I. Movimento Aparente e o Sistema Solar. 1º Simpósio do Ensino Médio, Etec Vasco Antonio Venchiarutti, Jundiaí-SP, 21-22/07/2010

Transcrição

1 I. Movimento Aparente e o Sistema Solar 1º Simpósio do Ensino Médio, Etec Vasco Antonio Venchiarutti, Jundiaí-SP, 21-22/07/2010 Enos Picazzio IAGUSP / Jul.2010

2 Devido à infinitude, tudo parece estar à mesma distância. O horizonte encontra-se com o céu.

3 Zênite: está na direção da vertical (fio de prumo). Seu oposto: Nadir Horizonte: linha divisória entre terra (abaixo) e céu (acima)

4 Esfera Celeste Abstração que facilita a compreensão dos movimentos aparentes dos astros. Trata-se de uma esfera imaginária de raio arbitrário e concêntrica à Terra. Como o raio é arbitrário a superfície da esfera celeste poderá passar por qualquer astro. Superfície: bidimensional Raio: 3a. dimensão

5 Esfera Celeste 23,5 o

6 Latitude Zênite Esfera Celeste PNC (90 Lat.) Latitude Oeste Sul Norte Leste PSC

7 Lat. Zênite Esfera Celeste PNC Meridiano altura do pólo = latitude Oeste altura da estrela Lat. Sul Norte Leste PSC

8 Arco que passa pelo Norte, zênite e Sul Esfera Celeste

9 Altura do Pólo Celeste Observador no Pólo Norte 90 o zênite PNC Latitude = 90 o Lat = 90 o

10 Altura do Pólo Celeste N PNC zênite Observador no Círculo Ártico Lat Latitude = 66 o 33 Lat S

11 Altura do Pólo Celeste N Lat PNC zênite Lat S

12 Altura do Pólo Celeste Observador no Trópico de Câncer Latitude = 23 o 27 N Lat PNC zênite Lat horizonte S

13 Altura do Pólo Celeste Observador no Equador Latitude = 0 N PNC Visão do observador Lat 0 o zênite S

14 Altura do Pólo Celeste Observador no Trópico de Capricórnio Latitude = -23 o 27 N Lat S Lat PSC zênite

15 Altura do Pólo Celeste Visão do observador Lat N S Lat PSC zênite

16 Altura do Pólo Celeste Observador no Círculo Antártico Latitude = -66 o 33 Lat S N Lat. PSC zênite

17 Altura do Pólo Celeste Observador no Pólo Sul Latitude = -90 o Lat -90 o Visão do observador 90 o zênite PSC

18 Movimento aparente Equador: arcos perpendiculares ao horizonte Latitudes -45 o : arcos inclinados em 45 o em relação ao horizonte Pólos: arcos paralelos ao horizonte

19 Céu de março em São Paulo, por volta da meia noite Pólo Sul Celeste e Grade Celeste Simulação com Starry Night, Inc. Gemini

20 Céu de março em São Paulo, por volta da meia noite Pólo Sul Celeste e Grade Celeste Simulação com Starry Night, Inc. Gemini

21 Simulação com Starry Night, Inc. Céu de março em São Paulo, por volta da meia noite As constelações

22 Céu de março em São Paulo, por volta da meia noite As constelações Simulação com com Starry Starry Night, Inc. Inc.

23 Constelações Beta Crucis Mimosa (m = 1,25) Gama Crucis Gacrux (m = 1,56) Delta Crucis (m = 2,78) Epsilon Crucis (m = 3,56) NGC3532 Aglomerado Aberto Beta Centauri Hadar (m = 0,59) Alfa Crucis Acrux (m = 0,75) Alfa Centauri Rigil Kentaurus (m = -0,04) Trio de estrelas: Próxima Centauri é a estrela mais próxima do Sol Simulação com Starry Night, Inc.

24 Constelações Regiões do céu de formato e tamanhos diferentes, associadas a figuras geométricas (Triângulo, Cruz, etc.), animais (Lobo, Corvo, etc.) ou divindades (Centauro, Cassiopéia, etc.). No total são 88 constelações, o que equivale dizer que o céu foi arbitrariamente dividido em 88 setores. Os nomes das constelações são designados em latim e suas estrelas são designadas, por letras do alfabeto grego, em ordem decrescente de brilho: acrux é a estrela mais brilhante da constelação Cruz (Cruzeiro do Sul); bcrux é a segunda estrela mais brilhante; e assim por diante. As estrelas mais brilhantes normalmente têm, ainda, nomes próprios como, por exemplo, Acrux (acrux), Sirius (acma), Betelgeuse (aori), etc.

25 Constelações As formas foram estabelecidas no passado distante, para lembrar padrões facilmente identificáveis. Constelações modernas, por ex. Telescopium, não lembram padrões de forma, apenas receberam esse nomes em função de objetos nelas contidos. Os contornos foram padrorizados pela IAU (International Astronomical Union) Linhas limitadoras são paralelas à ascensão reta e declinação Os objetos de uma constelação podem ser de naturezas diferentes, não terem qualquer ligação física, sequer estarem à mesma distância. Não tem sentido estudar constelação.

26 Meio dia A Rotação da Terra: Movimento Diário Sentido de rotação Nascer do Sol real: O L virtual: L O Pôr do Sol Meia noite Rotação da Terra estrelas movem-se 15 /hora, de leste para oeste 360 o 24h

27 A Rotação da Terra: Movimento Diário TRANSLAÇÃO Mesmo ângulo Valor médio: 360 o /365,25d = 0,98 o /d ROTAÇÃO 360 o 24h 0,98 o x x = 3,92 m na média, o Sol demora a cada dia 3,92 minutos mais para cruzar o meridiano que as estrelas longínquas. Sol dia solar Estrelas dia sideral

28 A Rotação da Terra: Movimento Diário Dia sideral: tempo decorrido entre duas passagens sucessivas de uma estrela pelo meridiano local. Vale 23h 56m 04,09s. Este é o período de rotação da Terra. Dia solar verdadeiro: intervalo de tempo entre duas passagens sucessivas do Sol pelo meridiano local. Como a órbita da Terra é elíptica, sua velocidade orbital não é constante: mínima no periélio e máxima no afélio. Dia solar médio: média anual dos dias solares verdadeiros. Vale 24 h. É como se a órbita da Terra fosse circular (velocidade constante). A relação entre os dias solares é dada pela Equação do Tempo: ET = Tm - To; Tm e To são, respectivamente, tempos solares médio e verdadeiro

29 Estrelas matutinas ou vespertinas Elongações máximas. Nem sempre os planetas estão do mesmo lado. Em relação ao Sol, se estiverem: à leste vespertinas (Sol se põe primeiro) à oeste matutinas (planetas nascem primeiro)

30 O Sol não nasce sempre no Leste eclíptica 23,5 o 23,5 o equinócio de primavera (23/9/10) equinócio de outono (20/3/10): as constelações são diferentes solstício de inverno (21/6/10) Sol solstício de verão (21/12/10) Simulação com Starry Night, Inc.

31 O movimento real: a Terra ao redor do Sol hemisfério norte mais iluminado Estrelas de outono Equinócio hemisfério sul mais iluminado Estrelas de inverno Solstício Estrelas de verão Solstício Estrelas de primavera Equinócio

32 Consequências: Estação Sazonais Equinócio de outono Noite e dia iguais Verão no hemisfério sul Dia mais longo que noite Dia longo na calota polar Terra próxima do Periélio Solstício de verão Março Junho Setembro Dezembro Inverno no hemisfério sul Noite mais longa que dia Noite longa na calota polar Terra próxima do Afélio Solstício de inverno Equinócio de primavera Noite e dia iguais

33 zonas temperadas Zona glacial Zonas climáticas Hemisfério iluminado Círculo polar ártico zona tropical Luz solar zona glacial Círculo polar antártico Hemisfério iluminado

34 Zonas climáticas Movimento aparente do Sol entre os trópicos Insolação Junho Março e Setembro A mesma energia é espalhada em área maior calor por unidade de área é menor Dezembro

35 Círculos polares Ártico Antártico

36 24 h 12 h Círculos polares Ártico Antártico 12 h 24 h Sol-da-meia-noite na Noruega

37 24 h 12 h Círculos polares Ártico Antártico 12 h 24 h Sol-da-meia-noite Sol-da-meia-noite pólo norte na de Noruega Marte (Phoenix 2008)

38 O movimento anual e as constelações do zodíaco 13 a : não é considerada do Zodíaco

39 A Lua Nos apresenta sempre a mesma face (movimento sincronizado) Tem fases (lunação, mês sinódico) Tamanho aparente varia (órbita elíptica)

40 A Lua Posição da Lua às 20h 10m em São Paulo durante o mês de março/ Relativamente ao fundo do céu, a Lua move-se de Oste para Leste! A cada dia ela nasce com atraso de quase 1 hora. Simulação com Starry Night, Inc.

41 Mês Sinódico e Mês Sideral Mês sideral (27,321662d = 27d 7h 43m 12s): período orbital da Lua. Mês sinódico (29,530589d = 29d 12h 44m 3s): mês das lunações ou das fases da Lua (Nova-Nova, Cheia-Cheia, etc.). Essa diferença ocorre porque durante um mês sideral a Terra avançou cerca de 27 o em relação à posição anterior e a repetição da fase lunar esperada só ocorrerá 2, dias mais tarde

42 Eclipse lunar Eclipse Penumbral Lua passa pela penumbra Eclipse Parcial Lua passa parcialmente pela umbra Eclipse Total Lua passa totalmente pela umbra

43 Eclipse lunar Umbra

44 Eclipse lunar Sem atmosfera a luz solar propaga-se em linha reta, por isso a sombra lunar é bem delineada, encobrindo completamente o disco solar. Eclipse solar Lua Luz Eclipse lunar Terra A atmosfera terrestre refrata a luz solar, provocando um disco de sombra parcialmente iluminado. Por isso a Lua é vista durante um eclipse lunar. Ilustração fora de escala

45 Órbita lunar Eclipse PODE ocorrer Linha dos nodos Nova Cheia Órbita da Terra SOL Eclipse NÃO pode ocorrer Cheia Nova Linha dos nodos Linha dos nodos Nova Nova Eclipse PODE ocorrer Cheia Linha dos nodos Cheia Eclipse NÃO pode ocorrer

46 Período de Saros A periodicidade e a recorrência dos eclipses é governada pelo ciclo de Saros (já conhecido dos Caldeus), um período de ~ dias (18 anos, 10 ou 11 dias e 8 horas). Razão harmonia entre os períodos orbitais da Lua: Mês Sinódico (lunações)... 29,53059 dias = 29d 12h 44m Mês Dracônico (nodo a nodo)... 27,21222 dias = 27d 05h 06m Mês Anomalístico (perigeu a perigeu) dias = 27d 13h 19m O ciclo compreende 223 meses sinódicos 242 meses draconianos 239 meses anomalísticos.

47 Período de Saros Após cada Saros (18a 10d ou 11d e 8h) o eclipse se repete quase nas mesmas condições, porém com 8 horas de atrazo. Portanto, são necessários 3 saros para que os eclipses ocorram praticamente nas mesmas condições. Esse período é denominado exeligmos e vale 54 anos e 1 mês. Exemplo: o eclipse de 11 de junho de 1991, notável pela sua duração e visto no norte do Brasil, deverá ocorrer novamente em circunstâncias parecidas em 12 de agosto de 2045.

48 Eclipse solar sem eclipse eclipse parcial eclipse total Eclíptica: órbita da Terra, ou órbita aparente do Sol

49 Eclipse solar O percurso da sombra sobre a superfície terrestre de alguns eclipses solares são mostrados da imagem ao lado. Clique sobre a imagem abaixo para ver a animação. Sombra umbral da Lua Terra Órbita da Lua