Bem vindos Mini-Curso de Astronomia do Museu do Eclipse 6 a Semana Nacional dos Museus Maio de 2008 Prof. Emerson F. de Almeida
Uma Breve Historia da Astronomia Antigo (antes de 500 AC) Egipcios, Babilonicos, Maias, Incas, Chineses Antiguidade Classica (500 AC - 500 DC) Gregos, Romanos: Platão, Aristoteles, Ptolomeu Idade Média Ocidental (500-1450 DC) Astronomos Arabes Renacensa (1450-1550 DC) Copernico Barroco (1550-1700 DC) Brahe, Kepler, Galilei, Newton
Astronomia Antiga Stonehenge, Inglaterra Piramides de Gize próximas ao Cairo, Egito
Os Babilonios Fizeram medidas sistematicas antes de 2000 AC Em torno de ~ 800 400 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.
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.
Os Gregos Aristoteles (384 322 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 (310 230 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 ).
Os Gregos Eratostenes (cerca de 276 AC) Mede o Raio da Terra com um erro de quase 20% Luz do Sol
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)
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
Movimento Retrogrado
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.
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!
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.
Nicolau Copernico (1473 1543) 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)
A explicação heliocentrica para o movimento retrogrado dos planetas
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
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 (1596-1650)
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.
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.
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.
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.
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 (1618-1648) por motivos religiosos. Novas invenções: telescopio, bomba de ar, etc.
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 (1546 1601)
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
Johannes Kepler O Fenomenologista Questão chave: Como estas coisas acontecem? Principais trabalhos: Harmonices Mundi (1619) Rudolphian Tables (1612) Astronomia Nova Dioptrice Johannes Kepler (1571 1630)
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
Johannes Kepler Manuscrito: tentando desvendar o misterio da órbita de Marte
Primeira Lei de Kepler As órbitas dos planetas são elipses, com o Sol em um dos focos da elipse.
Elipses a = eixo semimaior ; e = exentricidade
Seções Conicas do livro de Edmund Halley(1710)
Segunda lei de Kepler Uma linha imaginaria conecta o Sol e um planta varre áreas iguais em tempos iguais.
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 0.387 0.241 0.206 1.002 Venus 0.723 0.615 0.007 1.001 Tarra 1.000 1.000 0.017 1.000 Marte 1.524 1.881 0.093 1.000 Jupiter 5.203 11.86 0.048 0.999 Saturno 9.539 29.46 0.056 1.000 Urano 19.19 84.01 0.046 0.999 Netuno 30.06 164.8 0.010 1.000 Plutão 39.53 248.6 0.248 1.001 (U.A.) (Anos da Terra)
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 (1564 1642)
Siderius Nuntius (1610) Dialogo (1632)
Galileo Galilei (1564 1642) 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
Fases de Venus Heliocentrico (observado) Geocentrico (não observado)
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 (1642 1727)
Isaac Newton (1642 1727) Principais trabalhos: Principia (1687) [: Philosophiae naturalis principia mathematica] Opticks (1704) Maiores descobertas: Os tres axiomas do movimento Gravitação Universal
Lei da Gravitação Universal M Terra M homem R F = G M homem 2 R M Terra
Movimento Orbital
O Canhão em um Experimento de pensamento http://www.phys.virginia.edu/classes/109n/more_stuff/appl ets/newt/newtmtn.html
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