Movimentos da Terra. Gastão B. Lima Neto Vera Jatenco-Pereira IAG/USP. Agradecimento ao Prof. Roberto Boczko pelo material cedido
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- Giovanni Vilalobos Neves
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1 Movimento aparente diurno e anual Sistemas geocêntrico e heliocêntrico Leis de Kepler Rotação e translação da Terra Definição de dia e ano Precessão e nutação Estações do ano Movimentos da Terra Gastão B. Lima Neto Vera Jatenco-Pereira IAG/USP Agradecimento ao Prof. Roberto Boczko pelo material cedido AGA semestre/2018
2 Até ao século XVII pensava-se que o universo era finito e que as estrelas estavam todas fixas, imóveis, na superfície de uma esfera: a Esfera Celeste. Gravura do livro de Camille Flammarion (1888) mostrando um homem da Idade Média procurando entender como funciona o universo. Só depois se começou a supor que havia mais mundos e que as estrelas estavam a diferente distâncias de nós.
3 Nascer do Sol e das estrelas Movimento diurno observado na direção do leste em fevereiro, em Ubatuba.
4 Os astros nascem no lado leste e se põem no lado oeste. Zênite PS Meio-dia Nascer L Movimento diurno N aparente do Sol Ocaso O Horizonte
5 Movimento aparente do Sol Movimento aparente dos astros frequência quotidiana. Interpretação? (1) movimento dos astros em torno da Terra?? (2) rotação da Terra?? Na antiguidade, a opção (1) era praticamente unânime. Egito antigo
6 Aristóteles (~320 a.c.) Sistema geocêntrico Busto de Aristóteles no museu do Louvre em Paris. Terra imóvel, no centro do universo. O Sol e os astros se movem em círculos ao redor da Terra. Quanto mais rápido o movimento aparente, mais próximo da Terra.
7 Eudoxo de Cnidus (~370 a.c.) Sistema geocêntrico Cnidus, hoje Tekir na Turquia Terra imóvel, no centro do universo. O Sol e os astros se movem em vários círculos ao redor da Terra: complexidade do movimento aparente do Sol, Lua e Planetas.
8 Eudoxo de Cnidus (~370 a.c.) Sistema geocêntrico Movimento aparente do Sol depende da estação do ano. Composição de movimentos para explicar as diferentes trajetórias ao longo do ano. início do inverno primavera ou outono verão Terra imóvel, no centro do universo. O Sol e os astros se movem em vários círculos ao redor da Terra: complexidade do movimento aparente do Sol, Lua e Planetas.
9 Sistema geocêntrico Movimento aparente dos planetas leste oeste Os planetas apresentam movimento direto em relação às estrelas(de oeste para leste) na maior parte do tempo, mas também apresentam movimento retrógrado (de leste para oeste).
10 Sistema geocêntrico Movimento aparente dos planetas: exemplo de Marte / / Castor Pollux Gemini trajetória de Marte h Denebola 11 h Leo 13/ / Regulus Cancer 11/ h 9 h 8 h Procyon 7 h Alhena Via Láctea Betelgeuse 6 h Orion Mintaka Alnilam Alnitak Note que o planeta está mais brilhante e maior no meio da laçada. Os planetas apresentam movimento direto em relação às estrelas(de oeste para leste) na maior parte do tempo, mas também apresentam movimento retrógrado (de leste para oeste).
11 Sistema geocêntrico Apolônio (~230 a.c.); Hiparco (~140 a.c.); Ptolomeu (~130 d.c.) Terra imóvel, no centro do universo. O Sol e os astros se movem em vários círculos ao redor da Terra: complexidade do movimento aparente dos astros: Teoria dos epiciclos.
12 Aristarco (~260 a.c.) A Terra se move? Universo heliocêntrico. A Terra se move em torno do Sol. Nicolau Copérnico ( ) Órbitas circulares em torno do Sol (1543).
13 A Terra se move? Giordano Bruno ( ) Universo infinito, heliocêntrico. Queimado pela inquisição. Galileu Galilei ( ) Primeira observação com luneta. Epur si muove. Quase queimado pela inquisição.
14 Geocêntrico Heliocêntrico Com sua luneta Galileu observa as fases de Vênus. Não é isto que observamos!
15 Geocêntrico Heliocêntrico Movimento retrógrado dos planetas: explicação geocêntrica (sem epiciclos)
16 Tycho Brahe (~ 1590) Heliocentrismo observações detalhadas do movimento dos planetas, em particular de Marte (mas acreditava no universo geocêntrico). Johannes Kepler (1609) Nesta mesma época, Galileu começou a observar com uma luneta. Utiliza dados de Tycho Brahe. Inicialmente acredita no universo geocêntrico, mas adota a visão heliocêntrica devido à sua própria análise.
17 Johannes Kepler 3 leis empíricas dos movimentos planetários (entre ): Heliocentrismo (1) Os planetas se movem em elipses, com o Sol em um dos focos; (2) A linha que liga o Sol a um dado planeta varre áreas iguais em tempos iguais; (3) O quadrado da razão dos períodos de translação de 2 planetas é igual ao cubo da razão entre as distâncias dos planetas ao Sol,. Explicadas pela teoria da gravitação de Newton (1687). Créditos: Dr. Michael Gallis, Penn State Schuylkill
18 Rotação da Terra Norte Oeste Leste Sol Sul O dia claro e a noite são resultados do movimento de rotação da Terra em torno de seu eixo de rotação. Corresponde ao movimento aparente diurno dos astros, de leste p/ oeste. Período de rotação: tempo que leva para girar 360 graus (uma volta completa) em relação às estrelas é de 23h56m04s.
19 Movimento noturno aparente olhando ao Sul 20 horas 22 horas 24 horas Polo Sul celeste Sul Leste Oeste
20 Movimento noturno aparente olhando ao Norte desde o Hemisfério Sul 24 horas 20 horas 22 horas Leão Norte Oeste Leste
21 Outras evidências da rotação da Terra Se a Terra não girasse teríamos a invariabilidade do plano de oscilação de um pêndulo. 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, em um referencial definido pelas estrelas fixas.
22 Outras evidências da rotação da Terra Pêndulo de Léon Foucault ( ), Paris 1851 Plano de oscilação se desloca durante um dia. Se a Terra não girasse, o plano de oscilação do pêndulo permaneceria imóvel. Esta experiência não funciona no equador terrestre. Nos polos, o plano de oscilação daria uma volta completa em um dia. Panthéon de Paris
23 Outras evidências da rotação da Terra Achatamento da Terra A Terra (e o Sol, os Planetas ) se comportam em grande escala como um fluido. A rotação provoca um aumento do diâmetro equatorial em relação ao diâmetro polar. Na Terra, a razão entre estes diâmetros é 0,997 (21km de diferença entre estes diâmetros).
24 Translação da Terra em torno do Sol Eclíptica Sol Plano da eclíptica Plano da Eclíptica 23,5º Eixo de rotação Afélio Periélio
25 Translação da Terra Movimento aparente do Sol entre fevereiro e maio. Movimento aparente do Sol ao longo da eclíptica. (note que há outros astros em movimento em relação às estrelas).
26 Ofiúco Translação da Terra Scorpius 24/03/ /03/ /03/2022 Lua Escorpião Ofiúco Escorpião Ofiúco Escorpião Ofiúco 27/03/2022 Escorpião Lua Eclíptica Sagitário Eclíptica Sagitário Eclíptica Sagitário Lua Eclíptica Sagitário Aquila Aquila Aquila Aquila Lua Marte Vênus Capricórnio Saturno Marte Vênus Capricórnio Saturno Marte Vênus Capricórnio Saturno Marte Vênus Capricórnio Saturno Pégasso Aquário Pégasso Aquário Pégasso Aquário Pégasso Aquário Peixes Leste Júpiter Mercúrio Peixes Leste Júpiter Mercúrio Imagens feitas para o mesmo horário (5h) em 4 dias consecutivos. As estrelas nascem ~4 min mais cedo cada dia (repare nas constelações próximas do horizonte e da borda superior da imagem). Peixes Leste Júpiter Mercúrio Leste Peixes Júpiter Mercúrio
27 Motivo das Estações Sol Verão Inverno Sol Inverno Inclinação do eixo de rotação. Sol Primavera ou Outono Verão A distância Terra Sol não é responsável pelas estações do ano. Outono ou Primavera
28 Equador e Trópicos Solstício de Verão no Hemisfério Sul
29 valores médios válidos por alguns séculos em torno do ano 2000 Estações do ano Em um ano o eixo da Terra é praticamente imóvel O principal efeito da variação da distância Terra Sol (órbita elíptica) é que as estações do ano não têm todas exatamente a mesma duração (hemisfério Sul)
30 Ponto Vernal ( γ ): intersecção da Eclíptica com o Equador Celeste no início do outono no hemisfério sul PN Meridiano principal Polo norte celeste M Equador celeste Eclíptica Movimento anual aparente do Sol Polo sul celeste solstício γ Equador equinócio
31 Translação da Terra Perseus junho Touro 4h maio Outono Verão Primavera Inverno Áries Peixes 2h abril março Aquário Pegasus fevereiro Capricórnio Via Láctea Aquila janeiro Sagitário Hercules Ophiuchus dezembro Bootes Libra Escorpião Virgo novembro outubro Leo setembro Gemeos Cancer agosto julho Via Láctea Cão Maior 0h 22h 20h 18h 16h 14h 12h 10h 8h 6h Movimento aparente do Sol ao longo da eclíptica: 12 Constelações do zodíaco e Ophiuchus (ou Ofiúco).
32 1 precessão Translação da Terra: Ano 2 sentido da translação 1 ano trópico Sol 1 ano sideral estrelas fixas Ano sideral: 365d 6h 9m 10s em relação às estrelas Ano trópico: 365d 5h 48m 45s em relação às estações do ano (ponto vernal) Diferença vem do movimento do ponto vernal: Precessão
33 Precessão do equinócio precessão rotação Precessão é causada por uma força externa (torque) em um corpo em rotação. O eixo de rotação gira em torno do eixo de precessão Na Terra atuam forças externas, principalmente do Sol e da Lua
34 Precessão do equinócio Precessão é causada por uma força externa (torque) em um corpo em rotação. O eixo de rotação gira em torno do eixo da eclíptica. Na Terra atuam forças externas, principalmente do Sol e da Lua
35 Precessão do equinócio O eixo de rotação da Terra percorre um círculo em ~ anos. Efeito descoberto por Hiparco em ~ 140 a.c. Hemisfério Sul
36 Precessão do equinócio Hemisfério Norte Hoje, o eixo da Terra aponta quase diretamente para a Estrela Polar (Polaris); Daqui ~ 12 mil anos, apontará para a estrela Vega.
37 $ # ( "! Precessão do Equinócio ' # ' $ ( "
38 polo da eclíptica nutação precessão polo norte celeste Nutação ε eclíptica equador celeste Causado pela ação do Sol e, principalmente, da Lua; Pequena amplitude (segundos de arco) e período de ~ 18,6 anos; Descoberto em 1747 por James Bradley.
39 Principais movimentos da Terra Rotação dia (24h, em relação ao Sol) Translação em torno do Sol ano (365,2422 dias) Precessão do eixo precessão do equinócio (26 mil anos) Nutação oscilação do eixo de rotação (18,6 anos)
40 Referências /astroposicao.html
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