Introdução. Aula 2 - Astronomia antiga, esfera celeste e movimento diurno dos astros.

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1 Aula 2 - Astrnmia antiga, esfera celeste e mviment diurn ds astrs. Área 1, Aula 2 Alexei Machad Müller, Maria de Fátima Oliveira Saraiva & Kepler de Suza Oliveira Filh Reprduçã da gravura de Flamarin, datada d sécul XIX. Nela há uma ilustraçã da Terra plana. Fnte: Intrduçã Prezad alun, em nssa segunda aula, da primeira área, vams estudar a Astrnmia antiga, a esfera celeste e mviment diurn ds astrs. Bm estud!

2 Objetivs Nesta aula tratarems de Astrnmia antiga, esfera celeste e mviment diurn ds astrs, e, esperams que a final vcê esteja apt a: entender cm a bservaçã d céu fi imprtante para desenvlviment da civilizaçã; explicar que é mviment diurn ds astrs e qual a sua causa; definir estrelas circumplares; relacinar medidas angulares e medidas de temp; descrever mviment diurn das estrelas em diferentes latitudes. Quand iniciu a Astrnmia? Os registrs mais antigs da Astrnmia datam de aprximadamente a.c.. As especulações sbre a natureza d Univers devem remntar as temps pré-histórics, pr iss a Astrnmia é frequentemente cnsiderada a mais antiga das ciências. Desde a antiguidade, céu vem send usad cm mapa, calendári e relógi. Naquela épca, s astrs eram estudads cm bjetivs prátics, cm medir a passagem d temp (fazer calendáris) para prever a melhr épca para planti e a clheita, u cm bjetivs mais relacinads à astrlgia, cm fazer previsões d futur, já que, nã tend qualquer cnheciment das leis da natureza (Física), acreditavam que s deuses d céu tinham pder da clheita, da chuva e mesm da vida. Váris séculs antes de Crist, s chineses sabiam a duraçã d an e usavam um calendári de 365 dias. Deixaram registrs de antações precisas de cmetas, meters e meterits desde 700 a.c.. Mais tarde, também bservaram as estrelas que agra chamams de nvas. Os babilônis, assíris e egípcis também sabiam a duraçã d an desde épcas pré-cristãs. Em utras partes d mund, evidências de cnheciments astrnômics muit antigs fram deixadas na frma de mnuments, cm de Newgrange, cnstruíd em a.c. (n slstíci de invern Sl ilumina crredr e a câmara central) e Stnehenge, na Inglaterra, que data de a a.c.. Área 1, Aula 2, p.2

3 Figura : Imagens d templ antig de Newgrange na Irlanda, cnstruíd há ans. N slstíci de invern Sl ilumina crredr e a câmara central (ft da direita)tiradas ds sites: (esquerda) em (direita). Figura : Em Stnehenge, cada pedra pesa em média 26 tn. A avenida principal que parte d centr da mnument apnta para lcal n hriznte em que Sl nasce n dia mais lng d verã (slstíci).nessa estrutura, algumas pedras estã alinhadas cm nascer e pôr d Sl n iníci d verã e d invern. Os maias, na América Central, também tinham cnheciments de calendári e de fenômens celestes, e s plinésis aprenderam a navegar pr mei de bservações celestes. Figura : Nas Américas, bservatóri mais antig descbert é de Chankill, n Peru, cnstruíd entre 200 e 300 a.c. Imagem tirada de: e_500.jpg?t= Há milhares de ans, s astrônms sabem que Sl muda sua psiçã n céu a lng d an, se mvend para leste aprximadamente um grau pr dia. O temp para Sl cmpletar uma vlta na esfera celeste define um an. O caminh aparente d Sl n céu durante an define a eclíptica (assim chamada prque s eclipses crrem smente quand a Lua está próxima da eclíptica). Área 1, Aula 2, p.3 Cm a Lua e s planetas percrrem céu em uma faixa de dezit graus de largura centrada na eclíptica, essa regiã é definida cm Zdíac, dividida em dze cnstelações, várias cm frmas de animais (atualmente as cnstelações d Zdíac sã treze: Áries, Tur, Gêmes, Câncer, Leã, Virgem, Libra, Escrpiã, Ofiúc, Sagitári, Capricórni, Aquári e Peixes).

4 O ápice da ciência antiga se deu na Grécia, de 600 a.c. a 400 d.c., a níveis só ultrapassads n sécul XVI. Eclíptica Caminh aparente d Sl durante an. Zdíac Faixa de aprximadamente 18 de largura centrada na eclíptica. Regiã da esfera celeste pr nde se mvem s planetas e a Lua. D esfrç ds astrônms gregs em cnhecer a natureza d csms, e cm cnheciment herdad ds pvs mais antigs, surgiu cnceit de esfera celeste - uma esfera de material cristalin, incrustada de estrelas, tend a Terra n centr. Esse cnceit ainda hje é muit útil para a determinaçã da psiçã ds astrs n céu para medir a passagem d temp. A Esfera Celeste Observand céu em uma nite estrelada, nã pdems evitar a impressã de que estams n centr de uma grande cúpula incrustada de estrelas. Iss inspiru as antigs gregs, a ideia d céu cm uma esfera celeste, da qual só pdems ver a metade, à qual ns referims muitas vezes cm abóbda celeste. Esfera Celeste O seu mviment aparente é de leste para este. O seu eix de rtaçã é prlngament d eix de rtaçã da Terra. -Os seus pls sã as prjeções ds pls gegráfics da Terra. - O seu equadr é a prjeçã d equadr da Terra. Figura : A parte visível da esfera celeste parece, para um bservadr situad na Terra, uma enrme cúpula- a abóbda celeste. O hriznte é plan que separa a metade viísvel da nã visível da esfera celeste. O zênite é pnt da cúpula que fica acima da cabeça d bservadr. O Meridian é círcul que passa pels pnts nrte e sul e também pel zênite. Cm passar das hras, s astrs se mvem n céu, nascend a leste e se pnd a este. Iss causa a impressã de que a esfera celeste está girand de leste para este, em trn de um eix imaginári, que intercepta a esfera em dis pnts fixs, s pls celestes. O eix de rtaçã da esfera celeste é prlngament d eix de rtaçã da Terra, e s pls celestes sã as prjeções, na esfera celeste, ds pls gegráfics da Terra. Da mesma frma, equadr celeste é a prjeçã d equadr da Terra na esfera celeste. Área 1, Aula 2, p.4

5 Pnts e Plans Imprtantes na Esfera Celeste - Hriznte -Zênite - Equadr celeste - Pl nrte celeste - Pl sul celeste - Meridian lcal Figura : A esfera celeste é uma esfera imaginária, centrada na Terra, girand em trn de um eix de rtaçã que é prlngament d eix de rtaçã da Terra. Os pls celestes e equadr celeste sã as prjeções, na esfera celeste, ds pls e d equadr terrestres. Pnts e plans imprtantes na esfera celeste Hriznte: plan tangente à Terra n lugar em que se encntra bservadr. A linha d hriznte é a interseçã desse plan cm a esfera celeste. Cm rai da Terra é desprezável frente a rai da esfera celeste, cnsidera-se que hriznte passa pel centr da esfera celeste. Zênite: pnt da esfera celeste acima da cabeça d bservadr. Equadr celeste: prjeçã d equadr da Terra na esfera celeste. O equadr celeste intercepta hriznte ns pnts cardeais leste e este. Pl nrte celeste: pnt em que prlngament d eix de rtaçã da Terra intercepta a esfera celeste, n hemisféri nrte. Lembre que a parte visível da esfera celeste parece, para um bservadr, uma enrme cúpula, a cúpula celeste.o pnt da cúpula que fica acima da cabeça d bservadr é zênite. O hriznte é plan que separa a parte visível da parte nã visível da esfera celeste. O hriznte fica sempre perpendicular a zênite. Pl sul celeste: pnt em que prlngament d eix de rtaçã da Terra intercepta a esfera celeste, n hemisféri sul. Meridian lcal (u, simplesmente, Meridian): círcul que passa pels pls celestes e pel zênite. O meridian lcal intercepta hriznte ns pnts cardeais nrte e sul. Figura : Esfera celeste vista de fra (à esquerda) e da perspectiva de um bservadr em um lcal d hemisféri sul, para quem pl elevad é pl sul. A elevaçã d pl celeste em relaçã a hriznte depende da latitude em que se encntra bservadr. Área 1, Aula 2, p.5

6 Latitude A latitude de um lugar é igual à altura d pl elevad. Mviment Diurn ds Astrs É mviment aparente ds astrs, cntrári a mviment de rtaçã da Terra. A Trajetória ds Astrs - Depende da latitude nde se encntra bservadr. - Sã arcs paralels a equadr celeste. O pl celeste elevad é sempre aquele que crrespnde a hemisféri em que bservadr se encntra: em latitudes d hemisféri nrte da Terra vems pl celeste nrte elevad; em latitudes d hemisféri sul vems pl celeste sul elevad. O ângul de elevaçã d pl sbre hriznte é igual à latitude d lugar. Prtant, pdems definir a latitude de um lugar cm a altura d pl elevad. Mviment Diurn ds Astrs O mviment aparente ds astrs, a lng d dia, é chamad mviment diurn. É um reflex d mviment de rtaçã da Terra; cm a Terra gira n sentid de este para leste (sentid anti-hrári para um bservadr extern lhand para pl nrte da Terra), vems tds s astrs girarem n sentid cntrári, de leste para este. À medida que as hras passam, tds s astrs descrevem n céu trajetórias em frma de arcs paralels a equadr celeste. A rientaçã desses arcs em relaçã a hriznte depende da latitude d lugar. 1. Ns pls (latitude= ± 90 ): Para um bservadr em um ds pls da Terra equadr celeste cincide cm seu hriznte, e, prtant, s arcs diurns das estrelas sã paralels a hriznte. Tdas as estrelas d mesm hemisféri d bservadr permanecem 24 h acima d hriznte (nã têm nascer nem cas). As estrelas d hemisféri pst nunca pdem ser vistas. 2. N equadr (latitude = 0 ): Para um bservadr n equadr da Terra, equadr celeste fica perpendicular a seu hriznte, e, prtant, as trajetórias diurnas das estrelas sã arcs perpendiculares a hriznte. Tdas as estrelas nascem e se põem, permanecend 12 h acima d hriznte e 12 h abaix dele. Tdas as estrelas d céu (ds dis hemisféris) pdem ser vistas a lng d an. 3. Em um lugar de latitude intermediária: As estrelas visíveis descrevem n céu arcs cm uma certa inclinaçã em relaçã a hriznte, a qual depende da latitude d lugar. Algumas estrelas têm nascer e cas, utras permanecem 24 h acima d hriznte, utras permanecem 24 h abaix d hriznte. Figura : Trajetórias diurnas das estrelas em lugares de diferentes latitudes: entre 0 e 90º (esquerda), 0º (centr) e 90º (direita). A inclinaçã entre as trajetórias e hriznte é sempre igual a cmplement da latitude (90º - latitude). Simulaçã de mviment diurn. Área 1, Aula 2, p.6

7 Astrs Circumplares - Sã astrs que, para bservadr em um determinad lugar, nunca nascem nem se põem. Figura : Mviment diurn das estrelas em Mauna Kea (Havaí). É mstrad céu próxim a hriznte leste. (Autr: Richard Wainscat; website: Estrelas circumplares Embra Sl, a Lua, e a mairia ds astrs, aqui na nssa latitude ( 30 S para Prt Alegre), tenham nascer e cas, existem astrs que nunca nascem nem se põem, permanecend sempre acima d hriznte. Se pudéssems bservá-ls durante 24 hras, s veríams descrevend uma circunferência cmpleta n céu, n sentid hrári. Esses astrs sã chamads circumplares. O centr da circunferência descrita pr eles cincide cm pl celeste sul. Para s habitantes d hemisféri nrte, as estrelas circumplares descrevem uma circunferência em trn d pl celeste nrte. Mas as estrelas que sã circumplares lá nã sã as mesmas estrelas que sã circumplares aqui, pis fat de uma estrela ser circumplar u nã, depende da latitude d lugar de bservaçã. Figura As estrelas circumplares nã têm nascer nem cas; descrevem um círcul cmplet acima d hriznte em 24h. Onde vems mais estrelas circumplares, em Prt Alegre (lat = 30 S) u em Ushuaia, n sul da Argentina (lat = 63 S)? Área 1, Aula 2, p.7 Em Ushuaia, pis quant mais pert d pól menr a inclinaçã entre s círculs diurns das estrelas e hriznte.

8 Figura : Estrelas cuj círcul diurn fica td acima d hriznte sã chamadas circumplares. Crédit da figura: David Malin Cpyright: Angl Australian Observatries. Mviment diurn d Sl Mviment Diurn d Sl - D leste para este. - O círcul diurn d Sl varia de dia para dia. O mviment diurn d Sl, assim cm de tds s utrs astrs, é de leste para este, pis é reflex d mviment de rtaçã da Terra (que é de este para leste). Mas, a cntrári das "estrelas fixas", círcul diurn d Sl varia de dia para dia, n cicl de um an, se afastand u se aprximand d equadr celeste dependend da épca d an. Os planetas também variam sua psiçã entre as estrelas a lng d an, pr iss também nã mantêm mesm círcul diurn. Figura : Mviment diurn d Sl cm as trajetórias indicadas em períds de equinóci (21 Mar, 23 Set) e de slstíci(21 Jun e 21 Dez). Velcidade Angular Aparente d Sl 15 /h. Área 1, Aula 2, p.8 Que utrs astrs, além d Sl, têm círcul diurn variável a lng d an? Sl? A Lua e s planetas. E qual é a velcidade angular aparente diária d Cm um dia é definid cm uma vlta cmpleta d Sl em trn da Terra, ist é, Sl percrre 360 em 24 hras, a velcidade aparente é de v = 360 / 24 h= 15 / h. aparente

9 Figura : Regra prática para medir ânguls utilizand a mã esquerda levantada para céu, desde indicadr a ded mínim tem-se 10 0,cada ded tem uma largura equivalente a 1 0. Para ded indicadr, cm está na figura, da mã direita a falange da pnta d ded tem-se 3 0,a falange a seguir indica 4 0 e a falange prximal indica 6 0. Figura : Indicaçã da medida angular da Lua(1 0 /2) a partir da superfície da Terra. Relaçã da rtaçã da Terra a redr de seu própri eix Um grau tem 60 minuts de arc e um minut de arc tem 60 segunds de arc. Lg 1 = 60' = 3.600", Cm 1 hra tem 60 minuts de temp e 1 minut de temp tem 60 segunds de temp, 1h= 60min= s. Mas, cm a rtaçã da Terra em trn de seu própri eix percrre 360 em 24 hras, entã: 1h = 15, 1min = 15 ', 1s = 15". Área 1, Aula 2, p.9

10 Resum Esfera celeste Plans e pnts imprtantes: - Hriznte - Equadr celeste -Meridian d lugar (u simplesmente "Meridian") - Zênite e Nadir (extrems da vertical d lugar) - Nrte e Sul (intersecçã d hriznte cm meridian d lugar) - Leste e Oeste (intersecçã d hriznte cm equadr celeste) - Póls celestes (extrems d eix de rtaçã) Mviment diurn ds astrs - reflex d mviment de rtaçã da Terra - de leste para este - arcs paralels a equadr - inclinaçã em relaçã a hriznte depende da latitude d lugar - ns pls sã paralels a hriznte (pis equadr, nesse lugar, cincide cm hriznte). - n equadr sã perpendiculares a hriznte (pis equadr é perpendicular a hriznte). Estrelas circumplares Nã têm nascer nem cas, fazem as duas passagens meridianas acima d hriznte. Ns pls tdas as estrelas acima d hriznte sã circumplares; n equadr nenhuma estrela é circumplar. Relações entre medidas angulares e medidas de temp Cm 1 = 60' = 3.600", e a rtaçã cmpleta da Terra ( 360 ) crre em 24 h, 1h = 15, 1min = 15 ', 1s = 15". Questões de fixaçã Agra que vims assunt previst para a aula de hje reslva as questões de fixaçã e cmpreensã d cnteúd a seguir, utilizand fórum, cmente e cmpare suas respstas cm s demais clegas. Bm trabalh! Área 1, Aula 2, p.10

11 1. Cm se define: hriznte, equadr celeste, zênite, pls celestes e meridian lcal? 2. Em que plan da esfera celeste se lcalizam s pnts cardeais? 3. O que é pnt cardeal nrte? sul? leste? este? 4. Nós vems Sl, a Lua e as estrelas nascerem diariamente n leste e se prem n este. Iss é um mviment real u aparente? Explique prque acntece. 5. O que sã estrelas circumplares? Uma estrela que é circumplar em Prt Alegre é circumplar em qualquer parte d mund? Explique. 6. Pratique a relaçã entre medidas angulares e medidas de temp. Quant temp crrespnde a 1 segund de arc? A 1 minut de arc? A 1 grau? 7. Verifica-se que, em um cert lugar d hemisféri sul, s círculs diurns das estrelas fazem um ângul de 50 cm hriznte. a) Qual a latitude d lugar? b) Qual pl elevad (nrte u sul) e qual a sua altura (elevaçã acima d hriznte)? 8. Para um bservadr n equadr da Terra: a) Qual a altura d pl celeste nrte? b) Qual a altura d pl celeste sul? c) Cm é mviment das estrelas nesse lugar, cm relaçã a hriznte? d) Existem estrelas circumplares nesse lugar? Explique. Até a próxima aula! Área 1, Aula 2, p.11