Planetário de pobre. Introdução. Materiais Necessários. Vamos simular e entender o movimento da abóbada celeste com uma montagem simples e barata.

Transcrição

1 dução Vamos simular e entender o movimento da abóbada celeste com uma montagem simples e barata. Retirado de Rodolfo Caniato, O Céu, ed. Ática, Cadastrada por Lucas Assis Material - onde encontrar em laboratórios e lojas especializadas Material - quanto custa entre e 25 reais Materiais Necessários * 1 balão de vidro de fundo esférico (do tipo usado em Química) com tampa; * Tripé ou base para o balão; * Barbante; * Caneta para retroprojetor ou para quadro branco; * Fita crepe; * Durex; * Água; * Corante (opcional). Tempo de apresentação até 30 minutos Dificuldade fácil Segurança requer cuidados básicos Material utilizado na construção do planetário.

2 Passo 1 Marcando o Pólo Sul Celeste No fundo do balão de vidro marque um ponto com a caneta para retroprojetor. Tal ponto representará o pólo sul celeste. Para marcar esse ponto, imagine uma linha que sai desse ponto, percorre o interior do balão e passa ao longo do pescoço do gargalo do balão, emergindo no centro da boca do balão. Marcação do Pólo Sul Celeste.

3 Passo 2 Marcando o nível do equador celeste Com o barbante, meça o tamanho da maior circunferência da parte esférica do balão. Dobre o barbante em quatro partes e marque essa distância a partir do pólo sul celeste marcado no Passo 1. Medindo a circunferência. Cortando o barbante com o tamanho da circunferência do balão. Barbante dobrado em quatro marcando o nível do equador.

4 Passo 3 Marcando o equador celeste Coloque água no balão de forma que ela atinja o nível da marca feita no Passo 2, estando o balão com o pescoço verticalmente para baixo (como mostram as fotos abaixo). Você pode adicionar um corante na água de modo que a superfície da água se torne mais visível. Ela representará, nesse caso, o plano local de um observador situado sobre a superfície da Terra. A seguir, passe uma fita crepe um pouco acima do nível da água e outra um pouco abaixo. Agora, com a caneta, colora a região entre as fitas para obter uma linha mais visível. Por fim, retire as fitas. Pode-se passar um durex sobre a linha marcada para evitar que ela se apague no contato. Água até o nível da marca feita no passo anterior (o corante é opcional). Marcando a região entre as fitas.

5 Passo 4 Marcando a eclíptica A eclíptica representa o caminho aparente do Sol na abóbada celeste ao longo do ano. Sobre a superfície do balão, a eclíptica aparecerá como um círculo inclinado de 23,5 em relação ao círculo associado ao equador celeste. Mais adiante, mostraremos como foi identificado esse ângulo. Incline o pescoço do balão até a marca de água atingir um ângulo de 23,5 em relação ao equador celeste. Por fim, marque a eclíptica acompanhando o nível da água usando o mesmo procedimento adotado no passo anterior. Passe o durex sobre a linha. Marcando a eclíptica (inclinada de 23º em relação ao equador celeste).

6 Passo 5 Entendendo o planetário O balão com as marcações efetuadas nos passos anteriores é, basicamente, o seu planetário. Para utilizá-lo, você deve se imaginar no centro da superfície da água. Esta superfície define, então, o seu plano local e seu horizonte, enquanto a superfície do balão passa a representar a abóbada celeste ou, simplesmente, o céu. O eixo de rotação terrestre pode ser representado por uma linha que passa pelo pescoço do balão e pelo pólo sul, marcado (veja a foto abaixo). Planetário O eixo de rotação da abóbada celeste. O observador se encontra no eixo do planetário e os pontos cardeais estão como indicado nesta foto.

7 Passo 6 Marcando estrelas Faça pontos espalhados pela superfície do balão. Eles representarão as estrelas. Marcando as estrelas. Planetário pronto.

8 Passo 7 Posicionamento do planetário O planetário deve ser posicionado de forma que o pólo sul celeste possua inclinação, em relação ao horizonte (nível da água), igual à latitude do local em que você está. Se você não sabe qual é a latitude de seu plano local, pode consultar o endereço: O planetário que aparece em nossas fotos foi feito para a latitude de Belo Horizonte (aproximadamente 20ºS). Planetário posicionado para a latitude 20ºS. A seta vermelha indica o sentido do giro, discutido no próximo passo.

9 Passo 8 Movimento diurno aparente das estrelas Faça pontos pela superfície do balão. Eles representarão algumas estrelas. Gire o balão, segurando-o pelo pescoço, no sentido indicado na foto abaixo. Assim você estará simulando o movimento diário aparente do céu para um observador que esteja à mesma latitude que você (caso você tenha marcado o pólo norte celeste no fundo do balão, o sentido do giro deve ser inverso!). Observe então que, enquanto o céu gira, as estrelas mantém suas posições umas em relação às outras. Algumas mantêm-se mais tempo acima do horizonte desde o nascer (aparecer no horizonte) até o ocaso (desaparecer no horizonte). 1- Compare os arcos diários descritos por duas estrelas. São eles iguais? 2- Todas as estrelas são visíveis no lugar em que você está? 3- Existem estrelas que estão sempre visíveis? Existem estrelas que nunca são visíveis? Veja abaixo o vídeo do nosso planetário de pobre. Inicialmente, simulamos o caso de uma latitude 20ºS. Observe que o pólo sul permanece fixo, para um observador no centro do planetário. Procure notar também as diferentes posições do Sol na eclíptica (linha vermelha) ao longo do ano (note que só há um período em que o Sol está realmente à pino, correspondendo ao verão no hemisfério sul). Girando o planetário para simular o movimento da abóbada celeste. Vídeo da simulação do movimento da abóbada celeste.

10 Passo 9 O que acontece Nesta atividade simulamos a esfera celeste e o seu movimento APARENTE. Movimento anual do Sol A eclíptica representa o caminho aparente do Sol pela esfera celeste ao longo do ano. Os pontos em que o equador celeste e a eclíptica se encontram representam os equinócios. De um ponto de vista geocêntrico, legitimo para a descrição de alguns movimentos aparentes no céu, podemos dizer que o Sol, ao percorrer a eclíptica, passa do hemisfério sul celeste para o hemisfério norte celeste. O ponto no qual tal passagem acontece é chamado de equinócio de outono. Já o ponto diametralmente oposto (Sol passando do hemisfério norte para o sul) representa o equinócio de primavera. Observando somente a eclíptica e girando o balão (esfera celeste), podemos ver as diferentes posições relativas do Sol ao longo do ano. Note que para uma localidade do hemisfério sul, haverá Sol à pino em uma posição intermediária entre os equinócios de primavera e o de outono, que é o período do verão. Nesse referencial, estamos observando o movimento ANUAL do Sol pela esfera celeste. Movimento diário da esfera celeste No caso das estrelas que marcamos, a simulação é diferente. Aqui estamos observando o movimento DIÁRIO da esfera celeste, ou seja, as diferentes posições em que observamos as estrelas ao longo do dia. Para tanto, devemos simular a rotação aparente da esfera celeste (que se dá devido à rotação da Terra). Lembremos que a rotação da Terra se dá no sentido anti-horário para um observador olhando diretamente para o Pólo Norte, como mostrado na animação abaixo (em outras palavras do oeste para o leste). Veja a animação Por isso, vemos a esfera celeste se movimentando no sentido oposto, do leste para o oeste. Assim, se você indicou o pólo sul celeste no fundo do balão, você deve segurá-lo através do pescoço e girá-lo, no sentido indicado na Foto 1 abaixo para simular a rotação aparente da esfera celeste.

11 Passo 9 Observamos, com isso, que o pólo sul celeste permanece fixo e visível durante todo o dia para as latitudes situadas abaixo da linha do equador. Notamos também que algumas estrelas são visíveis durante toda à noite, outras durante um tempo e outras nunca são visíveis. Tudo isso varia de acordo com a latitude. Você pode observar essas diferenças variando a inclinação do balão, já que assim estará simulando a variação na latitude do observador. A inclinação do eixo de rotação terrestre Representamos a eclíptica como sendo um círculo máximo inclinado de 23,5 em relação ao equador celeste. Mas por que 23,5? Como já foi citado, a Terra possui movimento de translação e rotação. A translação é o movimento em sua órbita ao redor do Sol e a rotação o giro em torno dela própria. Porém, o eixo de rotação mantém uma inclinação, em relação à órbita de translação, de 76,5 (figura 2). Ou seja, o equador terrestre está inclinado de 23 em relação à órbita de translação. Por isso, representamos a eclítica, em nosso planetário, inclinada de 23,5 em relação ao equador celeste. Figura 1 Figura 2: inclinação do eixo de rotação da Terra em relação ao plano de sua órbita. (fonte: Wikipédia)

12 Passo Para saber mais O movimento aparente das estrelas é geralmente registrado em fotos de longa exposição. Tais fotos são muito famosas e mostram belas imagens de um movimento circular realizado pelas estrelas em torno do pólo celeste (sul ou norte). Provavelmente você já viu esse tipo de imagem em livros didáticos. Os links abaixo trazem fotos de longa exposição do pólo sul celeste. Instituto de Física da UFRGS Nautilus (Universidade de Coimbra) Todos os planetas apresentam movimento de rotação e esse eixo é mantido fixo devido ao princípio da conservação do momento angular. Veja no link abaixo as inclinações dos eixos de rotação dos planetas do sistema solar com relação ao plano da órbita descrita por eles. Solar Views (Calvin J. Hamilton)

13 Passo Veja também Texto com maiores ilustrações e explicações sobre a esfera celeste Imagens, com boa resolução, sobre o sistema solar (inglês)