lua Cheia?

42 Eclipses Porquê não ocorre 2 eclipses por mês, um do Sol na Lua Nova e um da Lua na Lua Cheia? O plano da órbita da Lua não coincide com o plano da órbita da Terra (a eclíptica). Para ocorrer um eclípse, a Lua deve estar próxima do nodo.

43 Eclipse do Sol Um observador na umbra observa um eclipse total do Sol; Um observador na penumbra observa um eclipse parcial; Se a umbra não chega até a superfície da Terra, observa-se um eclipse anular do Sol.

44 Eclipse do Sol Aparência de um eclipse.

45 Eclipse do Sol Eclipse de 29/03/2006 visto da Lua

46 Eclipse do Sol Eclipses do início do Séc. XXI

47 Eclipses do Sol Eclipse anular, 3/10/2005, Stefan Seip Eclipse total, 29/3/2006, Anthony Ayiomamitis Eclipse total, 29/3/2006, Gerhard Bachmayer Coroa solar

48 Eclipse da Lua Se a Lua passa pela umbra, temos um eclipse total; Se a Lua passa pela parcialmente pela umbra, temos um eclipse parcial. Se a Lua passa apenas pela penumbra, temos um eclipse penumbral.

49 Eclipse da Lua Exemplo de um eclipse total da Lua.

50 Eclipses da Lua Apesar da sombra da Terra, a Lua não fica completamente escurecida. Parte da luz que passa pela atmosfera terrestre é desviada e ilumina a Lua. Eclipse total, 27/10/2004, Fred Espenak

51 Eclipses A umbra se move com velocidade entre 1700 e 3400 km/h no solo da Terra, de Oeste para Leste. A umbra tem no máximo 270 km de largura. A totalidade dura, no máximo, 7m30s (o mais longo eclipse nos próximos 3000 anos será em 16/7/2186, passando pelo norte da América do Sul). Próximo eclipse total do Sol será em 1/8/2008; observado no Brasil será 12/8/2045 (Fortaleza, Natal); observado em São Paulo será 13/6/2113. Um eclipse da Lua dura no máximo 3h50; a totalidade dura no máximo 1h40m.

52 Eclipses Em um ano ocorrem, no mínimo, 2 eclipses (neste caso, ambos são solares). No máximo ocorrem 7 eclipses em um ano (neste caso, no mínimo 2 são lunares). O ciclo dos eclipses se repetem a cada 18 anos e 11,3 dias. Neste período ocorrem 86 eclipses. Esta recorrência foi descoberta na antiguidade e chama-se Período de saros. Tales de Mileto pode ter sido o primeiro a prever a ocorrência de um eclipse (em 585 a.c.). Durante o eclipse de 29/05/1919, observado em Sobral-CE, foi observado o desvio gravitacional da luz, confirmando a teoria da Relatividade Geral de Einstein.

53 Referências [Eclipses] /astroposicao.html

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