His i t s ó t r ó ia i a e e Mé M t é o t d o o d s s da Astron o o n m o i m a i Clá l ssic i a R. Boczko IAG-USP

Transcrição

1 História e Métodos da Astronomia Clássica R. Boczko IAG-USP

2 Mundo na Antigüidade Estrelas (6000) Lua Marte Mercúrio Júpiter Vênus Saturno S l

3 Astronomia x Astrologia Astronomia é a Ciênciaque estuda os astros usando o método científico. Astrologia é a superstição que pretende correlacionar as posições dos astros e suas influências sobre o homem.

4 Astrologia e Astronomia Método Científico ( Galileu ~séc. XVII )

5 Astronomia muito antiga Cal. Egípc. de 12 meses com 360 dias Cal. Egípc. de 12 meses com 365 dias Prim. reg. Astron. (Egi, Bab, Chi, Ind) Bab. usam Geom. na Astron. Chin. Deter. A Obliq. Da Eclíp. Chin. e Bab. des. o mov. dos plan. Tales prevê prim. Eclipse Solar Det. Da duração da Lunação Nascimento de Cristo Uso da Luneta Hoje Vidro (Egi, Mesop) Sistema decimal (Creta) Hoje Papiro (Egíto) Base num. 6 (Sum.) Alg. aráb. introd. na europa Roda de oleiro (Mesop.)

6 Brilho aparente das estrelas

7 Magnitudes aparentes Classificação das estrelas segundo seus brilhos aparentes (Hiparcos, séc. II ac)

8 Constelações

9 Constelação de Orion Betelgeuse α γ Bellatrix ζ ε δ Mintaka Alnilan Alnitaka κ Saiph β Rigel

10 Constelação É um grupo de estrelas próximas entre si.?

11 α γ Constelação ζ ε δ de Órion κ β γ α δ Terra ζ ε Céu β κ

12 Constelação É um grupo convencional de estrelas. Número de constelações = 88

13 Quem, quando e onde?

14 Astronomia Antiga

15 Pitágoras Heráclides Filósofos e Astrônomos Aristóteles Aristarco Eratóstenes Hiparcos Antigos Famosos Ptolomeu Ulugh Beg Copérnico Tycho Brahe Galileu Kepler Newton

16 DIA

17 Zênite Movimento diurno aparente do Sol

18 Nascer do Sol Leste é o ponto onde o Sol nasce. (?!?)

19 Instrumentos Astronômicos Antigos

20 Primeiros Instrumentos Astronômicos: O olho e o cérebro humanos

21 Sol Gnômon ( Relógio de Sol ) Gnômon

22 Determinação do meridiano ( Sombra mínima ) Nascente Meridiano Linha do Meio-dia Ocaso

23 Pontos Cardeais Ponto Leste Nascente Ponto Norte Meridiano Ponto Sul Ponto Oeste Ocaso

24 A Esfera Celeste

25 Movimento noturno aparente olhando ao Sul 20 horas 22 horas 24 horas Pólo Sul Sul Leste Oeste

26 Movimento noturno aparente de uma estrela circumpolar norte Pólo Norte Norte Oeste Leste

27 Esfera Celeste PN Eixo de rotação PS

28 Relógios de Sol

29 Gnômon com mostrador horizontal A B C A B C 9

30 Gnômon com mostrador horizontal

31 Relógio de Vela Babilônicos e Caldeus Sistema Sexagesimal ( 60 ) ( 12 = 60 / 5 ) Dia = horas Romanos Minuto (pequeno) Segundo Minuto 12 h Meio dia 18 h Pôr do Sol 24 h Meia noite 06 h Nasc do Sol 12 h Meio dia

32 Fases da Lua

33 Fases da Lua Nova Quarto Crescente Cheia Quarto Minguante Nova Nova Crescente Cheia Minguante Crescente Minguante Lunação 29, dias ~ 29 d 12 h 44 m 03 s Mês Lunar : 29 ou 30 dias

34 Qual o motivo das fases da Lua?

35 Corpo Luminoso ou Iluminado Lua Iluminado Sol Luminoso Terra

36 Motivos das fases da Lua ( Aristarco, séc. III a.c. ) Lua Cheia Lua Quarto Minguante Sol Lua Nova Lua Quarto Crescente

37 Visão da Lua Hemisfério Sul Lua Quarto Crescente Hemisfério Norte

38 ANO

39 Sol Primitivo Ano das Estações Norte IV IP Primavera Verão IO Inverno Outono II Sul Ano das Estações ~ 365 dias

40 Sol Ano das Estações (Ptolomeu Eurgetes ~ 238 a.c.) Norte Sul dia Ano das Estações ~ 365,25 dias

41 Movimento aparente do sol com relação às constelações

42 Horizonte visto no crepúsculo Lib Vir 1

43 Horizonte visto no crepúsculo Lib Vir

44 Horizonte visto no crepúsculo Lib Vir

45 Horizonte visto no crepúsculo Esc Lib Vir

46 Horizonte visto no crepúsculo Esc Lib Vir

47 Horizonte visto no crepúsculo Esc Lib Vir

48 Horizonte visto no crepúsculo Esc Lib 2

49 Horizonte visto no crepúsculo Sag Esc 3

50 Horizonte visto no crepúsculo Cap Sag 4

51 Horizonte visto no crepúsculo Aqu Cap 5

52 Horizonte visto no crepúsculo Pei Aqu 6

53 Horizonte visto no crepúsculo Ári Pei 7

54 Horizonte visto no crepúsculo Tou Ári 8

55 Horizonte visto no crepúsculo Gêm Tou 9

56 Horizonte visto no crepúsculo Cân Gêm 10

57 Horizonte visto no crepúsculo Leã Cân 11

58 Horizonte visto no crepúsculo Vir Leã 12

59 Horizonte visto no crepúsculo Lib Vir 1

60 Sol Terra Constelações Zodiacais

61 Constelações e Signos Zodiacais T

62 Eclíptica: Trajetória anual aparente do Sol Ω PN Eixo de rotação γ

63 Evolução das idéias sobre a estrutura do Mundo

64 Akenaton ( sec XIV ac. ) Heliocentrismo por convicção religiosa!

65 Tales ( Grego, séc. VI ac. ) Terra A Terra é um disco chato num Universo infinito de água

66 Anaximandro ( Grego, séc. VI ac. ) PN Eixo de rotação L Universo composto por ápeirion (infinito) W Equador

67 Pitágoras ( Grego, séc. VI a.c. ) Propôs de que a Terra fosse esférica

68 Aristóteles ( sec. IV ac. ) Geocentrismo por convicção filosófica!

69 Sistema Geocêntrico ( Ptolomeu, séc. II ) Lua Ter Mer Vên Júp Sat Sol Mar Esfera das estrelas fixas

70 Posição de Mercúrio ou de Vênus em relação ao Sol Vênus após o pôr-do-sol Oeste Vênus antes do nascer do Sol Leste

71 Sistema Híbrido ( Heráclides, séc. IV a.c. ) Mer Lua Vên Ter Júp Sat Mar Esfera das estrelas fixas

72 Outros instrumentos

73 Astrolábio ( Origem Babilônica ) 90 0

74 Teoria versus Observação Calculei! Estará lá!? Errooou! Estou aquiiii!

75 Quadrante Mural

76 Quadrante Azimutal

77 Sistema de Epiciclos ( Apolônio, séc. III a.c. ) E Epiciclo Planeta Terra Deferente

78 Sistema Complexo de Epiciclos Epiciclo Planeta E Terra Deferente

79 Geocentrismo com epiciclos Mar Céu Sat Lua Mer Ter Vên Júp

80 Movimento aparente não perfeito Oeste Leste? Laçada

81 Sistema Heliocêntrico ( Copérnico, séc. XVI ) Mer Vên Sol Júp Sat Ter Lua Mar Esfera das estrelas fixas

82 Explicação das laçadas 3 4 M3 M4 T4 T3 Sol T2 T1 M2 M1 2 1 Esfera das estrelas fixas

83 Mer Vên Ter Júp Lua Sat Mar Sistema de Tycho Brahe (séc. XVI) Esfera das estrelas fixas

84 Estrutura atualmente conhecida do Sistema Solar

85 Sistema Heliocêntrico Mer Vên Sol Ter Lua Mar Júp Sat Ura Net Plu

86 Órbitas não coplanares Plu Eclíptica

87 Qual o motivo das estações do ano?

88 Órbita da Terra em torno do Sol Sol

89 Órbita da Terra em torno do Sol Sol Plano da Eclíptica 23,5º Eixo de rotação Afélio Periélio

90 Motivo das Estações Verão Inverno Sol Inverno Verão Primavera ou Outono Outono ou Primavera

91 Distâncias no Sistema Solar

92 Egito Alexandria Egito Assuan

93 Raio da Terra ( Eratóstenes, séc. IV a.c. ) Alexandria R L 7,2 o 360 o 2π R 7,2 o L Terra Siena Raios de Sol

94 Sombra Tamanho da Sombra Fonte de luz Sombra em verdadeira grandeza exige que a fonte esteja no infinito.

95 Mas... já se sabia que a Terra era esférica naquela época?

96 Esfericidade da Terra

97 Esfericidade da Terra ( Durante um Eclipse Lunar ) Lua Cheia Lua Sombra da Terra

98 Eclipses

99 Tipos de Eclipses Sol Eclipse Solar Lua Terra Lua Eclipse Lunar

100 Eclipse Solar Penumbra Sol Lua Umbra Terra Penumbra

101 Eclipse Lunar Penumbra Sol Terra Umbra Penumbra

102 Porque não ocorrem 2 ou 3 eclipses por mês? SOL Lua Terra Lua Lunação = 29, dias

103 Eclipses e fases da Lua Eclipse Lunar LC Terra LC LN Eclipse Solar S Terra

104 Período orbital da Lua A = período orbital da Terra T = período orbital da Lua S = período sinódico da Lua Terra t2 a Lua Cheia Terra: A 360 o S a Lua: S a T 360 o a t1 Terra S = 29, dias T = 27, dias Lua Cheia

105 Distância da Terra à Lua ( Hiparcos, séc. II a.c. ) Sol A a s R C Q D b c c L2 B L L L1 Lua D = Distância Terra-Lua =? R = raio da Terra L = semi-diâmetro angular da Lua ~16 (medido) s = semi-diâmetro angular do Sol ~ 16 (medido) a = semi-diâmetro angular da Terra vista do Sol ~ 8,794 T = período orbital da Lua ~ 27,3 dias

106 Distância da Terra à Lua A Sol a s R C Q d t = t2 -t1 L2 b c c B Para a Lua: T 360 o t 2(c +L) L L L1 Lua No triângulo ABC: a + b+ x = 180 o Ângulo raso em C: s + x + c= 180 o a + b+ x = s + x + c a + b = s + c a ~ 0 b = s + c No triângulo BCQ: sen b= R/ d Logo: d= R/ sen b

107 Trigonometria no triângulo retângulo b a c B sen B = Cateto SEparado / Hipotenusa cos B = Cateto COlado / Hipotenusa

108 Distância da Terra ao Sol ( Aristarco, séc. III a.c. ) d Lua Quarto Crescente cos a = d/ D D= d/ cos a Terra a D Sol

109 Configurações Planetárias Exterior C CS Interior C = Conjunção O = Oposição M.E.Or. Q = Quadratura Oc. = Ocidental (W) Or. = Oriental (E) S = Superior I = Inferior Q.Or. ME = Máxima Elongação T O CI M.E.Oc. Q.Oc.

110 Planetas Interiores P2 Distância X: sen b = X / D X = D. sen b X D b T1 P3 a a P1 T2 Períodos S = t3 -t1 = Per. Sinódico T =? = Per. Orbital A = 365,256 (Orb. da Terra) Terra A S a Planeta S a T /T = 1/A + 1/S

111 P3 T3 P2 a T2 Terra A S a Planeta S a T P1 T1 1/T = 1/A -1/S Planetas Exteriores T2 D P2 Y d b c T1 t = t2 -t1 P1 Terra Planeta A T t b t c d=b-c cos d= D/ Y Y = D/ cos d

112 Fim das observações a olho nu!

113 Observações a olho nu e com telescópios Galileu Era pré-telescópio Era pós-telescópio 1609

114 Satélites de Júpiter ( Galileu, séc. XVII ) Júpiter Noite 1 Noite 2 Noite 3 Noite 4 Noite 5 Os satélites giram em torno de Júpiter, e não da Terra!

115 Morte do Sistema Geocêntrico! Geo Helio

116 Prova da translação da Terra

117 Efeito de Paralaxe

118 Paralaxe de estrelas 2p Estrela próxima p máx. = 0,76

119 Correndo da chuva!

120 Direção real da chuva Direção aparente da chuva Composição de velocidades Direção do movimento do observador

121 Posição real da estrela Posição observada da estrela Aberração anual ( Bradley 1728 ) Movimento da Terra

122 Rotação da Terra

123 Prova (?) da rotação da Terra A Terra se move! Galileu Galilei ( séc. XVII ) Galileu

124 Invariabilidade do plano de oscilação Plano de oscilação Força perpendicular ao plano de oscilação Na ausência de forças perpendiculares ao plano de oscilação, esse plano se mantém com direção fixa no espaço.

125 Pêndulo numa mesa giratória

126 Pêndulo num iglu Iglu Iglu Pêndulo Chão Corte vertical de um iglu Porta

127 Pêndulo de Foucault ( 1852 )

128 Experiência de Foucault Meridiano de Greenwich Terra vista desde o Pólo Norte

129 Iglu Sentido de rotação da Terra Experiência de Foucault

130 Experiência de Foucault vista de dentro do iglu Chão do iglu Porta

131 Precessão

132 Longitude eclíptica de Spica segundo Timocharis (273 a.c.) γ Sol L sol L Terra L = L sol +A 1 Ano --> 360 o t -t IP --> L sol A B Lua eclipsada A+ B= 180 o Spica L = 172 o

133 Longitude eclíptica de Spica segundo Hiparcos (129 a.c.) γ Sol L sol L Terra L = L sol +A 1 Ano --> 360 o t -t IP --> L sol A B Lua eclipsada A+ B= 180 o Spica L = 174 o

134 Retrogradação do Equinócio segundo Hiparcos (129 a.c.) Timocharis: 172º (273 a.c.) Hiparcos : 174º (129 a.c.) γ γ Hipóteses Timocharis errou. 172º Terra Spica se deslocou de 2º em 144 anos. 174º O ponto Vernal retrocedeu 2 º em 144 anos. Spica

135 Equinócio da primavera boreal (γ ) PN Movimento anual aparente do Sol γ

136 Precessão dos equinócios PN PN' γ Movimento anual aparente do Sol PN' PN γ'

137 Constelações e Signos Zodiacais T

138 PN Precessão PN Hoje PN PN Daqui a 13 mil anos

139 E como se determina a distância até uma estrela?

140 Distância até o outro lado do rio A = 180 -B -C A c B b=? a C b/ sin(b) = a / sin(a)

141 Paralaxe de estrelas 2p Jun Jan 2p F d tan 2p = d/f Jun Sol F Jan

142 Distância até uma estrela d p p Eclíptica a tan p = a / d

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