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Observatório do CDCC - USP/SC Setor de Astronomia (OBSERVATÓRIO) (Centro de Divulgação da Astronomia - CDA) Centro de Divulgação Científica e Cultural.

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2 Observatório do CDCC - USP/SC

3 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

4 Sessão Astronomia

5 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.

6 A Idade da Terra Adalberto Anderlini de Oliveira

7 O Tema da Sessão Astronomia Título : A Idade da Terra Nome do Autor : Adalberto Anderlini de Oliveira Data da Apresentação: 7 de maio de 2005 Número de Espectadores no Audiório: 25 Nome do Apresentador: Adalberto Anderlini de Oliveira Resumo/ABSTRACT: A motivação desta palestra é apresntar de uma maneira histórica como o homem descobriu a idade da Terra, ou seja, desde quando ela existe. Crédito da Imagem de Abertura: earth-age.jpg. Disponível em: Acesso em: 30/04/05

8 O Céu Imutável ETERNO Lua Terra Vênus Sol Marte Estrelas Fixas Começo e fim são as mais drásticas de todas as mudanças possíveis

9 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 e a lua, e as estrelas, estavam fixos em formas perfeitas: as esferas. E essas esferas giravam em torno da Terra. Assim, noite após noite, eles tinham a impressão que o céu girava, em suas esferas. E, como esses giros pareciam periódicos, eles concebiam o céu como algo imutável. Foi natural que a partir do imutável, eles criassem a concepção do eterno. Logo, para os gregos, a Terra sempre havia existido, e existiria para sempre. Pelo menos era o que as observações astronômicas deles pareciam revelar. Por um longo período, tornou-se, então, difícil acreditar que houve um início ou haveria um fim para a Terra; mesmo porque o início e o fim são as mais drásticas das mudanças. Imagem: geocen1.gif. Disponível em:. Acesso em: 30/04/2005

10 O Céu Imutável Estrelas Novae QUASE Antesexplosão 1987 Eterno ? Começo e fim ? Já está para acabar ? Analisar o problema a partir do que melhor se conhecia na época: Sistema Solar

11 O Céu Imutável ? Comentário: Entretanto, por volta de 1700 já eram conhecidas várias estrelas novae. Assim, o que parecia imutável começou a mudar um pouco. O céu não se demonstrava tão constante sempre. Surgem, então, as dúvidas mais naturais: se existiu um começo e se existiria um fim. E, como naquela época, o sistema solar estava compreendido, obviamente os primeiros estudos foram embasados nele.

12 O Sistema Solar Gravitação Universal - Isaac Newton (1687) Gravitação = Produto das massas distância

13 O Sistema Solar Comentário: Mas como funciona o Sistema Solar ? Na verdade, Isaac Newton já havia descoberto a fórmula física que regia o movimento dos planetas. Imagem: GodfreyKneller-IsaacNewton-1689.jpg. Disponível em:. Acesso em: 15/01/2005 Animação: b-low_mpeg[1].mpg. Disponível em:. Créditos: Walt Feirner. Acesso em: 01/05/2005

14 O Passado e o Futuro do Sistema Solar A maquinaria do Sistema Solar pode ser posta (matematicamente) para funcionar para trás e para frente. ( p1, t1 ) ( p2, t2 ) ( p1, t1 ) ( p2, t2 ) Análise impraticável para mais de 3 corpos

15 O Passado e o Futuro do Sistema Solar Comentário: O interessante é que, com a formulação newtoniana, podemos colocar a maquinaria do sistema solar para rodar para trás ou para frente. Em resumo, de posse da formulação desenvolvida por ele, é possível prever o caminho de objetos com massa. Por exemplo, em um canhão podemos saber exatamente o caminho que o projétil irá percorrer se forem sabidas posições em dois tempos consecutivos. Além disso, se no final do movimento, soubermos exatamente dois pontos por onde o projétil passa, em dois momentos consecutivos, podemos redesenhar o movimento para trás. Assim, se sabemos duas posições consecutivas dos planetas hoje, podemos colocar o sistema solar para funcionar para trás, e saberíamos se os planetas surgiram todos juntos de um ponto em comum, ou se sempre permaneceram nessas órbitas. Mas calcular não é tão fácil como dizer, e qualquer cálculo com mais de três corpos já fica difícil, imagine colocar o Sol, os planetas, as luas...

16 O movimento da Terra é periódico ? Imutável ? massa atraindo massa Podemos sofrer atração e sair da Órbita?

17 O movimento da Terra é periódico ? Comentário: Mas será que o movimento da Terra é periódico? Em suma, queremos saber se ele se alterou com o passar dos anos. Isso poderia ser uma evidência de que existiu um início. Mais do que isso, de acordo com Newton, tudo que tem massa atrai outro corpo que tem massa. Será que não podemos sofrer a atração gravitacional de outros objetos que têm massa ? Animação: a-low_mpeg[1].mpg. Disponível em:. Créditos: NASA e Greg Bacon. Acesso em: 01/05/2005

18 Quem poderia perturbar a Terra ? Lua Sol Planetas Estrelas etc. Perturbações devem ser levadas em consideração nos cálculos mais precisos da Órbita O que mudaria ? Dia, Mês, Ano, Distância até o Sol e até a Lua... Parece inalterado… Mas as observações astronômicas possuem apenas anos.

19 Quem poderia perturbar a Terra ? Comentário: Se sofrêssemos tais perturbações, quais observações astronômicas deixariam evidentes que estamos em uma órbita instável ? No fundo, o dia mudaria, a distância até o Sol ou até a lua mudaria… e tudo isso já podia ser medido com certa precisão naquela época. E até então, tudo parecia inalterado. Será que foi sempre assim ? Será que não existiu um início ?

20 Será que não existiu um início ? Joseph Louis Lagrange Pierre Laplace tais pequenas perturbações são periódicas e se anulam O Sistema Solar se moverá assim para sempre

21 Será que não existiu um início ? Comentário: Em 1825, dois físicos/matemáticos conseguem mostrar que as perturbações nas órbitas existem, mas se cancelam. Assim, parece que o sistema solar nunca sairá do prumo, e se movimentará assim para sempre. Parece que a análise do movimento do sistema solar não é o local ideal para procurar para um início ou um fim para a Terra. Imagem: Lagrange.gif. Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005 laplace.jpg. Disponível em:. Acesso em: 1/05/2005

22 De onde surgiu o movimento de translação dos planetas ? Não foi somente através da Atração Gravitacional ! Como surgiram os planetas? A Teoria deve explicar isso. Hipótese Nebular de Laplace

23 De onde surgiu o movimento de translação dos planetas ? Comentário: Mas Laplace acreditava que o movimento deixava evidente outra coisa: de onde surgiu o movimento de translação dos planetas? E de todos para o mesmo lado. Com certeza a fórmula de newton não prevê que os planetas devem começar a girar. Na verdade, se os planetas estivessem parados quando nasceram, a atração gravitacional do Sol faria com que eles fossem engolidos por ele. Assim, deve ter existido alguma coisa que impulsionou os planetas a girarem em torno do Sol. Surge assim a hipótese nebular de Laplace, que dizia que o Sol, e os planetas tinham se formada de uma nuvem de gás que começou a girar e contrair por alguma razão exterior. E conforme ela ia contraindo, camadas de matéria eram deixadas para trás e dariam origem aos planetas. Assim, se soubéssemos a idade do Sol, poderíamos estimar a idade da Terra.

24 A Conservação de Energia A energia não pode ser criada do nada ou destruída, só pode ser transformada. Energia Térmica Energia Cinética Energia Potencial Energia Elétrica etc. Radiação

25 A Conservação de Energia Comentário: Slide não apresentado.

26 O Sistema Solar está perdendo energia Em tamanha quantidade que é capaz de atingir a Terra, a km, e suprir (com desperdício) as necessidades energéticas do Homem Chegará um dia em que a energia estará tão próxima do zero que poderemos considerar o Sistema Solar findo Deve ter tido muito mais energia no passado

27 O Sistema Solar está perdendo energia Comentário: Como sabemos, o Sol está perdendo energia através da luz. Isso fica óbvio ao aquecermos quando ficamos expostos a sua radiação. Se descobrirmos como o Sol vem produzindo essa energia, talvez possamos descobrir desde quando ele o faz, e isso nos daria sua idade. animação: hst15_sun_earth_mw.mpeg. Disponível em:. Acesso em: 1/05/2005

28 Qual a fonte de energia do Sol ? Séc. XIX - fonte de energia: carvão Calor e luz obtidos da energia química que mantém os átomos do carvão unidos Hermann Helmholtz, 1847 CarvãoOxigênio Impossível que o Sol tivesse a massa necessária para durar toda a História. Cinzas

29 Qual a fonte de energia do Sol ? Comentário: Helmholtz, o primeiro a tentar estudar isso, fez várias suposições. A primeira dela e mais óbvia se lembrarmos que ele viveu na época após a Revolução industrial foi o carvão. Ele achava que o Sol estava sofrendo combustão, ou seja, que ele estivesse queimando. Entretanto, nós sabemos o quanto de energia chega em nós em um intervalo de tempo, e ao calcular a quantidade de matéria que o Sol deveria estar queimando para produzir essa quantidade de energia tornava improvável que o Sol estivesse em combustão. Para ele produzir essa taxa de energia por combustão ele deveria possuir muito mais massa do que ele tem, principalmente para manter essa taxa por toda a história conhecida. Imagem: helmholtz.jpg. Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005

30 Estrelas cadentes = meteoros Teoria dos incrementos meteóricos Se ocorressem essas colisões à razão necessária para manter a combustão solar, levaria anos para o Sol aumentar 1% de sua massa. Mas isso faria com que a Terra se aproximasse, e cada ano seria 2 segundos mais curto que o anterior. Isso já teria sido detectado pelos astrônomos. Qual a fonte de energia do Sol ?

31 Comentário: A outra hipótese de Helmholtz foi a de que meteoros cairiam constantemente no Sol, provocando brilho tal qual aqui na Terra. Mas a quantidade de meteoros que deveria cair seria monstruosa, aumentando a massa do Sol consideravelmente com o passar do tempo. Isso faria com que o Sol atraísse a Terra com mais força, chegando até a mudar o ano terrestre. Como isso não era observado pelos astrônomos, tal hipótese foi descartada. Imagem: pas02-01.jpg. Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005

32 Qual a fonte de energia do Sol ? 1853, Teoria da Contração de Helmholtz As camadas mais externas estariam decaindo para o interior do Sol (seu tamanho diminuiria) Não altera a massa do Sol, logo não altera o ano terrestre Qual a contração necessária para manter a radiação conhecida ? Desde a invenção do Telescópio teria diminuido 37 km - impossível de medir na época.

33 Qual a fonte de energia do Sol ? Comentário: Outra hipótese dele foi a de que as camadas mais externas do Sol estariam decaindo em direção ao centro, e nessa queda elas aqueceriam e emitiriam luz. Dessa forma, não aumentaria a massa do Sol, não mudando o ano terrestre. Mas o tamanho do Sol diminuiria… Será que numa taxa que tornaria tal contração visível ? Não para os instrumentos da época.

34 Qual a fonte de energia do Sol ? Se o Sol se formou contraindo, há de anos, ele teria o raio do tamanho da Órbita da Terra (assim, essa seria a idade da Terra). Essa teoria parecia de acordo com a Hipóese Nebular de Laplace.

35 Qual a fonte de energia do Sol ? Comentário: Como tal hipótese mostrava o Sol contraindo, ela casava com a hipótese de Laplace, e tornou-se a partir de então uma teoria bastante difundida pelos físicos. Através de tal hipótese, e conhecendo o diâmetro do Sol, e a taxa de energia que ele emite, era possível calcular com que rapidez ele encolhia, e com isso, quando ele teria liberado a camada de matéria na distância que fica a órbita da Terra.

36 Estava aceita a Teoria de Contração em 1785, geólogo James Hutton havia publicado Theory on Earth (estudava a erosão das rochas, a deposição das camadas sedimentares…) Observando a espessura dos sedimentos, a marcha da erosão e os acidentes ocorridos: Terra possui centenas de milhões de anos. Não daria tempo em milhões de anos da Nebulosa expelir o gás, a Terra se formar, e a crosta ficar como estava. Princípio Uniformitário: alterações geológicas, em curso atualmente, se processaram ao mesmo ritmo por todo o passado.

37 Estava aceita a Teoria de Contração... Comentário: Entretanto, a ciência não evolui por um ramo sozinho. Outros ramos da ciência estavam evoluindo, e um deles era a geologia. James Hutton havia estudado as camadas de solo e já supunha que a Terra deveria possuir centenas de milhões de anos, e não somente Imagem: james_hutton.jpg. Disponível em:. Acesso em: 1/05/2005

38 Estava aceita a Teoria de Contração Essas mudanças exigiam bilhões de anos de evolução em 1859, naturalista Charles Darwin publica The Origin of Species (estudava a mudança paulatina nos seres vivos no decorrer dos tempos através da Seleção Natural)

39 Estava aceita a Teoria de Contração... Comentário: A biologia também estava se desenvolvendo, e a idéia de Darwin da Seleção Natural exigia bilhões de anos de evolução. Imagem: Darwin-Worm.jpg. Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005

40 Confronto de Teorias Biólogos e geólogos e os prazos longos Físicos e os prazos curtos

41 Confronto de Teorias Comentário: Assim, temos teorias contradizentes. Imagem: darwin.gif. Disponível em:. Acesso em: 1/05/2005

42 Impasse desfeito em 1896 Físico Antoine Henri Becquerel descobre que o Urânio serve de fonte contínua de radiações de alta energia

43 Impasse desfeito em 1896 Comentário: Nessa época começam as descobertas de outros tipos de luz, mas muito mais energéticas: Raios-X, raios gama… E o estudo delas vai levar à um novo método para calcular a idade dos materiais. Imagem: antione-henri-becquerel.jpg. Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005 radioat.jpg. Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005 Radioactivity-Disc-Plate.GIF. Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005

44 O átomo Físico Ernest Rutherford descobre o núcleo atômico em 1911 As forças nucleares são muito maiores do que as forças que prendem os elétrons nos átomos. Podem ocorrer reações nucleares (ex.: radioatividade)

45 O átomo Comentário: Essas radiações de alta energia começaram a ser compreendidas quando se compreendeu o átomo. Na verdade, o átomo, principal constituinte das matérias é composto de partículas menores: prótons, elétrons e nêutrons. Essas partículas estão situadas em regiões diferentes nos átomos: o próton e o nêutron estão no minúsculo núcleo, enquanto que os elétrons circulam ao redor do núcleo na eletrosfera. Assim, enquanto que aquelas reações do carvão liberavam energia através de rearranjos na eletrosfera, podemos ter outros tipos de rearranjos, mas nas partículas do núcleo. E quando essas se rearranjam, liberam muita energia. Imagem: rutherford.jpg. Disponível em:. Acesso em: 1/05/2005 VLObject gif Disponível em:. Acesso em: 01/05/2005

46 A idade da Terra Novo método: Radioatividade Urânio (instável) Chumbo (estável) 100 átomos de Urânio decai para 50 átomos de Urânio meia vida: anos 1907, químico Bertram Boltwood, analisando o teor de Urânio em rochas, conclui que a Terra deve possuir bilhões de anos

47 A idade da Terra Comentário: E com isso pode-se medir a idade da Terra através de um método simples. Imagine que uma certa quantidade de urânio ficou presa em alguns pedaços de pedra, quando a Terra se formou. Esses átomos de Urânio possuem núcleos instáveis que vão se transformar em outros elementos que também são instáveis e vão se tranformando e se transformando até chegar no chumbo que é estável. O tempo que essas transformações demoram para acontecer pode ser medido através de amostras em laboratório. Por fim, sabendo quantos átomos de chumbo e quantos de urânio restaram naquela pedra antiga, é possível ter uma noção da idade da pedra.

48 Entendendo o Sol E = m x c PrótonsHélio Pósitrons Neutrinos Conservação de Energia m = 1 gE = kcal Combustão de litros de gasolina

49 Entendendo o Sol Comentário: Compreendendo o núcleo atômico, foi ainda possível compreender como funciona o Sol. Na verdade em 1905, Einstein propôs que a energia da massa era tranformada em energia luminosa.

50 A fonte de Energia do Sol Reações Nucleares Para que o Sol emita energia na taxa observada, ele deve transformar kg de massa por segundo Massa do Sol = kg = kg Sol pode durar bilhões de anos

51 Entendendo o Sol Comentário: Assim a fonte de energia do Sol são reações nucleares. Na verdade o Sol nada mais é do que milhões de bombas nucleares explodindo no seu interior. Com isso, ficou determinado que o Sol pode durar bilhões de anos. Novamente, o Sol estaria mudando sua massa com o tempo, mas numa taxa tão demorada que levaria trilhões de anos para que o ano terrestre se alterasse de 1 segundo.

52 A Idade da Terra anos de anos A idade do Homo Sapiens Sapiens

53 A idade da Terra Comentário: Hoje sabemos que a idade da Terra está em torno de 4,5 bilhões de anos. Vale lembrar que o ser humano surgiu a pouco tempo e já está destruindo o planeta. Já sabemos que a Terra teve um começo, restanos não apressar o seu fim. Imagem: dali3.jpgDisponível em:

54 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

55 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: qqxsgNuclearBlast.gifDisponível em:.Acesso em: 2/05/2005

56 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

57 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: tank_china.jpgDisponível em:. Acesso em: 2/05/2005

58 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

59 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: ter _b.jpg. Disponível em:. Acesso em: 2/05/2005

60 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

61 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: PPT%20bg%20Age%20of%20Earth.jpg Disponível em:. Acesso em: 2/05/2005

62 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

63 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: nuclear_war_is_not_my_problem.jpgDisponível em:.Acesso em: 2/05/2005

64 Quanto tempo a Terra vai aguentar ?

65 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: PPT%20bg%20Age%20of%20Earth.jpg Disponível em:. Acesso em: 30/04/2005

66 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

67 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: frameninefinal.jpgDisponível em: Ç.Acesso em: 2/05/2005

68 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

69 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: SmOdck_ph.jpgDisponível em:.Acess o em: 2/05/2005

70 quanto tempo a Terra vai nos suportar ?

71 Diapositivo 08 Comentário: Imagem: w jpgDisponível em:.Acesso em: 2/05/2005

72 A rosa de Hiroshima Pensem nas crianças Mudas telepáticas Pensem nas meninas Cegas inexatas Pensem nas mulheres Rotas alteradas Pensem nas feridas Como rosas cálidas Mas, oh, não se esqueçam Da rosa, da rosa Da rosa de Hiroshima A rosa hereditária A rosa radioativa Estúpida e inválida A rosa com cirrose A anti-rosa atômica Sem cor sem perfume Sem rosa, sem nada. A Rosa de Hiroshima Vinícius de Moraes

73 Comentário:

74 Final da Apresentação

75 Dúvidas ? Antes Céu Imutável (Eterno) Estrelas Novae - Mudanças Começo do Estudo: Sistema Solar Perturbações na Terra De onde surgiu a rotação dos Planetas ? Formação Planetária Qual a fonte de energia do Sol ? Combustão, Meteoros, Camadas Externas Geólogos e Biólogos Radioatividade e Reações Nucleares etc.

76 Referências e Bibliografia Livros: E a luz se fez - Rudolf Thiel GILBERT,A.(1982): Origens históricas da física moderna, Fund. Calouste Gulbenkian, Lisboa O Universo - Isaac Asimov Internet: Agradecimentos Ao Prof. Wilton S. Dias pelos livros emprestados


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