Introdução a ASTRONOMIA

Prof. Diones AraújoFísica 2

O que é a Astronomia?

É a ciência que estuda o universo, numa tentativa de perceber a sua estrutura e evolução.

Histórico• É a ciência mais antiga.• Os registros astronômicos mais antigos

datam de aproximadamente 3000 a.C. e se devem aos chineses, babilônios, assírios e egípcios.

• O estudo do céu ajudou o ser humano a desenvolver calendários para exercerem suas atividades como: caça, agricultura, navegação, exploração terrestre, etc.

MODELOS COSMOLÓGICOSDO MUNDO ANTIGO À IDADE MÉDIA

Diversos povos da antiguidade construíram monumentos para medir a passagem do tempo, usando conhecimentos de

astronomia. Um dos mais conhecidos é o de STONEHENGE, na Inglaterra.

EXISTE UM COMEÇO?SIM NÃO

MITOS COM CRIAÇÃO

MITOS SEM CRIAÇÃO

EXISTÊNCIA ETERNA

UNIVERSO CÍCLICO

SER POSITIVO (Deus, o Criador)

SER NEGATIVO (Criação do nada)

SER x NÃO SER (Ordem x Caos)

Astronomia das Grandes Civilizações

• Astronomia da Mesopotâmia• Astronomia Egípcia• Astronomia Chinesa• Astronomia Hindu• Astronomia dos Gregos • Astronomia Maia• Astronomia Árabe• Astronomia indígena brasileira

COSMOLOGIA MESOPOTÂMICA

DOMO

CÉU

PAREDE

OCEANOS

CÂMARA DE ÁGUA

COSMOLOGIA EGÍPCIA

EGITO

Imagem extraída do Livro dos Mortos, Deir el-Bahri, do século 10 a.C., mostra a deusa egípcia do céu Nut, com o seu corpo suspenso pelo deus do ar Shu. O deus da terra Geb reclina-se a seus pés.

ÍNDIA

GRÉCIA

primeiros registros de como os gregos interpretavam o universo

• Na Odisséia Homero dizia que o firmamento tinha a forma de uma bacia sólida emborcada que englobava toda a terra, e com um "aither" (éter) brilhante e flamejante situado acima do "aer" (ar), onde estão as nuvens. Homero mencionava os movimentos do Sol e da Lua. Ele também citava várias estrelas pelos seus nomes.

A Escola de Alexandria

• Aristarcos • Eratóstenes• Hiparcos• Ptolomeu

– Terra é o centro imóvel do Universo– Movimento do Sol, Lua e cinco planetas cada um

associado a sua própria esfera de cristal. Ajustes para refletir o comportamento errático visto no céu.

• o domínio celeste é esférico e se move como uma esfera • a Terra é uma esfera • a Terra está no centro do cosmos • a Terra, em relação à distância das estrelas fixas, não tem

tamanho apreciável e deve ser tratada como um ponto matemático

• a Terra não se move

A imagem abaixo mostra uma página do livro VI, capítulo 7, de uma tradução latina do Almagesto feita por volta de 1451 por George Trebizond. O desenho aqui mostrado é parte do cálculo da duração de eclipses solares e lunares. Como era costume na época, esta tradução do Almagesto, um manuscrito bastante elaborado onde as figuras são apresentadas em várias cores, foi dedicado pelo filho de George Trebizond, Andreas, ao Papa Sixtus IV.

No Almagesto Ptolomeu usou os conceitos criados por Apollonius sobre o modelo matemático do movimento do Sol e da Lua que havia sido criado por Hipparchus no século 2 a.C.

Físic

aHISTÓRICO GEOCÊNTRICO

HELIOCÊNTRICOMODELOS:

Modelo Geocêntrico Modelo Heliocêntrico

GEOCENTRISMO

Modelo geocêntricoCláudio Ptolomeu, no século II d.C. formulou o universo com a Terra ao centro. Modelo que duraria até o século XVI, com discussões de Galileu e Copérnico.

A obra principal de Ptolomeu ficou conhecida como Almagesto, um estudo sobre astronomia composta por treze livros.

HELIOCENTRISMO

Aristarcos (de Sámos) (310 e 230 a.C.)

• Foi o primeiro astrônomo a realmente acreditar em um modelo heliocêntrico.

Em reconhecimento às realizações de Aristarcos, uma cratera na lua possui o seu nome.

NICOLAUS COPERNICUS (1473 – 1543)

Modelo heliocêntricoO médico e astrônomo polonês Nicolau Copérnico revolucionou o pensamento sobre as teorias orbitais. Propôs a teoria heliocêntrica, desagradando religiosos da época.

Nicolau Copérnico

• Nicolau Copérnico nasceu na Polônia em 1473;

• Frequentou a Universidade de Cracóvia para estudar Matemática e Óptica;

• Em 1497, foi para a Itália onde estudou Medicina, Astronomia e Matemática;

• Em 1504, voltou para a Polônia onde assumiu o posto de cônego da catedral de Frauenburg. Ali, viveu até a sua morte em 1543 e desenvolveu sua grande teoria sobre o sistema heliocêntrico.

O sistema heliocêntrico de Copérnico

• Concluiu que o sistema geocêntrico de Ptolomeu não era capaz de explicar e dar respostas corretas para vários problemas do movimento dos planetas (epiciclo e deferente);

• Conhecedor da obra de Aristarcos lançou sua própria teoria, explicando todos os fenômenos descritos pelo sistema ptolomaico;

• As observações do movimento dos planetas, podiam ser explicados supondo que os planetas giravam em torno de um corpo central, o sol;

• Os planetas girariam em torno do seu próprio eixo, na qual explicava o movimento diurno do sol e das estrelas, produzindo o dia e a noite.

O modelo heliocêntrico de Copérnico

Note que Copérnicos coloca os planetas visíveis a olho nú na seqüência correta a partir do Sol ou seja, Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno.

O livro de Copérnico

O livro de CopérnicoEntre os pontos que Copérnico propôs em seu livro “Sobre as

Revoluções das esferas Celestes” estão:

• o Sol é o centro do Sistema Solar;• a Terra e os planetas descrevem órbitas circulares em torno

do Sol;• o dia e a noite são o resultado da rotação da Terra em torno

de seu eixo;• Mercúrio e Vênus estão mais próximos ao Sol do que a Terra;• somente 3 movimentos da Terra são necessários:

☼ rotação diária em torno de seu eixo;☼ revolução anual em torno do Sol;☼ oscilação ou libração da Terra em torno do seu eixo, explicando a precessão dos equinócios.

O livro de Copérnico

• Em 1616 o trabalho de Copernico foi banido pela igreja católica como heresia;

• A teoria heliocêntrica levou muitos anos para firmar-se. Contudo, vários filósofos, astrônomos e matemáticos, como Giordano Bruno, Kepler e Galileu, muito contribuíram para que ela se tornasse conhecida e aceita como o melhor modelo para o Universo até então conhecido.

JOHANNES KEPLER

JOHANNES KEPLER (1571 – 1630)

ÞNascido em Weil der Stadt, cidadezinha ao Sul da Alemanha.ÞSua família estava em declínio financeiro na época do seu nascimento. Seu pai, era soldado mercenário e, sua mãe, uma bruxa.ÞFoi bebê prematuro (de sete meses) ou, mais precisamente,de 224 dias, 9 horas e 53 minutos. Seu biotipo era fraco e sua saúde, debilitada. Já nasceu com visão múltipla e miopia e, com poucos meses de vida, contraiu varíola, que quase o matou e piorou ainda mais sua visão para o resto da vida. Tinha problemas de estômago, vesícula, hemorróidas, furúnculos e espinhas.

Johannes Kepler• Foi um astrônomo e filósofo alemão;

• Formulou as três leis dos movimentos planetários conhecidas como as leis de Kepler;

• Estudou teologia e ciências exatas na Universidade de Tubingen;

• Foi influenciado por um professor de matemática chamado Michael Maestlin, partidário da teoria heliocêntrica de Copérnico;

• Foi professor de astronomia e matemática e ajudante do astrônomo Thyco Brahe;

• Em 1600 publicou seu primeiro trabalho, o Mysterium Cosmographcum, defendendo o sistema copernicano.

Perfeição geométrica• NAQUELA ÉPOCA SE

CONHECIAM APENAS seis planetas (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter e Saturno), e Kepler se indagava qual a razão desse número. Por que não quatro, três ou vinte? Ele então imaginou que eram seis porque suas órbitas em volta do Sol (circulares, como no modelo proposto por Copérnico) estavam circunscritas em esferas que envolviam os 5 sólidos perfeitos de Pitágoras e Platão.

As leis de Kepler• 1ª Lei (Lei das órbitas):

– Tomando o Sol como referencial, todos os planetas movem-se em Orbitas elípticas, localizando-se o Sol em dos focos da elipse descrita. 

2ª Lei (Lei das Áreas):

– O segmento de reta traçado do centro de massa do Sol ao centro de massa de um planeta do Sistema Solar varre áreas iguais em tempos iguais.

3ª Lei de Kepler - Lei dos Períodos O quociente dos quadrados dos períodos e o cubo de suas distâncias médias do sol é igual a uma constante k, igual a todos os planetas. Como o período de rotação de um planeta é equivalente a um ano, conclui-se que quanto mais longe o planeta estiver do Sol, mais longo será seu período de rotação, e em consequência "seu ano“.

Fim