Mini-Curso de Astronomia do Museu do Eclipse

Transcrição

1 Bem vindos Mini-Curso de Astronomia do Museu do Eclipse 6 a Semana Nacional dos Museus Maio de 2008 Prof. Emerson F. de Almeida

2 Uma Breve Historia da Astronomia Antigo (antes de 500 AC) Egipcios, Babilonicos, Maias, Incas, Chineses Antiguidade Classica (500 AC DC) Gregos, Romanos: Platão, Aristoteles, Ptolomeu Idade Média Ocidental ( DC) Astronomos Arabes Renacensa ( DC) Copernico Barroco ( DC) Brahe, Kepler, Galilei, Newton

3 Astronomia Antiga Stonehenge, Inglaterra Piramides de Gize próximas ao Cairo, Egito

4 Os Babilonios Fizeram medidas sistematicas antes de 2000 AC Em torno de ~ AC O estado da suporte para construção de calendarios e astrologia Compilaram os primeiros catalogos estelares e iniciaram registros do movimento dos planetas. Eram capazes de fazer previsões de eclipses solares e lunares Talvez tenham inventado a astronomia.

5 Os gregos Platão (428 AC) Introduz a esfera celeste. As estrelas são fixas em uma esfera que gira em torno da Terra. Introduz o conceito de orbitas circulares perfeitas. Valoriza a teoria em detrimento da observação.

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7 Os Gregos Aristoteles ( AC) Argumentou que os planetas moven-se em esferas em torno da Terra ( modelo geocentrico ). Argumenta que a Terra é uma esfera baseado na forma de sua sombra durante eclipses lunares. Aristarco ( AC) Tentou medir a distância relativa e os tamanhos do Sol e da Lua. Propõem, quase 2000 anos antes de Copernico, que todos os planetas orbitam o Sol, incluindo a Terra ( modelo heliocentrico ).

8 Os Gregos Eratostenes (cerca de 276 AC) Mede o Raio da Terra com um erro de quase 20% Luz do Sol

9 Os Gregos Hiparco (~190 AC) Seu catalogo de estrelas é a referência padrão por dezesseis seculos! Introduz coordenadas para a esfera celeste: Declinação (dec) Ascensão reta (RA) (analogas a latitude e longitude, respectivamente)

10 Ptolomeu (~140 DC) Estabelece um modelo geocentrico completo Domina o pensamento sobre a estrutura do universo durante a idade média ocidental. A Ideia Mais duradoura ( e errada) A teoria dura mais de 1000 anos Principal trabalho: Almagesto

11 Movimento Retrogrado

12 Epiciclos Eram a explanação de Ptolomeu para o movimento retrogrado. Havia a necessidade de cerca de 40(!) epiciclos para explicar todas as observações. Era uma teoria coomplicada.

13 O panorama Medieval Europeu Dominio da Igreja Catolica apostolica Romana 1000 anos de relativa estagnação Pesquisa experimental foi grandemente reduzida. Para responder qualquer questão: Estude a Biblia ou Aristoteles!

14 O panorama da Renascensa Invenção da imprensa (1450) por Gutenberg Livros se tornam mais disponíveis! (pense: Manuscritos versus Amazon.com) Fim do dominio da igreja catolica apostolica romana. Volta as raizes (renascimento) Estudo dos astronômos arabes Movimento intelectual.

15 Nicolau Copernico ( ) Redescobre o modelo heliocentrico de Aristarco. Planetas moven-se em circulos Precisa de 48(!!) epiciclos para explicar as diferentes velocidades dos planetas Não era mais acurado que o de Ptolomeu. Principal trabalho : De Revolutionibus Orbium Celestium (publicado postumamente)

16 A explicação heliocentrica para o movimento retrogrado dos planetas

17 O Metodo Cientifico Sistematizado por Francis Bacon, Descartes e Galileo entre os séculos 15 e 17. Não é o unico metodo de conhecimento mas era o de maior sucesso Um metodo de se obter conclusões que são independentes do individuo Conclusões são baseadas em observações. Indução Teoria observações Dedução experimento predições

18 Rene Descartes O Racionalista Descreveu o metodo para fazer ciência. Conhecido pelo seu dualismo mentecorpo. Principais trabalhos: Discourse (1637) [ Discours de la méthode pour bien conduire sa raison et chercher la vérité dans les sciences, Discussão do metodo para o raciocinio correto e para a busca da verdade nas.] Meditatções sobre a primeira filosofia(1641) Rene Descartes ( )

19 O Discurso de Rene Descartes Descreve o methodo para fazer ciência De uma maneira muito rigida (veja a baixo). Pontos pricipais: Ciência deve ser baseada em um raciocinio correto (logico) Ciência pode ser formulada em linguagem matematica.

20 Um Exemplo Classico Aristoteles observa que durante um eclipse lunar a sombra da terra na Lua é curvada. Ele acreditaque ela é curvada para todos os eclipses. Uma hipotese para explicar isso: A terra é arredondada. Uma predição desta teoria é que a localização das estrelas no ceu deve ser diferente para observadores em diferentes latitudes. Isso é confirmado por observações adicionais Um exemplo. A estrela Canopus é visivel no Egito mas não mais ao norte.

21 Teorias cientificas Podem ser falseaveis. A teoria pode falhar de algum modo. Deve fazer predições. Quanto mais melhor! Teorias que são muito bem testadas e tem uma larga aplicabilidade passam a ser conhecidas como Leis da natureza Sempre sujeitas a revisão ou modificação. Navalha de Occam.

22 Realizando Experimentos Experimentos devem ser repetitiveis o que requer cuidadoso controle sobre todas as variáveis Possíveis resultados de um experimento: O experimento deve dar suporte a teoria. Continuamos a fazer predições e a testa-la O experimento pode falsificar a teoria. Precisamos deuma nova teoria que explique os dados originais e os resultados do novo experimento Se não podemos fazer qualquer experimento para testar a teoria, ela não pode ser provada; isso pode indicar que ela é falsa.

23 O Panorama Barroco Nos anos 1600 o pensamento da contra reforma, da igreja catolica torna-se mais rigoroso. G. BRUNO (Italiano; 1548) propõem que o Sol é somente uma estrela em meio a um número infinito delas queimado na fogueira da inquisição pela acusação de heresia em 1600 Guerra dos 30 anos ( ) por motivos religiosos. Novas invenções: telescopio, bomba de ar, etc.

24 Tycho Brahe O Registrador de dados Catalogou a posição dos planetas em Uraniborg e Praga Trabalhou sem telescopios. Seus dados eram dez vezes mais acurados do que os anteriores. Tycho Brahe ( )

25 Tycho Brahe Faz registro detalhados e acurados (1-2 de acuracia) das posições de estrelas e planetas em um período de 20 anos. Sua pesquisa custou algo em torno de 5-10% do PIB da Dinamarca. Ele mostra que cometas e estrelas novas são eventos extralunares, contrário a Aristoteles. Mostra que as estrelas podem mudar (Supernova de 1572) Tycho Brahe abservado

26 Johannes Kepler O Fenomenologista Questão chave: Como estas coisas acontecem? Principais trabalhos: Harmonices Mundi (1619) Rudolphian Tables (1612) Astronomia Nova Dioptrice Johannes Kepler ( )

27 Kepler s Beginnings Astrologo e Mistico Tentou encontar harmonias nos ceus. Tentou explicar as distâncias dos cinco planetas conhecidos através da proporção de cinco esferas repousando em cinco corpos matematicos ( os solidos perfeitos). pre-cientifico

28 Johannes Kepler Manuscrito: tentando desvendar o misterio da órbita de Marte

29 Primeira Lei de Kepler As órbitas dos planetas são elipses, com o Sol em um dos focos da elipse.

30 Elipses a = eixo semimaior ; e = exentricidade

31 Seções Conicas do livro de Edmund Halley(1710)

32 Segunda lei de Kepler Uma linha imaginaria conecta o Sol e um planta varre áreas iguais em tempos iguais.

33 Terceira Lei de Kepler O quadrado do periodo orbital do planeta [e proporcional ao cubo de seu eixo semi-maior: P 2 a 3 a P Planet Orbital EixoSemi-Major Periodo Orbital Exentricidade P 2 /a 3 Mercurio Venus Tarra Marte Jupiter Saturno Urano Netuno Plutão (U.A.) (Anos da Terra)

34 Galileo Galilei O Experimentalista Preferiu fazer experimentos (queda dos corpos) do que estudar Aristoteles. Principais trabalhos Siderius Nuntius (1610) Dialogo concernente aos dois sistemas maximos do mundo, ptolomaico e copernicano (1632) O ultimo discute Copernico versus Ptolomeu foi banido pela igreja catolica (1633) Revogado pelo papa em 1992 ( )

35 Siderius Nuntius (1610) Dialogo (1632)

36 Galileo Galilei ( ) Realizou observações astronomicas que contradizem Aristoteles: Observou montanhas na Lua, sugerindo que a Terra não é única Manchas solares; sugerem que os corpos celestes não são perfeitos e podem mudar Observou quatro luas em Jupiter; mostrando que nem todos os corpos orbitam a Terra. Observou as fases de Venus (e a correlação de tammanbo aparente e a fase); evidencia de que Venus orbita o Sol Tambem observou que Saturno tem aneis A Via-lactea e feita de estrelas

37 Fases de Venus Heliocentrico (observado) Geocentrico (não observado)

38 Isaac Newton O Teorico Questão chave: Por quê estas coisas estão acontecendo? Inventou o Calculo Diferencial e Integral (calculo das fluxões) e a Física enquanto estava de licença da universidade. Suas tres leis do movimento, Juntamente com a Lei da Gravitação Universal, explicam as tres leis de Kepler (e muitas outras coisas!) Isaac Newton ( )

39 Isaac Newton ( ) Principais trabalhos: Principia (1687) [: Philosophiae naturalis principia mathematica] Opticks (1704) Maiores descobertas: Os tres axiomas do movimento Gravitação Universal

40 Lei da Gravitação Universal M Terra M homem R F = G M homem 2 R M Terra

41 Movimento Orbital

42 O Canhão em um Experimento de pensamento ets/newt/newtmtn.html

43 Fim deste Tópico