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CICLO DE PALESTRAS DE ASTRONOMIA E ASTROFÍSICA Ruth Bruno.

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Apresentação em tema: "CICLO DE PALESTRAS DE ASTRONOMIA E ASTROFÍSICA Ruth Bruno."— Transcrição da apresentação:

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2 CICLO DE PALESTRAS DE ASTRONOMIA E ASTROFÍSICA Ruth Bruno

3 ssdc.gsfc.nasa.gov

4 A LUA A Lua é o corpo celeste mais próximo da Terra. Sua distância média é de cerca de km, que corresponde a 1,28 segundos-luz. Seu diâmetro é de 3476 km (~ ¼ d  ) e sua massa é 1/81 M .

5 A figura abaixo ilustra o movimento de translação da Lua ao redor da Terra. Note que o plano orbital da Lua tem uma inclinação de cerca de 5 o em relação à eclíptica

6 Período Sideral da Lua O período sideral da Lua, ou mês sideral, é o tempo necessário para a Lua completar uma volta em torno da Terra, em relação a uma estrela distante. Sua duração é de 27d 7h 43m 11s. Astronomy Today

7 As Fases da Lua créditos:

8 Simulação do movimento de translação da Lua e suas fases.

9 Lunação E uma grande Lua saiu do mar... Fotografia/Tom Jobim apod.nasa.gov

10 Rotação da Lua O tempo que a Lua leva para orbitar em volta da Terra (27,3 dias) é igual ao tempo que ela leva para girar em torno do seu eixo. Por este motivo, a mesma face da Lua está sempre voltada para nós. A face oculta da Lua só pode ser vista ou fotografada por astronautas ou satélites em órbita da Lua. Face oculta da Lua tirada por ocasião da missão Apolo 16 em nssdc.gsfc.nasa.gov

11 Rotação sincronizada e os efeitos de maré

12 Acredita-se que, no passado, o período de rotação da Lua era menor do que o seu período de translação em torno da Terra. Ao girar, ela tentava arrastar consigo os bojos de maré, que sempre ficavam alinhados na direção da Terra. Assim, havia um movimento relativo entre as diferentes partes da Lua, o qual gerava atrito, que por sua vez tendia a frear a rotação. Devido aesse atrito a Lua foi perdendo energia de rotação até ficar com a rotação sincronizada, estado em que o período sideral é exatamente igual ao período de revolução. Forças de maré physics.fortlewis.edu

13 Alteração na órbita da Lua Com o achatamento da Lua causado pelas marés, sua rotação teria diminuído até alcançar o mesmo período de translação. Para conservar o momentum angular, a perda de rotação teria provocado o afastamento maior entre a Lua e a Terra. Logo, para compensar a diminuição no momentum angular de rotação, o momentum angular de translação da Lua (L) aumenta e, conseqüentemente, r aumenta.

14 A TERRA Imagem obtida pela Apolo 17 antwrp.gsfc.nasa.gov

15 Marés Um importante fenômeno terrestre causado pelas forças gravitacionais do Sol e da Lua é a subida e a descida dos oceanos, duas vezes em um dia.

16 A atração gravitacional sentida em cada ponto da Terra, devido à Lua, depende da distância do ponto à Lua. No lado da Terra mais próximo à Lua, a atração gravitacional é maior do que a sentida no centro da Terra. No lado da Terra mais afastado da Lua, a força gravitacional é menor do que a sentida no centro da Terra. Assim, em relação ao centro da Terra, um lado está sendo puxado em direção da Lua, e o outro lado está sendo puxado na direção contrária. Forças de maré provocadas pela Lua sobre a Terra Astro.if.ufrgs.br

17 Marés na Terra Devido à rotação da Terra, a combinação desse movimento com o de translação da Lua resulta em duas marés altas e cada 24h e 50m, que é a duração do dia lunar. br.geocities.com/saladefisica5/leituras/mares.htm

18 Entendendo as forças de maré

19 Forças de maré provocadas pelo Sol sobre a Terra Quando a Lua é Nova ou Cheia, o efeito do Sol reforça o efeito da Lua, produzindo marés relativamente altas. São as chamadas marés de primavera ou marés de águas vivas. Por outro lado, quando a Lua se encontra nas fases correspondentes aos primeiros e terceiros quartos, ocorrem as marés das águas mortas.

20 Comparação entre as marés produzidas pelo Sol e pela Lua Devido à distância do Sol à Terra, o efeito gravitacional do Sol produz marés cujas intensidades são aproximadamente a metade das marés devido à Lua

21 Precessão da Terra O movimento de precessão da Terra é causado pelas forças diferenciais exercidas pelo Sol e pela Lua. Por que as forças diferenciais são importantes no movimento de precessão? A Terra não é perfeitamente esférica (  d = 40 km). O plano do equador (do bojo equatorial) está inclinado de 23,5 o em relação à eclíptica. O plano da órbita da Lua está inclinado 5 o em relação à eclíptica. plato.if.usp.br/

22 Efeitos das forças diferenciais  Tendem a achatar a Terra ainda mais.  Tendem a “endireitar” o eixo da Terra, alinhando-o com o eixo da eclíptica. O que de fato ocorre?

23 Devido ao movimento de rotação da Terra, seu eixo não se alinha com o eixo da eclíptica, mas precessiona em torno dele. Em outras palavras, as forças diferenciais gravitacionais da Lua e do Sol produzem um torque que tende a alinhar o eixo de rotação da Terra com o eixo da eclíptica, mas como este torque é perpendicular ao momentum angular de rotação da Terra, seu efeito é mudar a direção do eixo de rotação, sem alterar sua inclinação. astro.if.ufrgs.br/fordif/precessao.jpg

24 Atmosfera Terrestre Diagrama da atmosfera terrestre, mostrando as variações de temperatura e pressão da superfície até a camada superior da ionosfera. Avião comercial: km Composição química: N (78%) O (21%) Ar (0,9%) CO 2 (0,03%) physics.uoregon.edu

25 Estrutura atmosférica A troposfera é a região da atmosfera terrestre onde ocorre o processo de convecção, provocado pelo calor da superfície aquecida da Terra. A convecção atmosférica contribui não apenas para o aquecimento atmosférico, mas também é responsável pelos ventos na superfície. Pearson Prentice Hall

26 Camada de Ozônio Na região da estratosfera se encontra a camada de ozônio, onde, a uma altitude de cerca de 50 km, a temperatura do ar aumenta quando a radiação ultravioleta proveniente do Sol é absorvida pelo oxigênio, ozônio e nitrogênio da atmosfera. O 3 + radiação UV O + O 2 Destruição do ozônio: compostos constituídos pelo clorofluorcarbonos CFC + radiação UV Cl (O Cl é um poderoso catalizador da destruição do O 3 ) Cl + O 3 ClO + O 2 ClO + O Cl + O 2

27 Ionosfera A uma altitude de cerca de 100 km, a atmosfera é significativamente ionizada pela radiação altamente energética proveniente do Sol. Essa energia desassocia as moléculas em átomos e os átomos em íons, e o grau de ionização aumenta com a altitude. A luz do Sol que não é refletida pelas nuvens alcança a superfície da Terra, aquecendo-a. A radiação infravermelha re- emitida da superfície é parcialmente absorvida pelo vapor d’água e o dióxido de carbono existentes na atmosfera, fazendo com que a temperatura global da superfície aumente. Efeito estufa

28 Origem da atmosfera terrestre Atmosfera primária: quando a Terra se formou a atmosfera era constituída pelos gases mais comuns existentes no Sistema Solar primordial (gases leves como hidrogênio, hélio, metano, amônia e vapor d’água). Quase todos os elementos leves, principalmente o H e o He, escaparam para o espaço durante o primeiro meio bilhão de anos depois que a Terra se formou. Atmosfera secundária: teve origem no interior do planeta como um resultado das atividades vulcânicas. Os gases vulcânicos são ricos em vapor de água, metano, dióxido de carbono, dióxido sulfúrico e compostos contendo nitrogênio. A radiação ultravioleta solar decompôs os gases mais leves, ricos em hidrogênio, que acabaram por escapar para o espaço, e liberou grande parte do nitrogênio de suas ligações com outros elementos.

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30 Magnetosfera A magnetosfera é a região ao redor da Terra, bem acima da atmosfera, influenciada pelo campo magnético terrestre. Esta região, assim como a camada de ozônio, também nos protege da radiação do Sol, nociva à vida na Terra. Astronomy Today

31 Cintos de Van Allen Os cintos de Van Allen são zonas da magnetosfera que contêm partículas altamente energéticas. Estes cintos protegem a Terra do bombardeamento de partículas carregadas, com altas velocidades. Metais condutores de eletricidade, em rotação, existentes no interior do núcleo da Terra, induzem correntes elétricas poderosas que produzem o magnetismo do planeta. O que originou a magnetosfera e os cintos de Van Allen?

32 Armadilha para as partículas carregadas Uma partícula carregada, em um campo magnético, é espiralada em torno das linhas de campo, ficando aprisionada.

33 Auroras

34 As auroras - boreais no Hemisfério Norte, e austrais no Hemisfério Sul – são fenômenos luminosos que ocorrem na atmosfera superior da Terra, entre 100 e 1000 km, causadas pelas partículas carregadas solares que excitam os átomos do ar. As auroras são observadas principalmente nas regiões polares, uma conseqüência do efeito do campo magnético terrestre que deflete as partículas para estas regiões. Cores das auroras: verde, vermelho e azul – correspondem às linhas de emissão do oxigênio e nitrogênio.

35 Planetologia comparada Órbitas dos planetas: exceto por Mercúrio e Plutão, as órbitas dos planetas se situam aproximadamente em um mesmo plano. O Sistema Solar inteiro se estende por aproximadamente 80 UA. Astronomy Today

36 Propriedades planetárias Volume do Sistema Solar: diâmetro = 1/3.000 a distância até a estrela mais próxima. Massas relativas: Sol - 99,85% Júpiter- 0,10% Júpiter d = 1/10 d sol m = 1/1000 M sol Astronomy Today

37 Planetas terrestres e jovianos Terrestres: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte Jovianos: Júpiter, Saturno, Urano e Netuno

38 Propriedades fundamentais

39 Todos os planetas movem-se ao redor do Sol na mesma direção (sentido anti-horário quando visto de cima) e todos, menos Vênus e Urano, giram em torno de seus eixos também nesta direção. Movimento Orbital

40 Estrutura interna

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42 Atmosferas Retenção das atmosferas: a energia cinética das moléculas do gás e a velocidade de escape do planeta são responsáveis pela retenção da atmosfera junto ao planeta. Como a energia cinética depende da temperatura e a velocidade de escape depende da massa do planeta, estes parâmetros são importantes na determinação dos gases que compõem a atmosfera.

43 Atmosfera de Vênus Como a atmosfera de Vênus é muito menos espessa e é muito mais densa que a da Terra, uma fração muito menor da radiação radiação infravermelha emitida pela superfície do planeta, escapa para o espaço. Como conseqüência, ocorre o efeito estufa numa intensidade muito maior do que ocorre na Terra e o planeta torna-se mais quente. Astronomy Today

44 Efeito Estufa em Vênus

45 Atmosferas dos planetas terrestres Propriedades físicas e composição das atmosferas dos planetas terrestres VênusTerraMarte Pressão Sup. (bar)921,00,007 Temperatura (K) CO 2 (%)96,50,03395,3 N (%)3,578,12,7 O (%)0,0020,90,13 H 2 O (%)0,020,1 a 30,03 Ar (%)0,0070,931,6 SO 2 (%)0,0150,020,00

46 Similaridades e diferenças entre Vênus, Terra e Marte Estrutura interna: composição química – semelhantes massa – Vênus e Terra : semelhantes Atmosfera: atmosfera secundária – Vênus, Terra e Marte atmosfera atual – Vênus e Marte: semelhantes pressão superficial – muito diferentes Estes planetas tiveram no passado atmosferas similares em composição e quantidade, mas hoje suas atmosferas são muito diferentes.

47 Escapamento das atmosferas: Vênus retém sua atmosfera mais efetivamente do que Marte. Atmosferas de Vênus e Terra: evoluíram de forma muito diferente, provavelmente devido às suas distâncias ao Sol. Chuvas: a maior parte do vapor d’água presente na atmosfera terrestre transformou-se em chuva que preencheu os oceanos; em Vênus as águas provenientes das chuvas evaporaram-se devido às altas temperaturas de sua superfície.

48 Origem do Sistema Solar A hipótese moderna para a origem do sistema solar é baseada na hipótese nebular, sugerida em 1755 pelo filósofo alemão Immanuel Kant, e desenvolvida em 1796 pelo matemático francês Pierre-Simon de Laplace.

49 Modelo para a teoria de formação do Sistema Solar Fatos observacionais: 1- Cada planeta está relativamente isolado no espaço 2- As órbitas dos planetas são aproximadamente circulares

50 3- As órbitas dos planetas se situam praticamente em um mesmo plano Astronomy Today

51 4 - A direção do movimento de translação dos planetas em sua órbitas ao redor do Sol é a mesma que a de rotação do Sol em torno do seu eixo. 5- A direção do movimento de rotação da maioria dos planetas é a mesma que a de rotação do Sol em torno do seu eixo.

52 6- A maioria das luas orbitam em torno dos seus planetas no mesmo sentido em que os planetas giram em torno dos seus eixos. 7- O sistema planetário é altamente diferenciado 8- Os asteróides são objetos muito velhos e exibem uma série de propriedades que não são características nem dos planetas terrestres, nem dos jovianos ou de suas luas. 9- Os cometas são fragmentos gelados, primitivos, cuja órbita não é a da eclíptica e devem ter se originado em regiões muito afastadas do Sol.

53 Teoria da Condensação Conservação de momentum angular: a nebulosa de gás e poeira gira cada vez mais rápido à medida que se contrai. Astronomy Today

54 Origem dos planetas A nuvem de gás e poeira, em rotação, se contrai e assume uma forma discoidal. Os grãos de poeira atuam como núcleos de condensação, formando aglomerados de matéria que colidem, se juntam, e crescem, dando origem aos planetas. Na região central da nuvem, onde se encontra a maior parte da massa, surge o Sol. Astronomy Today

55 Localização dos planetas terrestres e jovianos Devido às diferentes temperaturas ao longo do disco, os materiais que se condensam em cada região são aqueles capazes de sobreviver às temperaturas características destas regiões. Materiais refratários: suportam altas temperaturas sem fundir ou vaporizar. Materiais voláteis: permanecem na forma sólida apenas se suas temperaturas forem bem baixas. Astronomy Today

56 Décimo planeta do Sistema Solar? O novo planeta, por enquanto denominado 2003UB313, se encontra a uma distância de 97 UA do Sol (Plutão se situa a 40 UA) Telescópio Samuel Oschin, Observatório Palomar NASA/JPL-Caltech.

57 Referências 1- Chaisson, Eric; McMillan Steve, Astronomy Today, 1996, Prentice Hall, New Jersey 2- Hester Jeff et al, 21 st Century Astronomy, 2002, Norton & Company, London 3- Oliveira Filho, Kepler de Souza, Oliveira Saraiva, Maria de Fátima, Astronomia e Astrofísica, 2004, Editora Livraria da Física http://en.wikipedia.org/wiki/ http://www.tqnyc.org/NYC040808/homepage.html


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