"O Quarteto Fantástico e o cientista prateado" André A. Luiz Josiele P. Pastre Mariana A. D. de Souza Paulo H. C. Rosa Ricardo R. B. Parra

3000 a.C.

ANTES DOS STONEHENGES SEREM CONSTRUÍDOS... STONEHENGE, (INGLATERRA) STONEHENGE, (EGITO)

Círculo de Goseck 4900 a.C.

1700 a 2100 a.C. Disco de Nebra

Máquina de Anticítera 1 87 a.C.

... E ANTES MESMO DO PLANALTO DE NASCA SER CONSTRUÍDO TAMBÉM...

E ANTES DA INVENÇÃO DE INSTRUMENTOS APROPRIADOS... ... O HOMEM OBSERVAVA O CÉU!

Mundo na Antigüidade Lua S l Estrelas (6000) Marte Mercúrio Júpiter Vênus Saturno S l

Os movimentos do céu ESTRELAS

todos os astros  diariamente Os movimentos do céu todos os astros  diariamente Sol  anual Lua  mensal Estrelas  anual Planetas  complicado

Os movimentos do céu A VALSA DOS PLANETAS

voltando um pouco no tempo... séc. II d.C. – Claudius Ptolemaeus (Ptolomeu) surgimento da astrologia popular moderna para aperfeiçoar a astrologia houve a necessidade da astronomia tentou compreender o movimento retrógrado dos planetas Ptolomeu foi um astrólogo do séc. II que trabalhou na biblioteca de Alexandria. É o responsável pelo surgimento da astrologia popular moderna, que tem como principal característica, o fato de as posições dos planetas em determinadas casas zodiacais serem responsáveis por determinar o padrão de comportamento e normalidades físicas congênitas. Como astrônomo, relacionou estrelas, registrou seus brilhos, apresentou boas razões para a esfericidade da Terra, estabeleceu normas para previsões de eclipses

Movimento aparente não “perfeito” Oeste Leste “Laçada” ?

Sistema Geocêntrico

Sistema Geocêntrico ( Ptolomeu, séc. II ) Mer Vên Lua Sol Ter Mar Como os planetas tinham movimento diferente do das estrelas, os antigos passaram a tentar explicá-los. Ptolomeu, no século II, desenvolveu o Sistema Geocêntrico, onde os planetas (todos) giravam em torno da Terra, com as estrelas estando fixas em uma esfera, ao fundo. Nesse sistema, inclusive o Sol girava em torno da Terra. As pessoas, naquela época, acreditavam que a Terra era o centro do Universo. Júp Sat Esfera das estrelas fixas 2

Sistema de Epiciclos ( Apolônio, séc. III a .C. ) Planeta Para solucionar o problema, um xxxxxxxxx chamado Apolônio propos um sistema de epiciclos, baseado no sistema geocêntrico de Ptolomeu. Segundo o sistema de Apolônio, a Terra continuava no centro, e os demais astros girando em torno dela. Mas alguns giravam em torno de um ponto ao qual ele deu o nome de Epiciclo. Epiciclos eram pontos que giravam em torno da Terra, como se fossem um planeta. No entanto, o planeta em si girava em torno desse ponto, enquanto o próprio ponto girava em torno da Terra. Desse jeito, ele explicava os movimentos de laçada de alguns planetas e a Terra ainda continuava no centro do Universo, estando de acordo com as teorias religiosas da época. /******** explicar movimentos de laçada aqui?*********/ Terra Deferente

Sistema Complexo de Epiciclos Planeta E Para solucionar o problema, os astrônomos começaram a adotar o sistema complexo de epiciclos, ou seja, epiciclos de epiciclos! Os astronomos simplesmente iam adicionando alguns pontos sobre os quais giravam outros pontos, outros, até os cálculos de movimento dos planetas baterem com as observações. Um tanto quanto complicado, né? Mas esse sistema tinha uma precisão surpreendente. Terra Deferente

Sistema de Epiciclos Para solucionar o problema, um astrônomo chamado Apolônio propôs um sistema de epiciclos, baseado no sistema geocêntrico de Ptolomeu. Segundo o sistema de Apolônio, a Terra continuava no centro, e os demais astros girando em torno dela. Mas alguns giravam em torno de um ponto ao qual ele deu o nome de Epiciclo. Epiciclos eram pontos que giravam em torno da Terra, como se fossem um planeta. No entanto, o planeta em si girava em torno desse ponto, enquanto o próprio ponto girava em torno da Terra. Desse jeito, ele explicava os movimentos de laçada de alguns planetas e a Terra ainda continuava no centro do Universo, estando de acordo com as teorias religiosas da época. /******** explicar movimentos de laçada aqui?*********/ 3

Posição de Mercúrio ou de Vênus em relação ao Sol Vênus após o pôr-do-sol Oeste Vênus antes do nascer do Sol Leste 4

Filósofos e Astrônomos Antigos Famosos Pitágoras Heráclides Aristóteles Aristarco Eratóstenes Ulugh Beg Hiparcos Ptolomeu 400 200 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Copérnico Tycho Brahe Galileu Kepler Newton

Nicolau Copérnico

Nasceu em Thorn (Polônia), a 19 de fevereiro de 1473. Com a morte do pai, um rico comerciante, em 1483, foi viver juntamente com a mãe e os irmãos na residência do tio materno Lucas Watzelrode, cônego de Wloclawek. Em 1491, entrou para a Universidade de Cracóvia, onde estudou medicina.

Em 1497 fez sua primeira observação astronômica, a ocultação da Estrela Aldebarã pela Lua. Em 1506 começou a desenvolver um sistema astronômico com base em suas observações dos corpos celestes e logo constatou que a hipótese geocêntrica não era compatível com a realidade. De 1510 a 1514 compôs um pequeno trabalho intitulado Commentariolus (Pequeno comentário).

Heliocentrismo

Copérnico sabia das dificuldades de aceitação do heliocentrismo: A Bíblia colocava a Terra e o homem como centro do Universo - Antes de sua teoria, os homens consideravam como verdadeira a tese de Ptolomeu, que defendia a idéia de que a Terra era o centro do universo A igreja tornou-se extremamente sensível a tudo o que pudesse parecer heresia. Mesmo assim Copérnico continua suas pesquisas em silêncio.

Sistema Heliocêntrico( Copérnico, séc. XVI ) Mas no século XVI, Copérnico deu uma explicação muito mais simples para os movimentos dos planetas. No lugar de um complexo sistema de epiciclos, os planetas girariam normalmente em torno de um ponto comum. No entanto, esse ponto era o Sol. Apesar de explicar bem as observações, esse modelo tinha um problema: era contrário ao que dizia a Igreja, pois tirava a Terra do centro do Universo, e isso fez com que a Igreja fosse totalmente contrária a teoria, e até perseguisse seus seguidores. Como o modelo se mostrou correto com o tempo, acabou sendo aceito, e é o utilizado até hoje, apenas com algumas diferenças nas formas das órbitas, que hoje sabemos não serem circulares.

Sistema Heliocêntrico - movimento dos planetas

“ Partindo daí, comecei a considerar a mobilidade da Terra; e, embora a idéia parecesse absurda, como eu soubesse que antes de mim fora concedida a liberdade de imaginarem toda sorte de pequenos círculos para explicar os fenômenos das estrelas, pareceu-me talvez me fosso permitido, pela suposição de que a Terra fosse dotada de algum movimento, tentar alcançar conclusões mais fundamentais que as de meus antecessores com respeito as revoluções dos corpos celestes”

Sistema Heliocêntrico

Teorema de Copérnico No interior de uma circunferência imóvel roda sem deslizar outra circunferência de raio duas vezes menor. Que linha descreve, durante o movimento, o ponto arbitrário K da circunferência menor? A resposta é surpreendentemente simples: o ponto K move-se em linha reta, mais precisamente, sobre um diâmetro da circunferência fixa.

Por volta de 1530 divulgou o artigo Commentarioulus, apresentando resumidamente o Sistema Heliocêntrico. Ele retardou o quanto pôde a publicação completa de seus trabalhos astrônomicos até que em 1540, autorizou a edição de seu célebre tratado, De Revolutionibus Orbium Coelestium ( Sobre a as Revoluções das Órbitas Celestes), com a precaução de dedicá-lo ao papa.

Doente , em seu leito recebe a primeira cópia do livro na manhã de 24 de maio de 1543 e morreu na tarde do mesmo dia.

"A sabedoria da natureza é tal que não produz nada de supérfluo ou inútil." 5

O UNIVERSO PLATÔNICO DE KEPLER (O último astrólogo científico, o primeiro astrofísico) 27-12-1571 – Weil der Stadt (Alemanha) 15-11-1630 – Regensburg (Alemanha) 1571 - 1630

Johannes Kepler: 27/12/1571 - Weil der Stadt - atual Alemanha. (região da Swabia - Württemberg ) 15/11/1630 - Regensburg. Astrônomo matemático.

grandes contribuições: descrição do movimento planetário através 3 leis propôs que as leis físicas que governam a Terra, são as mesmas que governa os céus trabalhos em ótica (lentes e olho humano) descreveu a lei do inverso do quadrado para refração da luz, reflexão em espelhos planos e curvos e o princípio da câmera escura analisou a supernova de 1604 descreveu a passagem do cometa Halley em 1607 Logaritmos e volumes de sólidos

O COMETA DE HALLEY

A vida de Kepler... - Na infância: enviado a um seminário protestante em Maulbronn curiosidade supera o temor de Deus obsessão de entender o mundo estudou grego, latim, música e matemática Em 1589, deixou Maulbronn para estudar na grande Universidade de Tübingen adotou com fervor o modelo heliocêntrico de Copérnico Nomeado para Graz, Áustria, como professor de matemática vendia almanaques astronômicos e meteorológicos e horóscopos momento de epifania, descoberta a estrutura de sustentação dos planetas Ler Cosmos – Carl Sagan

a Guerra dos Trinta Anos atinge Praga perde mulher e filho em epidemia excomungado pela igreja luterana e deposto de seu padrão real Katharina Kepler foi acusada de feitiçaria e aprisionada em Württemberg livro Somnium (O Sonho), tenta divulgação científica Ler Cosmos – Carl Sagan

1628 - Tabelas Rudolfinas

Astrologia

“Alguns desses panfletos (de previsões astrológicas) se revelarão verdadeiros, mas a maioria o tempo e a experiência mostrarão sem significado e inúteis. A última parte será esquecida (literalmente: escrita nos ventos), enquanto a anterior entrará cuidadosamente nas memórias das pessoas, como é comum com o povo. Kepler, Sobre as fundações mais corretas da astrologia (Praga, 1602).

Mysterium Cosmographicum 1597 - “Mistério Cosmográfico” Mysterium Cosmographicum Exposição da teoria de Copérnico. Força produzida pelo Sol rege os movimentos planetários. Distâncias dos planetas ao Sol justificadas por meio de analogia com os 5 poliedros regulares.

O Mistério Cósmico Relação entre o movimento dos 6 planetas conhecidos e os 5 sólidos regulares de Platão Entre Saturno e Júpiter: o cubo Entre Júpiter e Marte: a pirâmide triangular Entre Marte e Terra: o dodecaedro Entre Terra e Vênus: o icosaedro Entre Vênus e Mercúrio: o octaedro Desvendara o método euclidiano de Deus, ficou famoso. ¨ O grande prazer que tive pela descoberta nunca poderá ser traduzido em palavras...Não a refutarei não importa gastos nem dificuldade.¨

Cubo Terra

Tetraedro Fogo

Octaedro Ar

Icosaedro Água

Dodecaedro O Universo

O homem era Tycho Brahe nobre dinamarquês exilado, Matemático Imperial na Corte do Sagrado Imperador Romano Rudolf II maior gênio observacional da época por 35 anos tinha –se devotado a medir um universo regular, ordenado e preciso Poucos conhecem Tycho Brahe, nem que fosse apenas de nome. É a maior prova de que ninguém se lembra dos astrônomos observadores. É muito mais conhecido o nome de Copérnico, Kepler e Newton. Entretanto, vale ressaltar que muitas das dificuldades de Copérnico se devem ao fato de que ele confiava nos dados de Ptolomeu e os achava infalíveis. Fato interessante é o de que Tycho não utilizou instrumentos novos de início, e tampouco utilizou o telescópio que não era da sua época. Na verdade, Tycho começou aperfeiçoando instrumentos gregos, com miras e escalas mais precisas. Além de fazer cada medida quatro vezes, ele calculava o erro devido à refração da luz do Sol na atmosfera. Uma mente extremamente cuidadosa.

Ilha báltica de Hveen

Nosso lugar no universo Tycho Brahe

URANIBORG, O OBSERVATÓRIO DE TYCHO BRAHE

O UNIVERSO DE TYCHO O SEXTANTE DE TYCHO SOL TERRA LUA

1604 - “Astronomia pars Optica” Enquanto isso... 1604 - “Astronomia pars Optica” Estudo anatômico do olho humano. Explicação do funcionamento dos óculos. Aperfeiçoamento da luneta de Galileo.

Resultados de sua “guerra com Marte”. 1609 - “Astronomia Nova” Publicação de dois resultados essenciais para o desenvolvimento da astronomia moderna (duas primeiras leis) Resultados de sua “guerra com Marte”.

LEIS DE KEPLER

Seria o mundo tão perfeito e digno de uma órbita circular?!

Sistema Heliocêntrico ( Copérnico, séc. XVI ) Vên Mer Ter Lua Mar Mas no século XVI, Copérnico deu uma explicação muito mais simples para os movimentos dos planetas. No lugar de um complexo sistema de epiciclos, os planetas girariam normalmente em torno de um ponto comum. No entanto, esse ponto era o Sol. Apesar de explicar bem as observações, esse modelo tinha um problema: era contrário ao que dizia a Igreja, pois tirava a Terra do centro do Universo, e isso fez com que a Igreja fosse totalmente contrária a teoria, e até perseguisse seus seguidores. Como o modelo se mostrou correto com o tempo, acabou sendo aceito, e é o utilizado até hoje, apenas com algumas diferenças nas formas das órbitas, que hoje sabemos não serem circulares. Sol Júp Sat Esfera das estrelas fixas

Sistema Heliocêntrico ( Copérnico, séc. XVI ) Vên Mer Ter Lua Mar Mas no século XVI, Copérnico deu uma explicação muito mais simples para os movimentos dos planetas. No lugar de um complexo sistema de epiciclos, os planetas girariam normalmente em torno de um ponto comum. No entanto, esse ponto era o Sol. Apesar de explicar bem as observações, esse modelo tinha um problema: era contrário ao que dizia a Igreja, pois tirava a Terra do centro do Universo, e isso fez com que a Igreja fosse totalmente contrária a teoria, e até perseguisse seus seguidores. Como o modelo se mostrou correto com o tempo, acabou sendo aceito, e é o utilizado até hoje, apenas com algumas diferenças nas formas das órbitas, que hoje sabemos não serem circulares. Sol Júp Sat Esfera das estrelas fixas

Primeira Lei de Kepler Os planetas descrevem elipses em torno do Foco Os planetas descrevem elipses em torno do sol, nas quais este ocupa um dos focos.

a + b = c + d a b Foco Foco d c ELIPSE

Segunda Lei de Kepler O planeta, em sua órbita ao redor do sol, Foco O planeta, em sua órbita ao redor do sol, descreve áreas iguais em tempos iguais.

A1

A1

A1

A1

A1

A1

Velocidade Areolar = A t

t2 A2 t1 A1 Cada planeta mantém sua velocidade areolar constante ao longo de sua órbita elíptica. Logo: A1 = A2 t1 t2

Sol planeta

Afélio  ponto de maior afastamento entre o planeta e o Sol

Periélio  ponto de maior proximidade entre o planeta e o Sol

Com isso, tem-se que a velocidade no periélio é maior que no afélio. Afélio = 29,3 km/s Periélio = 30,2 km/s

“Sobre os Cometas” - descreve a passagem do cometa Halley em 1607. “Nova Stereometria Dolorium” - cálculo do volume de mais de 100 tipos de sólidos. Entre 1618 e 1621 “Epítome da Astronomia de Copérnico” - resumo do conhecimento astronômico da época. “Sobre os Cometas” - descreve a passagem do cometa Halley em 1607.

Terceira Lei. 1619 -“Harmonias do Mundo” Obra “parecida” com o “Mistério Cosmográfico. Velocidades de rotação dos planetas associadas a notas musicais. Terceira Lei.

3.ª LEI DE KEPLER (LEI DOS PERÍODOS) “O quadrado do período da revolução de um planeta em torno do Sol é diretamente proporcional ao cubo do raio médio de sua elipse orbital.” Raio Médio  média aritmética entre as distâncias máxima e mínima do planeta ao Sol. T2 = K R3

Terceira Lei de Kepler r T m r’ m’ T’ ( r / r’ )3 = ( T / T’ )2

Mercúrio 88 5,8 x 107 4,0 x 10-20 Vênus 224,7 1,08 x 108 Terra 365,3 Planeta T (dias terrestres) R (km) T2/R3 Mercúrio 88 5,8 x 107 4,0 x 10-20 Vênus 224,7 1,08 x 108 Terra 365,3 1,5 x 108 Marte 687 2,3 x 108 Júpiter 4343,5 7,8 x 108 Saturno 10767,5 1,44 x 109 Urano 30660 2,9 x 109 Netuno 60152 4,5 x 109 Plutão 90666 6,0 x 109

O universo de Kepler nos ajudou a entender nosso próprio universo. 15/11/1630 - Regensburg: morre Johannes Kepler. Melhor compreensão de nosso universo. Abriu caminho para Newton. O universo de Kepler serviu como base para a astronomia e física modernas. O universo de Kepler nos ajudou a entender nosso próprio universo.

As Leis de Kepler dão uma visão cinemática do sistema planetário. Do ponto de vista dinâmico, que tipo de força o Sol exerce sobre os planetas, obrigando-os a se moverem de acordo com as leis que Kepler descobrira? A resposta foi dada por Isaac Newton (1642-1727): FORÇA GRAVITACIONAL!!!!

¨Media os céus, agora meço as trevas ¨Media os céus, agora meço as trevas. O espírito é celeste , aqui jaz a sombra do corpo¨ Epitáfio FIM