Observatório do CDCC - USP/SC

Apresentação em tema: "Observatório do CDCC - USP/SC"— Transcrição da apresentação:

1 Observatório do CDCC - USP/SC
USP - São Carlos Observatório do CDCC - USP/SC

2 Observatório do CDCC - USP/SC
Setor de Astronomia (OBSERVATÓRIO) (Centro de Divulgação da Astronomia - CDA) Centro de Divulgação Científica e Cultural - CDCC Universidade de São Paulo - USP Endereço: Av. Trabalhador São-Carlense, n.400 São Carlos-SP Tel: 0-xx (Observatório) Tel: 0-xx (CDCC) Localização: Latitude: 22° 00' 39,5"S Longitude: 47° 53' 47,5"W Imagem: O Inicio do Observatório

3 Sessão Astronomia

4 Sessão Astronomia As Sessões Astronomia são palestras proferidas pela equipe do Setor de Astronomia todos os sábados às 21h00. Iniciadas em 1992, foram criadas com o objetivo de falar sobre Astronomia ao nosso público em uma linguagem simples e acessível a todas as faixas etárias. Estas palestras se tornaram uma opção de diversão e informação para a comunidade local e também para visitantes de nossa cidade. Os temas abordados são os mais variados possíveis. O material multimídia contido aqui consiste numa opção audiovisual complementar que o professor do Sistema de Ensino pode utilizar como auxílio às suas aulas. O conteúdo das Sessões Astronomia pode ser acessado no seguinte endereço: Crédito do logo: Sessão Astronomia, CDCC-USP/SC, criado por Andre Fonseca da Silva Observação: Padrão e resolução da apresentação: 800 x 600 pixel com imagens a 96 dpi ou 38 pixel por centímetro com dimensão de 8,35 polegadas x 6,26 polegadas ou 21,2 cm x 15,9 cm respectivamente. Editado normamente em Office 97, podendo haver incompatibilidade de execução no Office XP e vice-versa.

5 Autor: Adalberto Anderlini de Oliveira
Heliocentrismo Autor: Adalberto Anderlini de Oliveira

6 Heliocentrismo: Título : Heliocentrismo Nome do Autor : Adalberto Anderlini de Oliveira Data da Apresentação: 21/01/06 Número de Espectadores no Audiório: 20 Nome do Apresentador: Adalberto Anderlini de Oliveira Resumo/ABSTRACT: Nesta palestra, iremos verificar o que é o Heliocentrismo, fazendo uma confrontação do mesmo com o Geocentrismo. No final, veremos como ocorrem as estações do ano, e verificaremos como será o aparato que ficará exposto no Observatório, com a intenção de auxiliar o público na compreensão do Modelo Heliocêntrico. hst15_solar_system.mpeg --- Flight through our Solar System from ESA’s movie 15 Years of Discovery . More information on the ESA Hubble 15th Anniversary page. --- (( Credit:

7 O Geocentrismo Lua Terra Vênus Sol Marte Estrelas Fixas

8 O Céu Imutável Comentário: Apesar de hoje sabermos que o sistema solar é heliocêntrico, os gregos não pensavam assim. Para eles, a Terra era o centro do Universo, e tudo girava em torno dela. Assim, os planetas, o Sol, a Lua, e as estrelas, estavam fixos em formas perfeitas: as esferas. E essas esferas giravam em torno da Terra. Desta maneira, noite após noite, eles tinham a impressão que o céu girava, em suas esferas. Imagem: geocen1.gif. Disponível em: < Acesso em: 30/04/2005

9 Dois gregos: Cícero e Plutarco - “a Terra se move”
Verão A Terra gira Revolução anual do Sol Inverno

10 Cícero e Plutarco Comentário: Nem todos os gregos acreditavam que a Terra ficava imóvel enquanto os outros corpos celestes giravam ao redor dela… Cícero e Plutarco, por exemplo, acreditavam que a Terra era o centro, mas ela girava em torno de si mesma, o que causava a impressão do movimento das estrelas. Entretanto, essa idéia foi um tanto radical para a época. Era difícil imaginar esse enorme monte de massa que é a Terra se movendo sob os pés, e os aguçados sentidos humanos não perceberem esse movimento.

11 O Movimento Retrógrado: Laçadas

12 Laçadas Comentário: Vale ressaltar que o modelo geocêntrico deveria, obviamente, explicar o movimento dos corpos celestes. Um desses movimentos, por demasia estranho quando encarado a primeira vista, é o movimento retrógrado que alguns planetas realizam. Se alguns planetas forem observados por vários dias seguidos no fundo de estrelas fixas, eles parecem realizar um movimento de volta em alguma época do ano. É como se eles parassem de viajar em uma certa direção, retornassem para o outro lado, e depois brecassem novamente para posteriormente retomar o movimento no sentido inicial. ANIMAÇÃO: MARSLOOP_03_T.GIF Disponível em: < em: 21/01/2005

13 Epiciclos x

14 Epiciclos Comentário: Para explicar tal movimento retrógrado através da teoria geocêntrica, os homens da antiguidade tiveram de desenvolver o conceito de epiciclos. O modelo que melhor condizia com os dados observacionais foi o modelo de Ptolomeu. Nele, a Terra estaria um pouco deslocada do centro da primeira circunferência. Nessa circunferência estaria transladando o centro de uma outra circunferência menor onde o planeta giraria. Às vezes, para explicar o movimento que se via no céu, eram necessários mais de um epiciclo, ou seja, circunferências centradas em circunferências centradas em circunferências… Verificamos, assim, que no próprio Geocentrismo a Terra já havia sido um pouco deslocada do centro para que os cálculos das órbitas coincidissem com as observações.

15 O Movimento dos planetas Mercúrio e Vênus

16 Mercúrio e Vênus Comentário: Além das laçadas, outro movimento aparentemente estranho devia ser explicado pela teoria geocêntrica: Mercúrio e Vênus nunca podem ser vistos muito distantes do Sol. Resumidamente, só podemos ver esses dois planetas logo antes do Sol nascer, ou pouco depois de o Sol se pôr. Nunca podemos vê-los à meia-noite no zênite (ponto exatamente sobre a nossa cabeça).

17 Sistema Ticônico Tycho Brahe ( )

18 Tycho Comentário: Um modelo Geocêntrico que surgiu e que podia explicar esse movimento de Mercúrio e Vênus foi o modelo de Tycho Brahe. Tycho não se conformava com a retirada da humanidade do centro do universo, e não aceitava o modelo Heliocêntrico. Assim, bolou o sistema Ticônico, tentando melhorar a teoria do Copérnico. Nele, a Terra era o centro do universo, e tudo o mais rodava a volta do Sol, que rodava em volta da Terra. Era possível explicar a laçada dos planetas com ela; e além disso, continuávamos o centro de tudo. E como Mercúrio e Vênus permaneciam sempre próximos ao Sol, eles nunca poderiam ser vistos à meia-noite. A idéia só não vingou pois apareceu um jovem talentoso: Kepler. Brahe.jpeg. Disponível em: < Acesso em: 15/01/2005

19 O Pêndulo de Foucault: A Terra gira !
Verão A Terra gira Revolução anual do Sol Inverno

20 Mas, enfim, será que a Terra gira?
Comentário: Será que a Terra se move, e nós não conseguimos perceber esse movimento? Um experimento que comprova o movimento de rotação da Terra em torno de si mesma (e não o movimento de translação em torno do Sol) é o Pêndulo de Foucault (a primeira demonstração data de 1851).

21 O Pêndulo de Foucault: A Terra gira !

22 Foucault e Coriollis Comentário: Verifica-se, então, que os aguçados sentidos humanos são ludibriados, impedindo-nos de perceber o movimento da Terra sem um pouco de atenção e engenhosidade. Quando estamos em um referencial girante, como por exemplo um carrosel, é facilmente verificado o movimento estranho que uma bola (por nós lançada dentro do carrosel) realiza. Esse movimento estranho ocorre devido a uma força conhecida como força de Coriollis. Para saber mais matematicamente a respeito de tal força sugerimos o livro de Física Básica de Moysés Nussensveig. O que pretendemos nessa palestra é apenas que percebamos que o movimento do referencial em que estamos fazem aparecer certas forças que influenciam no movimento dos corpos sobre o referencial. Assim, sobre uma Terra em Movimento de Rotação, percebemos que um pêndulo oscila de uma maneira a mudar seu plano de oscilação devido à presença de tal força: A TERRA GIRA EM TORNO DE SI MESMA! Ainda não provamos o Heliocentrismo…

23 O Heliocentrismo

24 Heliocentrismo Comentário: Enfim, o que seria o Heliocentrismo ?
Do grego: “Helios” = Sol e “Kentron” = Centro. Assim, Heliocentrismo é o modelo que considera o Sol o centro do Sistema Solar, e os planetas (incluindo a Terra) girando ao seu redor. Na verdade, quando foi proposto, não se fazia distinção entre o Universo e o Sistema Solar, e assim, o Sol seria o centro de tudo o que se conhecia. Hoje em dia já se sabe que não é desta maneira. O Sol atrai gravitcionalmente os planetas, e outros pequenos corpos como cometas e asteróides, mas ele é apenas uma estrela muito comum comparado às outras estrelas que vemos no céu. Assim, o Sol é apenas mais uma estrela que não está no centro da nossa Galáxia, e a nossa Galáxia não é o centro das inúmeras galáxias que existem no Universo.

25 Nicolau Copérnico ( 1473 - 1549) 1506 - movimento retrógrado
epiciclos X corrida de cavalos 3 x 4 6 2 5 1

26 Copérnico e o desenvolvimento do Heliocentrismo
Comentário: Apesar de Aristarco de Samus já ter proposto o Heliocentrismo na época dos gregos, foi com o livro de Copérnico, De Revolutionibus, que a teoria ganhou força e adeptos que a defendiam arduamente. Copérnico conseguiu explicar com seu modelo as laçadas realizadas pelos planetas com órbita externa à da Terra. E o conseguiu através de uma imaginação singular: comparando seu modelo a uma corrida de cavalos, quando o jóquei, ao ultrapassar o oponente, tem a impressão de que ele está andando para trás. É extremamente fácil notar que a Teoria Heliocêntrica explica de uma maneira muito mais simples o movimento retrógrado se comparada à Teoria Geocêntrica. Entretanto, as contas de Copérnico falhavam para o cálculo da órbita de Marte, o que o fêz adiar a publicação do seu livro até o ano de sua morte. Seu erro: ele ainda tinha enraizada em sua mente a busca grega por formas perfeitas, e considerava as órbitas dos planetas como sendo circulares.

27 Elipse: dois focos - Deus não faria isso
Johannes Kepler ( ) Que forma tem a órbita? Elipse: dois focos - Deus não faria isso Elipse de Marte x “Cães precipitados dão à luz filhotes cegos.” Assim: Heliocentrismo e órbitas elípticas

28 Kepler Comentário: Kepler, adepto das teorias de Copérnico, e pretendo entender o erro do mestre fez-se, então, uma pergunta simples: qual o formato da órbita de Marte? Ele teve várias idéias, dentre elas, a elipse. A elipse é uma forma ovalada que pode ser desenhada de uma maneira simples: dois alfinetes separados por uma certa distância, ligados por uma linha folgada (maior do que a distância entre os dois alfinetes). Com um lápis na “barriga” feita pela linha, faça com que a mesma fique esticada afastando o lápis dos alfinetes. Por fim, é só movimentar o lápis tentando desenhar uma circunferência, mas a forma que será conseguida é justamente a elipse. Entretanto, a elipse possui dois focos, e Kepler achava que Deus não faria o planeta girar em torno do nada... Conclusão precipitada. Com Newton, verificamos que na elipse, a força ainda pode ser central, ou seja, o Sol pode atrair os planetas ainda que não no centro da curva. E Kepler depois de muito penar, calculando a órbita com várias outras formas, resolveu verificar se não seria uma elipse. E a conta para a órbita de Marte finalmente deu certo.

29 Galileu Galilei (1564 - 1642) Entendendo o movimento do vento, dos projéteis...
Cinemática: queda livre, fio e plano inclinado Basta dar a energia necessária União de dois movimentos

30 Galileu Comentário: Finalmente, vamos entender porque a Terra ao girar não faz com que os ventos soprem sempre para o mesmo lado, e os projéteis não fiquem para trás ao serem lançados... Galileu Galilei, estudando o movimento dos corpos, desenvolveu uma teoria sobre os movimentos. Ele percebeu com um pêndulo que o peso subia sempre até a mesma altura de onde havia sido largado (se ignorarmos a resistência provocada pelo ar). Da mesma maneira, um bolinha que deslizasse sobre um plano inclinado subia até a mesma altura em outro plano colocado à sua frente (novamente se desprezarmos o atrito com o plano e com o ar). Assim, se o plano colocado à sua frente não for inclinado, e não existisse atrito, a bolinha continuaria andando para sempre… A tal idéia, chamamos de Lei da Inércia: um corpo tende a permanecer em repouso ou em movimento retilíneo e uniforme, a não ser que forças atuem sobre ele. Assim, um projétil lançado, tende a permanecer em movimento lado a lado com a Terra, não fosse a atração da Terra para ele cair novamente. Po fim, ele percebeu que a órbita da Lua, por exemplo, é a união de dois movimentos: a queda livre em direção à Terra, e um movimento para frente que duraria para sempre, se não fosse a atração da Terra provocando a queda. newton61.gif. Disponível em: < Acesso em: 15/01/2005

31 Isaac Newton ( ) 1 seg  ? Das leis de Kepler verifica que na Lua atua 1/3600 da força que atua na superfície da Terra 60 R Em um segundo a Lua cai 9 780 mm / 3600 = 2,71 mm R 2,26 mm  1/6 a menos

32 Newton Comentário: Das leis de kepler, Isaac Newton, gênio como poucos, deduz qual deve ser a razão das forças entre a Terra e a Lua, e ao ver cair uma maçã, imagina que a mesma força que derrubou a maça atraia a Lua. Foi a união da Terra com o Céu. Uma mesma força regendo tudo… E, com os métodos de Galileu, mediu a aceleração de um corpo na superfície da Terra, e supôs a Força que deveria agir na Lua… Calculou assim, quanto a Lua se deslocaria por segundo. Mas os cálculos não deram certo, fazendo com que ele deixasse de lado a tentativa de calcular as órbitas por um bom tempo. newton10.jpg. Disponível em: < Acesso em: 15/01/2005

33 Isaac Newton (1642 - 1727) Novo cálculo do raio Terra  1/6 a mais
Imaginou a força como dependente da massa Gravitação = Produto das massas Quadrado da distância R Fórmula = desenho da órbita

34 Newton Comentário: Quando chega da França uma nova medida para o Raio da Terra, ele refaz as contas e verifica a validade do que pensou: é a fórmula matemática para a Lei que rege os movimentos na Terra e no Céu. Na fórmula, ele supôs corretamente que a força possui uma relação com a massa dos objetos envolvidos.

35 Heliocentrismo explicando o movimento de Mercúrio e Vênus: órbitas internas à terrestre

36 Heliocentrismo explicando o movimento de Mercúrio e Vênus
Comentário: É fácil perceber que o heliocentrismo explica o movimento de Mercúrio e Vênus, uma vez que esses transladam em torno do Sol com uma órbita de raio menor do que a Terra, eles serão sempre vistos próximos ao Sol.

37 Uma prova do Heliocentrismo: a Paralaxe Estelar

38 Calculando distâncias
Comentário: O primeiro método utilizado para tentar medir a distância das estrelas foi a Paralaxe, método que já havia sido usado para medir a distância dos planetas no Séc. XVII. Vamos tentar explicar como funciona tal método. Na verdade, o método não nos é de todo estranho, pois é através da paralaxe que nosso cérebro tem noção de profundidade. Para que você compreenda o método, realize a seguinte brincadeira: estique o braço em frente ao seu rosto, e observe o seu dedo indicador ora com um olho, ora com outro. Você perceberá que seu dedo parecerá “pular” de um lado para o outro. Isso é a paralaxe: a diferença de posição aparente de um objeto em relação a um fundo distante, quando observado de dois pontos diferentes. Na verdade, nosso cérebro sabendo a distância entre nossos olhos consegue estimar a distância entre os objetos. Para que você se convença disso, tente a seguinte experiência: jogue uma bola de papel em um cesto distante com os dois olhos abertos, e depois feche um dos olhos e tente acertar o cesto novamente. Você perceberá que surgirá uma dificuldade com relação à distância em que se encontra o cesto.

39 Distância até o outro lado do rio
B d D E C

40 Paralaxe e semelhança de triângulos
Comentário: o cálculo de distâncias através da paralaxe é feito basicamente através de uma semelhança de triângulos

41 Jean Richer (Guiana Francesa) e Giovanni Domenico Cassini (Paris)
Paralaxe de Marte (1671) Jean Richer (Guiana Francesa) e Giovanni Domenico Cassini (Paris)

42 Paralaxe de Marte (1671) Comentário: Já em relação ao céu, a idéia é a seguinte: você, de dois pontos diferentes, conseguirá observar o mesmo objeto como se ele estivesse em locais diferentes com relação ao fundo distante. Como já havíamos dito, esse foi o método utilizado para calcular a distância de Marte até nós. Foi com essa semelhança de triângulos que dois cientistas, sabendo a distância que os separava na Terra, estimaram a distância do planeta vermelho. Imagem: earth-3d.gif. Disponível em: < Acesso em: 15/02/2005 mars.jpg. Disponível em: < Acesso em: 15/02/2005

43 Paralaxe Estelar ? Estrelas muito longe ! Diâmetro da Terra: 12 800 km
Diâmetro da Órbita da Terra: km Solução: medidas efetuadas com seis meses de diferença Estrelas mais próximas

44 A paralaxe Estelar: prova do Heliocentrismo
Comentário: Se observarmos uma mesma estrela no céu com uma diferença de seis meses, pode ser que percebamos uma paralaxe, se esta estrela estiver mais próximas de nós do que outras estrelas de fundo. Demorou para que os astronômos descobrissem estrelas próximas o suficientes para que medidas como essa pudessem ser feitas, mas ao conseguirem, ficou provado que depois de seis meses, a Terra se encontra bastante distante do local onde estava anteriormente.

45 Estrela distantes descrevem elipse no céu...
andando coloca o guarda-chuva para frente imóvel

46 Estrela descreve elipse no céu...
Comentário: Bem, mas vários foram os alarmes falsos quanto à paralaxe estelar. Em meados de 1700, Bradley observou sim uma estrela efetuando uma pequena elipse no céu. Entretanto, tal elipse se descrevia no período maior do que o de um ano. Problemas à vista, obviamente. Na verdade a explicação é genial. Primeiro façamos uma analogia. Quando estamos parados com um guard-chuva na vertical, no meio a um temporal, não nos molhamos, entretanto, basta começarmos a andar para nos encharcamos… Por quê? Na verdade, a gente caminha na direção de pingos que já haviam passado pelo guarda-chuva. Assim, a culpa é de nossa velocidade. Quanto mais rápido formos, mais pingos ainda estarão no ar para trombarmos com eles. Assim, se inclinarmos o guarda-chuva, podemos caminhar na direção do “túnel” sem pingos que ele faz na nossa frente. Em suma, para um observador de for a desse evento, fica claro que nós andamos contra os pingos. Para nós, observadores dentro do evento, achamos que a chuva é inclinada, quando na verdade ela pode perfeitamente estar apenas caindo verticalmente em relação à Terra.

47 Chuva de fótons e telescópios...
Direção verdadeira da estrela (chuva de fótons) Direção aparente da estrela

48 Aberração Estelar: outra prova do movimento da Terra em torno do Sol!
Direção verdadeira da estrela (chuva de fótons) Direção aparente da estrela No final, a estrela representa uma elipse que não é de origem paraláctica Direção aparente da estrela 6 meses depois

49 … mas é Aberração Estelar !
Comentário: O mesmo acontece com a luz. Imagine que ao invés de pingos de chuva, temos os pingos de luz: os fótons. E imagine que ao invés do guarda-chuva, o que temos na mão é um telescópio. O efeito é o mesmo! Como a Terra gira ao redor do Sol, e com velocidade bastante alta (cerca de 30 km/s) devemos inclinar o telescópio para compensar o fato do nosso movimento. Assim, damos tempo dos pingos de luz caírem exatamente no espelho do telescópio. Como se já não bastasse, esse foi um prego final no caixão do geocentrismo… A Terra realmente se move em volta do Sol, temos aqui uma evidência fortíssima.

50 Heliocentrismo e Estações do Ano

51 Estações do Ano Comentário: Ao contrário do que muitos pensam, a causa das Estações do Ano não é a aproximação e o afastamento da Terra em relação ao Sol, de seis em seis meses… Se assim o fosse, a Terra como um todo deveria estar no verão ao mesmo tempo, e depois outono… mas sempre a mesma estação em todos os continentes. Mas sabemos que não é assim que acontece, pois no Natal é inverno no Estados Unidos por exemplo, e tem neve e tudo o mais, e eles se vestem de Papai Noel sem sofrer, enquanto que aqui no Brasil a gente sofre muito com o calor dentro daquela roupa vermelha quente e fica com a barba pinicando, é um terror, e tudo isso porque estamos no verão no Natal. Logo, a explicação deve ser outra. O fato é que, no movimento de Translação em torno do Sol, a Terra também gira em torno de si (Rotação) com o eixo de rotação inclinado, como pode ser visto na figura. E isso faz com que, no verão e no inverno, os hemisférios Norte e Sul recebam uma quantidade de luz diferente, com um dos hemisférios recebendo muito mais luz do que o outro, e tendo o dia (período com o Sol no céu) muito maior.

52 fim O Aparato

53 O Aparato Comentário: No observatório teremos um aparato com o intuito de facilitar a visão das pessoas para o Heliocentrismo e as Estações do Ano. Assim, o Heliocentrismo será representado de três maneiras por uma maquete com o Sol no centro e quatro Terras ao redor simbolizando a Terra em quatro meses diferentes. No primeiro caso possuíremos o plano de traslação horizontal e poderemos perceber o eixo de rotação da Terra inclinado com relação a esse plano de translação. No segundo, o eixo de rotação estará na vertical e o eixo de translação ficará inclinado. No terceiro, a inclinação será a latitude do local: no caso a latitude de São Carlos.

54 fim FIM

55 Dúvidas ? Geocentrismo X Heliocentrismo
Laçadas Epiciclos X Órbitas Externas Mercúrio/Vênus Ticônico X Órbitas Internas Pêndulo de Foucault Não Explica X Explica Fórmula Matemática Não Possui X Possui ( Força Central ) Paralaxe Estelar Não Explica X Explica Aberração Estelar Não Explica X Explica Estações do Ano Explica X Explica