Galileu e as primeiras descobertas com um telescópio Guião para Stellarium Carlos Brás 14-11-2011
Galileu e as primeiras descobertas com um telescópio Esta é uma actividade com recurso ao Stellarium. Deve ler primeiro cada um dos pontos até ao fim e só depois proceder como é indicado. Introdução Iniciemos esta viagem com a imagem que os antigos tinham do Universo. Debaxo deste grande Firmamento, Vês o céu de Saturno, Deus antigo; Júpiter logo faz o movimento, E Marte abaxo, bélico inimigo; O claro Olho do céu, no quarto assento, E Vénus, que os amores traz consigo; Mercúrio, de eloquência soberana; Com três rostos, debaxo vai Diana Os Lusíadas, Canto Décimo, 89, Camões (c. de 1524-1580). A deusa Tétis mostra o universo a Vasco da Gama. O modelo descrito é o de Ptolomeu, visto de fora para dentro. No modelo geocêntrico de Ptolomeu(140AC), a Terra estava situada no centro do Universo e os astros giravam em torno dela, em movimento circular, presos a esferas transparentes de centro na Terra. Estas esferas etéreas de Ptolomeu, que na Idade Média se julgava serem feitas de cristal, são a razão por que ainda falamos na música das esferas e no sétimo céu. Existiam uma esfera ou céu para a Lua, outras para Mercúrio, para Vénus, para o Sol, para Marte, para Júpiter e para Saturno. A esfera mais excêntrica era a das estrelas, chamada Primum Mobile (a primeira que se move) porque, impelida pelo amor divino, era ela a origem do movimento de todas as outras esferas. O modelo geocêntrico tornou-se muito popular. Foi adoptado pela religião cristã e publicitado Ilustração 1Michelangelo Cactani, La Materia della Divina Comedia di Dante Aliguieri, 1855. Na Divina Comédia de Dante (1265-1321), o Inferno encontra-se no interior da Terra. A alma, no seu caminho para Deus, deve subir através do Purgatório, das nove esferas dos planetas, das estrelas e da esfera de cristal, até chegar ao Paraíso. Página 2 de 7
por teólogos, filósofos, escritores e muitas foram as fantasias criadas a partir dele. Apoiado pela Igreja durante toda a Idade Média, o modelo de Ptolomeu impediu o progresso da astronomia durante mais de um milénio. Somente em 1543, 1800 anos depois de Aristarco de Samos (300AC), o primeiro a colocar a o Sol no centro, Copérnico apresentou esta teoria na sua obra De Revolutionibus Orbium Coelestium. Anos mais tarde, Galileu e Bruno viriam a ter graves problemas com a Inquisição precisamente por também adoptarem este modelo heliocêntrico. Galileu, com a sua luneta, observou o que até então permanecia inobservável. Com as suas observações e conclusões abalou de forma irreversível a concepção que existia do Universo. Abra e configure o programa de acordo com as instruções. Acerte a hora para cerca das 5h00 da manhã (Janela de configuração do menu do lado esquerdo do ecrã ver instruções) Movimento retrógrado dos planetas Os planetas eram para os antigos estrelas errantes, pois eram pontos luminosos que não acompanhavam o movimento da esfera celeste como todas as outras estrelas. Os seus movimentos eram por vezes retrógrados o que era interpretado como mau presságio. Este movimento era explicado através de epiciclos no modelo geocêntrico. Ilustração 2Para que o modelo estivesse de acordo com o que era observado considerava-se que cada planeta se movia, não directamente sobre uma circunferência, mas antes sobre uma circunferência menor cujo centro se movia uniformemente sobre uma circunferência maior (deferente) Página 3 de 7
1. Para a observação deste movimento vamos escolher o planeta Vénus. É um planeta com um tamanho semelhante ao da Terra, mas com temperaturas à sua superfície superiores às encontradas em Mercúrio, que está mais próximo do Sol. A espessa atmosfera é composta por ácido sulfúrico e dióxido de carbono. Esta atmosfera é responsável pelo efeito de estufa e consequentemente pelas elevadas temperaturas. É um planeta já cartografado pelas sondas espaciais e revela uma superfície relativamente plana. Apresenta a orbita mais circular entre todos os planetas e é conhecido desde a antiguidade. É o mais brilhante astro depois do Sol e da Lua. Vire-se a ESTE (E) usando as setas do teclado e assegure-se que pode ver uma linha vermelha (Eclíptica) use a Tecla 4; assim como o equador celeste representado por uma linha vermelha use a Tecla 5. Acelere o tempo (carregue na Tecla L 3 vezes) e espere que o Sol nasça. Perto dele aparecerá Vénus também conhecido por a estrela da manhã. Logo que surja carregue na Tecla K. 2. Seleccione o planeta com o rato e carregue na barra de espaços para o centrar no ecrã e volte a acelerar o tempo -Tecla L 3X. Verá o ponteiro que indica a posição do planeta seguir o Sol de perto até este começar desaparecer no horizonte. Nessa altura poderá observar o brilho do planeta aumentar, ficando assim visível. O planeta apenas é visível pela manhã ou pela tarde, quando a luz do Sol já é fraca. 3. Vamos agora simplificar a observação: elimine a perturbação causada pela luz do Sol Tecla A; carregue na Tecla Enter para passar a observar o céu no modo equatorial. A linha azul deverá ficar horizontal; elimine o horizonte Tecla G ; carregue na Tecla K 4. Irá agora observar o movimento do planeta e os períodos em que este é retrógrado. Observe o movimento do planeta em função do Sol. Deverão estar activas as constelações para melhor observar o movimento Tecla C Acelere o tempo com a Tecla L (6 vezes). O planeta deve estar seleccionado e centrado no ecrã. 5. Carregue agora na Tecla P- esta tecla controla os indicadores dos planetas. Carregue nela até visualizar as trajectórias dos planetas. Página 4 de 7
Percorra a eclíptica (linha vermelha) e repare nas diferentes trajectórias dos planetas quando observadas da Terra (use as setas do teclado). Irá verificar que todos os planetas, assim como a Lua se encontram próximos desta. Depois de terminar a observação, carregue novamente na Tecla P de modo a apenas aparecer um círculo indicador da posição dos planetas e na Tecla K. As fases de Vénus Esta actividade é a continuação da anterior. Pressupõe que o planetário se encontra no modo equatorial (linha azul horizontal - use a Tecla Enter); sem horizonte (Tecla G); sem que a luz do Sol perturbe a observação (Tecla A) 1. Procure agora o planeta Vénus e seleccione-o com o botão esquerdo do rato seguidamente carregue na barra de espaços. Amplie o planeta até o campo de visão se situar perto dos 0,07º: Use PgUp e PgDn para controlar a ampliação (Zoom +/-) respectivamente Na parte superior direita do ecrã aparece uma indicação do valor do campo de visão (field of view fov, que deverá apresentar um valor aproximado de fov=0,06º 2. Agora pode apreciar de perto o Planeta. Observe com atenção as fases do planeta e o seu movimento de rotação. Vamos acelerar o tempo, desta forma não teremos de esperar cerca de 224 dias, que é o tempo que leva a orbitar o Sol. Acelere o tempo (Tecla L, 6 vezes) Repare no Tamanho do planeta e nas fases que apresenta. Interprete o que vê. Procure fazer um esquema da posição de Vénus relativamente à Terra. Quando está mais próximo da Terra? Pode incluir o Sol no seu esquema, posicionando a Terra e Vénus de modo a explicar as fases do planeta. Repare que Vénus apresenta sempre a mesma face para a Terra. Página 5 de 7
3. Galileu, ao observar as fases de Vénus e respectivo tamanho, concluiu que esta era uma evidência de que o Sol estava no centro do sistema solar. Se fosse a Terra o que estava a observar não era possível. Ilustração 3 Na figura da esquerda está representado o sistema geocêntrico com a Terra no centro e Vénus em várias posições do epiciclo. Na figura da direita pode-se observar o sistema heliocêntrico, com a Terra a ocupar a sua posição logo a seguir a Vénus. Em ambas podemos ver como o sol iluminaria Vénus nas suas diferentes posições. Apenas na figura da direita se compreende que Vénus esteja em fase cheia quando está mais afastado da Terra ( e portanto mais pequeno) e que apresente fase nova quando está mais perto ( e portanto maior). 4. Esta era uma forte machadada no Geocentrismo e em muitas outras ideias dos seus defensores. Galileu demonstrou pelo uso sistemático do telescópio, que os braços da Via Láctea se resolviam em milhões de estrelas; Demonstrou que os planetas não eram esferas perfeitas. Ao descobrir quatro satélites de Júpiter, Galileu demonstrou que o Geocentrismo não era válido, já que não existia um único centro do Universo. 5. Uma dessas polémicas observações foi da Lua, das suas crateras, vales, mares (marias) e montanhas. Galileu chegou mesmo a determinar, em alguns casos, a sua altura que chegavam aos 12 Km. Afinal a Lua não era uma esfera perfeita. Carregue na Tecla K tempo passa a decorrer normalmente. Seleccione a Lua (com o rato+ barra de espaços) Amplie a imagem (PgUP/PgDn) e observe os pormenores da Lua tal como Galileu o fez. Para ter uma ideia da ampliação usada por Galileu pode ampliar até obter um valor de fov=5º. Pode ler o fov (field of view) no canto superior direito Página 6 de 7
6. Pode agora aproveitar e apreciar as fases da Lua de uma forma única e só possível com um planetário. Coloque o campo de visão perto dos 70º (use PgDn/PgUp) Acelere o tempo (Tecla L cerca de 6x) e poderá ver como as fases da Lua evoluem relativamente ao Sol. Amplie a imagem e coloque o fov=5º. Poderá verificar que a Lua apresenta sempre a mesma face voltada para a Terra. Isto acontece por o período de rotação coincidir com o de orbita. 7. Observe agora os satélites de Júpiter, tal como o fez Galileu. Procure o planeta, seleccione-o e centre-o no ecrã. Amplie a imagem até obter um fov de 1º Carregue na Tecla K (tempo decorre normalmente) Para seleccionar e centrar (botão esquerdo do rato+barra de espaços) Amplie com a Tecla PgUP até obter um valor aproximado de fov= 1º Caso os círculos indicadores de planetas estejam a perturbar, carregue na Tecla P várias vezes até desaparecerem. Deverá poder observar os satélites de Júpiter a orbitar à sua volta. Amplie mais um pouco até obter uma imagem nítida do planeta e poderá observar o seu movimento de rotação. Fim A observação de outros planetas é igualmente interessante, nomeadamente de Júpiter com os seus anéis, cuja inclinação vista da Terra varia. Experimente. Informações e imagens provenientes de: http://www.portaldoastronomo.org/tema_19_1.php http://artsci.shu.edu/physics/1007/historylv.html Página 7 de 7