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CIÊNCIAS BIOLÓGICAS GEOLOGIA E ASTRONOMIA Prof. Huilquer Francisco Vogel UMA BREVE HISTÓRIA DE ASTRONOMIA Aula 1

Aula Astronomia

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Breve História de Astronomia

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Page 1: Aula Astronomia

CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

GEOLOGIA E ASTRONOMIA

Prof. Huilquer Francisco Vogel

UMA BREVE HISTÓRIA DE ASTRONOMIA

Aula 1

Page 2: Aula Astronomia

PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA

Uma das mais antigas ciências;

Stonehenge (fig. 1) na Inglaterra e as

Pirâmides do Egito (fig. 2), erguidas por volta

de 2.500 a.C, corporificam alinhamentos

astronômicos.

1 2

Page 3: Aula Astronomia

PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA

Duas pequenas tábuas de argila produzidas por volta de 700 a. C pelos babilônios no atual Iraque, resumem informações sobre o movimento das estrelas e Planetas.

Duração do ano;

O Céu dividido em 360 graus (subdivididos em 60 partes), cada dia dividido em 24 partes de 60minutos.

Tábua Mul.Apin

Page 4: Aula Astronomia

PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA

Quando o conhecimento sobre astronomia da

babilônia chegou até a Grécia cerca de 500 a.

C., o conhecimento babilônico buscava

―adivinhar angúrios celestes‖

Cometa 1P/ Halley, visto em

24 de abril de 1066.

Considerado pelos Saxons

como mau presságio.

Page 5: Aula Astronomia

PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA

Os gregos optaram por explicar fisicamente os fenômenos astronômicos. Eudóxio, um astrônomo grego do século IV a.C., desenvolveu um sistema de 27 esferas cristalinas como representação do universo.

De modo ainda superficial, Eudóxio forneceu ideias que posteriormente foram desenvolvidas no modelo geocêntrico.

Page 6: Aula Astronomia

PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA

Hiparco, em grego: Ίππαρχος, Hipparkhos (190 a.C. — 120

a.C.), foi um astrônomo grego.

Hoje é considerado o fundador da astronomia científica. Ele

classificou as estrelas em seis categorias de brilho, criando a

categoria de brilho e magnitudes ainda utilizada.

"para qualquer quadrilátero

inscritível, a razão entre as

diagonais é igual a razão da

soma dos produtos dos lados

que concorrem com as

respectivas diagonais".

Page 7: Aula Astronomia

PRIMÓRDIOS DA ASTRONOMIA

Claudius Ptolemaeus No séc. II d.C. Cláudio

Ptolemeu ou Ptolomeu (em latim: Claudius Ptolemaeus; 90 – 168), foi um cientista grego que viveu em Alexandria, uma cidade do Egito. Ele sintetizou o modelo em que os planetas estão em órbita ao redor da Terra, conhecido como modelo geocêntrico.

Page 8: Aula Astronomia

O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL

A Astronomia recebeu

grandes contribuições no

século XVI pelo sacerdote

e Astrônomo Nicolau

Copérnico (1473-1543).

Ele reeditou a ideia do

filósofo Aristaco,

demonstrando que os

planetas orbitam o sol.

Esta teoria ficou

conhecida como modelo

heliocêntrico.

Page 9: Aula Astronomia

O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL

Comparação entre o

modelo Geocêntrico

―ptolomaico‖ e modelo

Heliocêntrico

―copérniano‖.

Page 10: Aula Astronomia

O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL

Johannes Kepler Posteriormente, Tycho Brahe

(1546-1601), um dinamarquês que ainda acreditava no modelo geocêntrico, entregou seus estudos ao discípulo Johannes Kepler (1571-1630). Kepler elaborou muitos cálculos, onde evidenciou que as orbitas não são circulares, e sim elípticas, formulando três importantes leis sobre movimentos planetários.

Page 11: Aula Astronomia

O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL

Descobertas maravilhosas foram possíveis graças ao filósofo Galileu Galilei (1564-1642). Com a descoberta do telescópio, foi possível ampliar a visão do cosmos. Logo foi possível descobrir que Júpiter possuía luas, Saturno anéis, e que mesmo a nossa lua era cheia de crateras, contrariando a perfeição da criação divina, tornando-se herege. Foi condenado, passou o resto de sua vida em prisão domiciliar.

Page 12: Aula Astronomia

O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL

Meio séc. depois, Issac Newton (1642-1727),

publicava em 1687 a obra Princípio de

Matemática. Seus princípios sobre a gravidade

revolucionaram a física. Ele passou a explicar

os movimentos celestes pela mecânica

newtoniana.

Page 13: Aula Astronomia

O RENASCIMENTO DA ASTRONOMIA OCIDENTAL

Usando a teria da Gravidade de Newton, o astrônomo Inglês Edmond Halley (1656-1742) fez um resgate histórico da passagem de cometas, e criou a hipótese de que todos eram na verdade, tratava-se de um único cometa com órbita longa e elíptica ao redor do sol, fazendo uma precisa predição sobre a data do próximo avistamento.

Ele foi um dos primeiros a utilizar o método científico com hipótese e predições.

Em 1758 sua

hipótese foi

confirmada.

Page 14: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

No final do século XVIII em diante, astrônomos

e físicos fizeram importantes descobertas,

muitas delas complementa-se em grandes

feitos. Deste modo, não é fácil citar todos,

algumas injustiças serão feitas. Sendo assim,

serão citados em conjunto por seus feitos.

Page 15: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

Da decomposição da luz

ao espectroscópio

Issac Newton =

decompôs a luz com um

prisma.

William Hyde Wollanston

(1766-1826) entre

outros químicos ingleses

refinaram o processo.

Page 16: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

Em 1859, Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff,

descobriram que o espectro contínuo da luz do

sol (luz branca), continha linhas de absorção

graças a elementos químicos presentes na

atmosfera estelar.

Page 17: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

Annie Jump Cannon (Dover, 11 de dezembro de 1863 — Cambridge, Massachusetts, 13 de abril de 1941) foi uma astrônoma estadunidense, cujo trabalho de catalogação foi fundamental para a atual classificação estelar ―tipos espectrais‖.

Page 18: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

Em 1905, o astrônomo

dinamarquês Ejnar Hertzsprung

(1873-1967) foi o primeiro a

sugerir um padrão absoluto de

brilho para as estrelas. Contudo,

seu artigo foi publicado em uma

revista de pouco acesso.

Mais tarde (1913), Henry

Russel (1877-1957)

apresentou seu próprio

trabalho desenvolvido de

modo independente na Royal

Astronomicsl Society.

Page 19: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

O início do século XX viu

uma revolução na

astronomia, quando o

tamanho e a natureza

do universo se

revelaram. Em 1929,

demonstrou a ligação

entre o desvio para o

vermelho e a distância,

chamada Lei de Hubble.

Page 20: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

Albert Einstein (1947)

Albert Einstein (Ulm, 14 de março de 1879 — Princeton, 18 de abril de 1955) foi um físico teórico alemão, radicado nos Estados Unidos em 1933.

Embora mais conhecido por sua fórmula de equivalência massa-energia, E = mc² — que foi chamada de "a equação mais famosa do mundo" —, foi laureado com o Prêmio Nobel de Física de 1921 por sua descoberta da lei do efeito fotoelétrico―.

Page 21: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

Ao longo de sua vida, Einstein

publicou centenas de livros e

artigos. Além do trabalho

individual, também colaborou

com outros cientistas em

outros projetos, incluindo a

estatística de Bose-Einstein,

o refrigerador de Einstein e

outros.1 106 Publicou mais

de 300 trabalhos científicos,

juntamente com mais de 150

obras não científicas.

Page 22: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

A descoberta de Hubble de um universo em

expansão, permitiu criar um cenário que

remetia ao início da expansão, lavando a teoria

do ―Big-bang‖. Contudo, não haviam

evidências. A teoria previa um débil fulgor de

calor que teria restado da origem do universo.

Essa radiação cósmica de fundo (RCR) foi

detectada em 1964 pelos americanos Arno

Penzias e Robert Wilson.

Page 23: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA

Robert Wilson e Arno Penzias

Page 24: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL

A viagem espacial sempre foi tema de ficção. Contudo, a real viagem espacial só foi possível após a invenção de potentes motores. Entre os projetistas mais importantes, esteve Wernher von Braun (1912-1977).

O homem é enviado à lua por um canhão gigante na obra de Jules Verne.

Page 25: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL

Wernher von Braun trabalhava em uma pequena empresa de foguetes a VfR que foi recrutada durante a guerra para auxiliar o governo alemão na fabricação dos foguetes V2, protótipos que foram utilizados como base do motor de exploração especial.

Page 26: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL

Após a segunda guerra, os

EUA utilizou a tecnologia

nazista, inclusive recrutando

seus pesquisadores.

Concomitante, Serguei

Korolev esteva à frente do

programa espacial da URSS.

Em 1957, o programa Russo

deu um passo à frente

lançando o Sputnik 1.

Page 27: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL

Menos de um mês após o Sputnik 1, foi

lançado o Sputnik 2, que pesava 508 kg e

levou a cadela Laika.

Page 28: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL

Os EUA tentam

compensar e em

6/12/57, foi feita a

tentativa de lançar o

foguete Vanguard.

Novamente os soviéticos

trabalharam em segredo e

surpreenderam os EUA em

12/04/1961, mandando o

primeiro homem ao espaço,

o cosmonauta Yuri Gargarin.

Page 29: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL

Decidido a vencer a corrida espacial, o presidente John Fitzgerald Kennedy parte para o tudo ou nada, e aposta alta na chegada do homem na Lua. Um visionário decidido, que conquistou seu objetivo em 20-07-1969.

Page 30: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: CORRIDA ESPACIAL

O Saturno V foi o veículo

responsável por levar a

Apollo 11 ao espaço.

Neil Armstrong foi o

primeiro a pisar na Lua,

descendo do modulo

lunar Eagle.

Page 31: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: A EXPLORAÇÃO DO

SISTEMA SOLAR

A melhora da tecnologia permitiu desenvolver sondas cada vez mais tecnológicas. A primeira sonda enviada a Lua errou o alvo em milhares que quilômetros. Com o aprendizado dos erros, foi possível enviar sondas a outros planetas do sistema solar.

Pioneers

Mariner

Voyager

Page 32: Aula Astronomia

ASTRONOMIA MODERNA: A EXPLORAÇÃO DO

SISTEMA SOLAR

Foi durante a guerra fria que satélites foram

utilizados para monitorar testes nucleares.

Utilizando estes satélites voltados para o

espaço foi possível obter registros de explosões

de raios gama, que depois de 1997 foram mais

comuns.

Page 33: Aula Astronomia

ASTRONOMIA DOS DIAS ATUAIS

Aleksander Wolszczan

Mostrou em 1992 que o pulsar foi orbitado por dois planetas. Os raios de suas órbitas são 0,36 e 0,47 UA respectivamente. Esta foi a primeira descoberta confirmada de planetas fora do Sistema Solar (mais de 1.750 são conhecidos hoje).

Page 34: Aula Astronomia

ASTRONOMIA DOS DIAS ATUAIS

Saul Perlmutter, é um astrofisico estadunidense, foi laureado com o Nobel de Física de 2011, juntamente com Adam Riess e Brian Schmidt, "pela descoberta da expansão acelerada do universo mediante observações de supernovas distantes―.

Page 35: Aula Astronomia

ATUALIDADES

12/11/2014.

Módulo Philae foi liberado por sonda espacial no início desta manhã. A Agência Espacial Europeia, ESA, recebeu a confirmação às 14h03 de que o módulo espacial Philae tocou o solo do cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, uma massa imensa com superfície composta de gelo e poeira.

Page 36: Aula Astronomia

AULA 2

O Big-bang

Page 37: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Os cosmólogos usam o termo "Big Bang" para se

referir à ideia de que o universo estava

originalmente muito quente e denso em algum

tempo finito no passado e, desde então tem se

resfriado pela expansão ao estado diluído atual e

continua em expansão atualmente.

De acordo com as melhores medições

disponíveis em 2010, as condições iniciais

ocorreram por volta de 13,3 a 13,9 bilhões.

Page 38: Aula Astronomia

TEORIA DO ESTADO ESTACIONÁRIO

Fred Hoyle é conhecido como o

criador do termo Big Bang (1949).

Apoiou a teoria de um "Universo

estacionário". A teoria tentou

explicar como o universo poderia

ser eterno e essencialmente

imutável ainda que apresentando

galáxias que se afastam umas das

outras.

Page 39: Aula Astronomia

TEORIA DO ESTADO ESTACIONÁRIO

Enquanto as galáxias se afastam

uma das outras, formam-se novas

galáxias nos intervalos, a partir de

nova matéria e formação continua.

Segundo Hoyle, o Universo não teria tido

um início e a matéria é criada

continuamente. Segundo o Big-Bang,

matéria teria sido formada toda de uma

vez, no início do Universo.

Page 40: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Georges-Henri Édouard

Lemaître (Charleroi, 17 de

julho de 1894 — Louvain,

20 de junho de 1966) foi

um padre católico,

astrônomo, cosmólogo e

físico belga.

Page 41: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Lemaître (1927) propôs o que ficou conhecido como teoria da origem do Universo do Big Bang, que ele chamava de "hipótese do átomo primordial".

O estudioso afirmava que a matéria comprimida naquele átomo se fragmentou numa quantidade descomunal de pedaços e cada um acabou se fragmentando em outros menores sucessivamente até chegar aos átomos atuais numa gigantesca fissão nuclear.

Page 42: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Hipóteses:

Universo é homogéneo e isotrópico (princípio cosmológico), as leis da física são universais e são verdadeiras se válida a teoria da relatividade geral (Einstein, 1915)

Previsões teóricas:

• universo está em expansão

• radiação cósmica de fundo em microondas

• abundância dos elementos primordiais: H, He, Li (nucleossíntese primordial)

Page 43: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Edwin Powell Hubble foi um

astrônomo estadunidense.

Hubble concluiu que o

universo está em expansão.

Mas, se o universo está em

expansão, então em algum

ponto no passado deveria ter

sido infinitamente pequeno.

Previsão: Universo em expansão Comprovado: Lei de Hubble (1929)

Page 44: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Em 1929, Edwin Hubble forneceu base

observacional para a teoria de Lemaître ao

medir um desvio para o vermelho no espectro

("redshift") de galáxias distantes e verificar que

este era proporcional às suas distâncias, o que

ficou conhecido como Lei de Hubble-Homason.

Page 45: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

redshift

Page 46: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Lei de Hubble: existe

uma relação linear

entre a velocidade de

recessão das galáxias

e a distância às

mesmas.

Page 47: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

George Anthony Gamov buscou

entender a origem dos elementos

químicos em um universo primordial

quente e denso (pressuposto de

Gorges Lemaître).

Gamow etl. al., propuseram que

segundo seu modelo cosmológico

haveria uma Radiação cósmica de

fundo em micro-ondas que a princípio

poderia ser detectada.

Page 48: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Em 1948 Gamow, Ralph Alpher e Robert Herman

realizaram o feito de mostrar que, devido à expansão

contínua do universo, esta radiação primordial estaria nos

atingindo agora na faixa de onda de microondas com uma

temperatura de aproximadamente 5 K.

Page 49: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Dois físicos americanos da

Universidade de Princeton, Robert

(Bob) Dicke (1) e Jim Peebles (2)

trabalhavam numa sugestão de

George Gamow. de que a separação

entre as galáxias deve ter sido muito

menor no passado e o universo

primordial infinitamente denso e

quente.

1

2

Page 50: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Arno Penzias e Robert Wilson em 1965. Eles estavam testando um ultra-sensível detector de micro-ondas, quando descobriram que o aparelho estava registrando mais ruído do que seria de se esperar.

O ruído extra não apresentava variações, mesmo que o detector fosse apontado para o horizonte ou para o meio do céu: portanto, deveria vir de fora da atmosfera.

Page 51: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Arno Penzias e Robert

Wilson

Page 52: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Quando Penzias e Wilson ouviram falar de seu

trabalho e se deram conta de que já a tinham

descoberto. Por isso Penzias e Wilson ganharam o

Prêmio Nobel de Física de 1978.

A radiação cósmica de fundo de micro-ondas nos dá a

visão mais remota do universo primordial, já que,

além deste limite, o meio era opaco à radiação. Ela é

um espectro térmico de radiação de corpo negro com

uma frequência de pico de 160,4 GHz, o que

corresponde a um comprimento de onda de 1,9mm.

Page 53: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Ela originou-se na superfície de último espalhamento (Z = 1070 e dH = 252 Kpc ), há aproximadamente 230.000 anos depois do Big Bang, quando o universo se tornou transparente à radiação eletromagnética.

Naquela época, a radiação deveria corresponder a uma temperatura da ordem de 4.400 K, mas, à medida que o universo se expandiu, ela foi caindo até os 2,725 K dos dias de hoje.

Page 55: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG COMPROVAÇÃO OBSERVACIONAL

Previsão: abundância dos elementos

primordiais: H, He, Li (nucleossíntese

primordial)

Comprovado: cálculos teóricos estão de

acordo com os dados observacionais.

O cálculo da produção

cosmológica de hélio,

com base no modelo

teórico do Big-Bang,

apontando valores ente

22% a 28% de hélio (em

massa). O restante é

praticamente hidrogénio.

Page 56: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Conjunto de reações termonucleares que

ocorreram no Universo primordial e que foram

responsáveis pela criação dos elementos leves

no Universo.

Page 57: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Expansão do Universo

Radiação cósmica de microondas

Abundância relativa de elementos

leves no universo

Não consegue dar resposta a

questões como:

Por que ocorreu o Big Bang?

Como ocorreu?

O que havia antes?

Qual o destino do Universo?

A favor…

Limitações…

Page 58: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

Durante esse surto de expansão, que é conhecido

como inflação. À medida que o universo se expandiu,

ele ficou mais frio e menos denso.

Page 59: Aula Astronomia

TEORIA DO UNIVERSO OSCILANTE OU

PULSÁTIL (BIG-CRUNCH)

Verificar-se-á um retardamento

progressivo da expansão até à

situação extrema de se

inverter o sentido de

movimento das galáxias.

Iniciar-se-á uma contracção do

Universo, que culminará com

um novo Big Bang,

recomeçando tudo de novo.

Page 60: Aula Astronomia

TEORIA DA EXPANSÃO PERMANENTE

(BIG-CHILL)

Defende que o Universo irá expandir-se para sempre,

com as galáxias a afastarem-se continuadamente uma

das outras.

Page 61: Aula Astronomia

TEORIA DA EXPANSÃO PERMANENTE

(BIG-RIP)

Defende que o Universo irá

expandir-se quase

indefinidamente, ou seja,

acabará por desintegrar-se.

Page 62: Aula Astronomia

TEORIA DO BIG BANG

O Prêmio Shaw de Astronomia 2006 e o Nobel de Física

2011 foram concedidos a Saul Perlmutter, Brian Schmidt

e Adam Riess, pela descoberta da expansão acelerada

do universo mediante observações de supernovas

distante.

Page 63: Aula Astronomia

ESTUDO DIRIGIDO

O que é Astronomia? [pesquisa livre]

Elabore uma linha do tempo com no mínimo 10 descobertas da astronomia. Esta linha deve estar em ordem cronológica, demonstrando quem foram os descobridores (cientistas), data aproximada, descoberta e contribuição para a astronomia. Esta linha do tempo pode ser feita no caderno na forma de um texto. Pode usar o filme: As 100 maiores descobertas da humanidade (Astronomia).

Page 64: Aula Astronomia

ESTUDO DIRIGIDO

O que é cosmologia e quais são as perguntas que a cosmologia visa responder?

O que é o modelo cosmológico padrão?

Explique a teoria do Big-bang?

Quais são os constituintes do universo, e as suas proporções?

Elabore um texto explicando quais são os suportes observacionais que corroboram a teoria do Big-bang?

Page 65: Aula Astronomia

ESTUDO DIRIGIDO

Qual são as principais hipóteses para o futuro do

universo? E qual é a previsão teórica para cada

uma?

Explique as principais etapas do Big-bang. Deixe

claro que eventos cosmológicos ocorreram em

cada uma das etapas? Use algum tipo de

critério para definir o início e término de cada

etapa.