Departamento de Astronomia | Departamento de Astronomia ...picazzio/aga210/apresentacao/...(HERÁCLITO DE ÉFESO – Grécia, 520-460 a.C.) Astro 1010, Introduction to Astronomy, Aigen

INTRODUÇÃO À ASTRONOMIA(AGA210)

Introdução

Enos Picazzio

IAGUSP

1o. Sem/ 2006

Astronomia

¬ O que há no espaço próximo e longínquo?

¬ Quão grande é o universo?

¬ Ele tem limite?

¬ Ele surgiu ou sempre existiu?

¬ Se surgiu, foi quando? Como aconteceu? Terá um fim?

¬ Existe vida além da nossa?

Astro 1010, Introduction to Astronomy, Aigen Li, (Univ. Missouri, 20 January 2006)

Astronomia

É apenas uma das ciências exatas, provavelmente a que converge as demais.

Mas:¬ O que é ciência? (e o que não é?)¬ Ela pode descobrir a “verdade”?


CIÊNCIA tem método e critérios específicos (regras de jogo) que nem sempre são aceitas por outras correntes pensantes, analíticas, filosóficas.

Muitos termos científicos são utilizados corriqueiramente, porém com significados distintos e, por vezes, confusos. Exemplos: magnetismo, força, energia ...

Nossa discussão ficará restrita à Ciência Moderna, fundada por Galileu Galilei: “o objetivo da ciência não são as essências metafísicas das coisas, e sim os fenômenos naturais, experimentalmente provados e matematicamente conexos”.

Quais são os passos no Método Científico?

Métodos científicos

1. Definição do problema: o que estamos tentando decifrar?

2. Coleta de dados: experimentos para ver o que acontece.

3. Teorização: tentar explicar o que vemos; a boa teoria deve prever fatos.

4. Testar a hipótese: voltar ao passo 2 para ver se a previsão é correta.


Verdade Científica

• Repetir os passos anteriores exaustiva e continuamente.

• Não temos condições de provar a verdade, mas conseguimos provar a inverdade (o falso).

• A verdade de hoje pode ser a inverdade de amanhã. • Assim é construído o conhecimento científico.

NADA É ETERNO, EXCETO A MUDANÇA(HERÁCLITO DE ÉFESO – Grécia, 520-460 a.C.)


É possível elaborar experimentos perfeitos? Podemos executar medidas perfeitas?

⇒⇒ NÃO

Então, sempre haverá espaço para a dúvida!

Isto significa que na realidade não sabemos nada?

Verdade Científica


Em alguns casos, temos teorias que prevêm com alto grau de precisão o resultado de um experimento, por melhores que sejam nossas medidas.

Exemplo: sabemos que a gravidade atrai, e que a fórmula para a gravitação atua com enorme precisão!

Verdade Científica


Imprecisão CientíficaEntretanto, outras teorias (como a previsão

meteorológica e o aquecimento global) ainda falham.

Em alguns casos “conhecimentos não científicos” podem ajudar. Exemplo: o comportamente atípico dos animais antes da ocorrência de um terremoto. Isto já evitou catástrofes.

Mesmo assim, é necessário cautela para se acreditar nesses “conhecimentos” até que sejam exautivamente testados e, quem sabe, compreendidos.


Astronomia

É a ciência que descreve os corpos celestes* de acordo com seus locais, tamanhos, movimentos, constituições, e evoluções.

* celestial é sinonimia de divino, sobrenatural

Ramos da AstronomiaAstronomia Fundamental ou Astrometria• posição, movimento e sistema de referência

Astronomia Dinâmica ou Mecânica Celeste• dinâmica dos movimentos

Astrofísica• propriedades físicas dos objetos• inclui: radioastronomia, astronomia no infravermelho, em

raios-X, altas energias, etc.– novos ramos: astronomia dos neutrinos, raios cósmicos e astronomia de

ondas gravitacionais

• Em ciência usamos números muito grandes (MACRO) e muito pequenos (MICRO):

•• MUITO GRANDESMUITO GRANDES

– por exemplo, a massa do Sol:2 bilhões de bilhão de bilhão de toneladas!2.000.000.000.000.000.000.000.000.000 ton

1 mil = 10001 milhão = 1000 mil = 1 000 0001 billion = 1000 milhão = 1 000 000 000

• Usando potências de dez:– 1 mil = 1000 = 103

– 1 milhão = 1.000.000 = 106

– massa do Sol = 2 x 1027 ton

Potências de Dez


Potências de Dez100 = 1

101 = 10

102 = 10 x 10 = 100

103 = 10 x 10 x 10 = 1000 ...................................... MIL

104 = 10 x 10 x 10 x 10 = 10.000

105 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 100.000

106 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 1.000.000 ......... MILHÃO

109 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 =

= 1.000.000.000 .................................................... BILHÃO


• Em ciência usamos números muito grandes (MACRO) e muito pequenos (MICRO):

•• MUITO PEQUENOSMUITO PEQUENOS

– raio de um átomo é cerca de:1 décimo de bilhonésimo de metro1/10.000.000.000 m0.0000000001 m

• Usando potências de dez:– 1 milhonésimo = 1/1.000.000 = 10-6

– raio de um átomo = 10-10m

Potências de Dez


100 = 1 = 1

10-1 = 1/10 = 0,1 101 = 10

10-2 = 1/100 = 0,01 102 = 100

10-3 = 1/1000 = 0,001 103 =1000

10-4 = 1/10.000 = 0,0001 104 = 10.000

10-5 = 1/100.000 = 0,00001 105 = 100.000

10-6 = 1/1.000.000 = 0,000001 106 = 1.000.000

Potências de Dez


Sistema Métrico

• Medidas: DimensãoDimensão

– Distância: metro [L][L]

– Tempo: segundo [T][T]

– Massa: kg [M][M]

• Distância:– 1km = 1000 m – 1m = 100 cm = 1000 mm

• Massa:– 1kg = 1000g


Unidades Métricas1ng = 1 nanograma = 10-9g = 1 bilhonésimo de grama1mg = 1 micrograma = 10-6g = 1 milhonésimo de grama1mg = 1 miligrama = 10-3g = 1 milésimo de grama1cg = 1 centigrama = 10-2g = 1 centésimo de grama1dg = 1 decigrama = 10-1g = 1 décimo de grama1g = 1 grama = 100g = 1 grama1kg = 1 kilograma = 103g = 1 mil gramas1Mg = 1 megagrama = 106g = 1 milhão de gramas1Gg = 1 gigagrama = 109g = 1 bilhão de gramas

1ns = 1 nano-segundo = 1 bilhonésimo de segundo1cm = 1 centímetro = 1 centésimo de metro


Medidas Astronômicas - ângulos

λ Grau: há 360o num círculoλ Minuto de arco: há 60’ em 1o

λ Segundo de arco: há 60” em 1’


• Distância Angular: quantidade de graus que separa dois pontos no céu.

• Diâmetro Angular ou Tamanho Angular:quantidade de graus entre dois bordos de um objeto.

Os tamanhos angulares da Lua e do Sol são ambos aproximadamente 0.5º

Medidas Astronômicas - ângulos

Chapter 1,Astronomy and the Universe, Kelle Slater



Tente estimar o tamanho angular

aproximado deste disco


Medida Angular para ângulos pequenos

1º = 60 arcmin = 60’

1’ = 60 arcseg = 60”


Lua: dimensões angulares

0.50.5ºº = 30 = 30 arcminarcmin

0.050.05ºº = 3 arc= 3 arcminmin

Mar da Tranquilidade(pouso da Apollo 11 )Cratera

Tycho Brahe 0.3 arcmin = 18 arcsegChapter 1,Astronomy and the Universe, Kelle Slater

Fórmula para ângulos pequenosD = tamanho linear do objetoA = tamanho angular do objeto (em arcseg)d = distância do objeto206265

dD

Α ×=


Exemplo: em 28/11/2000, Júpiter estava a 609 milhões km da Terra e tinha um diâmetro

angular de 48,6” . Qual é o seu diâmetro real?

D = 48,6” x 609.000.000 km / 206206 = 143.000 km

Fórmula para ângulos pequenos D = tamanho linear do objetoA = tamanho angular do objeto (em arcseg)d = distância do objeto206265

dD

Α×=


Unidade Astronômica (UA) = Distância da Terra ao Sol =

1,496 x 108km ~ 150 milhões de km

Medidas Astronômicas - distâncias


Ano Luz (AL): distância percorrida pela luz em um ano

= 300.000 km/s ×× 365,24 d ×× 24 h ×× 60 m ×× 60 s

= 9,42 x 1012 km = 63000 UA



veloc. luz ano dia hora minuto

Parsec = distância na qual 1 UA é vista sob um ângulo de 1”(segundo de arco)

≈≈ 3,6 AL



Tamanho e Escala

Tamanhos Relativos

e Escala de Distância

dos objetos

astronômicos

Grupos de Galáxias• Menor agregado de galáxias• Menos que 50 galáxias• Diâmetros ~ 6 milhõs de A.L.• Massas ~100 x massa da Via Láctea• Enorme quantidade de matéria escura

N GC 2300

M KW 4

316NGC 1023

31~10M66 + M96

255M101

11 17Centaurus

6 6Sculptor

108M81

Distâncias(milh A.L.)

Número deMembros

GrupoNome

Alguns Grupos Próximos

O Grupo Local

• ~ 30 galáxias• Andrômeda é a maior • Via Láctea é a 2a. • Nuvens de Magalhães

Aglomerados de Galáxias

Aglomerados Ricos• Milhares de galáxias• Maior concentração em

direção ao centro• Abundância maior de

galáxias elípticas• Gás quente• Gde quantidade de fusões

Aglomerado Pobre• Poucas galáxias• Formas diversas• Mais galáxias espirais• Poucas elípticas

Propriedades dos aglomerados

• 1000 – 10.000 vezes a massa da Via Láctea

• Diâmetros de até 30 milhões A.L.• Contém gde quantidade de matéria

escuraAglomerado de VirgemDistância: 50 milhões A.L.250 grandes/2000 pequenasDiâmetro ~10 milhões A.L.

Aglomerado de Coma Distância: 300 milhões A.L.

10.000 galáxias (maioria pequena)Diâmetro ~ 20 milhões A.L.

Grupos, Aglomerados e

Superaglomerados de galáxias

Hercules

CentaurusComa

Perseus

Gravidade une os aglomerados

galáxias não são as maiores

estruturas no Universo

Aglomerados

Superaglomerado de Virgem

Superaglomerado local

Escala: ~ 40 milhões de A.L. = 30 vezes o raio do Grupo Local

Galáxias e aglomerados de

galáxias localizadas em estruturas que

guardam grandes espaços

praticamente vazios.

O mapa mostra apenas

aproximadamente um décimo

quinto dodiâmetro do

universo visível.

Raio: 1 bilhão de A.L.

Os superaglomerados vizinhos

O Grande Atrator

•Corrente na direção de Centaurus•Um “rio de galáxias” fluindo a ~600 km/s•Massa de ~100.000 vezes maior que a massa da Via Láctea•Maior parte de matéria escura (sem contrapartida óptica)

Medidas de velocidades do superaglomerado local e outros “próximos”

A Grande Muralha

• A maior estrutura conhecida• 280 x 700 milhões A.L. em tamanho• menos que 20 milhões A.L. de espessura

Vista obscurecida pela Via Láctea

Bolhas e Vazios

Além dos superaglomerados e “paredes”, foi encontrado ainda imensas regiões vazias com poucas ou nenhuma galáxia.

• ~ 300 milhões A.L. em tamanho• fósseis do universo primitivo• regiões com pouca ou nenhuma matéria escura?

Universo em Grande Escala

• Estrutura 3-d parece “bolha de sabão ”

• Galáxias estão na superfície das bolhas

• Bolhas circundam gdes espaços que contém pouca matéria

O Universo Visível

Esquema: Em larga escala o universo parece ser aproximadamente uniforme. Ele pode ser bem maior que isto, mas podemos enxergar apenas uma parte dele porque a luz dos objetos mais distantes ainda não teve tempo para nos atingir devido à idade do universo (entre 11 e 20 bilhões de anos).

Escala: ~ 14 bilhões de A.L.

Dimensão (m) Massa (kg) Densidade (kg/m3) Temperatura (K)

Dimensão (m) Massa (kg) Densidade (kg/m3) Temperatura (K)

http://www.krysstal.com/scale.html

A Escala do Universo









Tudo se move!Terra gira sobre seu eixo: > 1.000 km/h

Terra gira ao redor do Sol: > 100.000 km/h

Sistema Solar se move entre as estrelas: ~ 70.000 km/h

Via Láctea gira: ~ 800.000 km/hr

Via Láctea se moveno Grupo Local

Universoexpande

Documents

Departamento de Astronomia | Departamento de Astronomia ...picazzio/aga210/apresentacao/...(HERÁCLITO DE ÉFESO – Grécia, 520-460 a.C.) Astro 1010, Introduction to Astronomy, Aigen