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Sumário
Das Estrelas ao átomo – Unidade temática 1
A Arquitetura do Universo
• Breve história do Universo.
• Teoria do Big Bang, as suas evidências e as suas limitações.
• Outras teorias sobre a origem do Universo.
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A Astronomia numa perspetiva atual
O homem medieval acreditava que poderia atravessar a “casca do céu” e desvendar o
mecanismo dos mundos.
Gravura do século XV
Arquitetura do Universo Breve história do Universo
A Astronomia despertou sempre uma grande
curiosidade no Homem. Os primeiros estudos
remontam a Aristóteles (384 - 322 a.C.), que viveu na
Grécia, há cerca de 3000 anos.
A Astronomia surgiu da necessidade que o Homem
tinha de estudar o Universo para ficar a conhecer o seu
lugar, a sua constituição, a sua idade, a sua origem e os
seus limites.
Surgiram, duas teorias para explicar a posição do nosso
planeta no Universo… AristótelesFilósofo grego, aluno de Platão e professor de Alexandre, o Grande
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Cláudio Ptolomeu (100 - 170 d. C.)Modelo Geocêntrico
Algumas das ideias de Aristóteles foram retomadas e adotadas por Cláudio Ptolomeu
no séc. II d.C., com o apoio da Igreja Cristã.
Foi com Ptolomeu que viveu em Alexandria, cidade do Egito, que surgiu por volta de
150 d.C. (no seu livro Almagest), uma descrição pormenorizada do sistema solar.
Teoria geocêntrica
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Segundo Ptolomeu, cada planeta (P) descrevia
uma trajetória circular – epiciclo (e), cujo
centro se deslocava, relativamente à Terra (T)
sempre imóvel, descrevendo uma trajetória,
também circular, concêntrica com a Terra,
chamada deferente (D); à trajetória resultante
Ptolomeu chamou epicicloide (E).
Teoria geocêntrica
Neste modelo, além da Lua, do Sol e outras estrelas, eram também conhecidos: Mercúrio, Vénus, Marte, Júpiter e Saturno.
A teoria de Ptolomeu foi aceite durante mais de catorze séculos.
T
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Nicolau Copérnico (1473-1543)Astrónomo e matemático polaco
Modelo proposto por Nicolau Copérnico em 1514
No século XVI surge Nicolau Copérnico, que defende um modelo heliocêntrico,
demonstrando no seu tratado De Revolutionibus Orbium Coelestium que a descrição
do Sistema Solar podia ser mais simples se o referencial fosse o Sol.
Teoria heliocêntrica
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Os planetas giravam com movimentos
circulares e uniformes à volta do Sol. A
Terra deixaria de ser o centro do
Universo e seria apenas o centro de
revolução lunar. O Sol ocupa o centrodo Universo
Segundo Copérnico o movimento de todos
os planetas seria descrito relativamente ao
Sol e não em relação à Terra. O Sol seria
assim o centro do Universo.
Teoria heliocêntrica
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
De acordo com a teoria de Nicolau Copérnico:
• O Sol é imóvel e ocupa o centro do Universo;
• A Terra é um planeta;
• A Lua é um planeta e gira à volta da Terra;
• Todos os planetas giram à volta do Sol;
• As estrelas encontram-se fixas no firmamento.
• A Terra tem um movimento de rotação em
torno dum eixo imaginário e um
movimento de translação em volta do Sol.
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
O modelo de Nicolau Copérnico
inicialmente não teve êxito. E os
defensores deste modelo, como foi o caso
de Galileo Galilei, foram acusados de
heresia e perseguidos pela Igreja.
Galileu Galilei (1564 - 1642) Matemático, astrónomo e físico italiano
Com a sua Luneta Astronómica, Galileu descobriu, entre
outras coisas, as montanhas da Lua, os satélites de Júpiter, as
manchas solares, e, principalmente, alguns planetas que eram
desconhecidos.
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Kepler, tendo em conta as suas
observações e algum material
recolhido por Tycho Brahe,
introduziu algumas alterações no
modelo de Copérnico.
Segundo Kepler os planetas não
tinham órbitas circulares, mas sim
orbitas elíticas.Johannes Kepler - (1571 – 1630)Matemático e astrónomo alemão
Orbita elítica da Terra em torno do Sol
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
O telescópio de Isaac Newton, foi idealizado e
fabricado por Newton. Foi uma evolução da luneta de
Galileu, Newton na sua construção utilizou uma
associação de espelhos e lentes.
Cientista inglês, (1643 – 1727)
mais reconhecido como físico
e matemático, embora tenha
sido também astrónomo,
alquimista, filósofo natural e
teólogo.
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Newton, foi o primeiro cientista a
demonstrar que o movimento dos
objetos, tanto na Terra como em
qualquer parte do Universo, são
governados pelo mesmo conjunto de
leis naturais.
A força da gravidade é sempre atrativa
e qualquer objeto no Universo atrai
outro objeto.
Assim, se o Universo fosse finito,
todos os objetos se atrairiam e seria o
colapso do próprio Universo.
A Lei da gravitação
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Albert Einstein contribui-o para a história do
Universo ao desenvolver a:
• Teoria da Relatividade Restrita – que
descreve a física do movimento na ausência
de campos gravitacionais.
• Teoria da Relatividade Geral – que tem
implicações profundas no conhecimento do
espaço-tempo, leva, entre outras conclusões,
à de que a matéria (energia) curva o espaço
e o tempo à sua volta.
A Teoria da Relatividade
Albert Einstein (1879 – 1955)
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
Foi incluir nas suas equações em 1917 uma constante
que designou por Constante Cosmológica ou Lambda e
cuja função era anular os efeitos da gravidade.
A Constante Cosmológica, viabilizava um Universo
estável porque ela representava "uma coisa" anti
gravitação espalhada de forma uniforme no espaço,
repelindo em vez de atrair.
A constante equilibraria a tendência atrativa e de
colapso das massas "reais". Conduzia no fundo a um
Universo estático.
Será que o Universo é efetivamente estático?
O grande erro de Einstein?
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Arquitetura do Universo Breve história do Universo
O Universo está em expansão
Hubble ao observar uma Cefeida (estrela gigante
ou supergigante amarela, de 4 a 15 vezes mais
massiva que o Sol e de 100 a 30 000 vezes mais
brilhante) conseguiu determinar as distâncias
entre galáxias semelhantes à Via Láctea.
Concluiu que as galáxias se afastavam de nós, ou
seja, o Universo está em expansão.
Edwin Hubble (1889 – 1953) Astrónomo EUA
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Arquitetura do Universo Teoria do Big Bang
O Big Bang
George Gamow foi considerado como pai da famosa teoria do Big Bang.
O Big Bang é uma teoria que tenta explicar o que aconteceu no início do Universo – portanto a sua origem,o seu presente e qual o seu futuro.
George Gamow – Físico Russo (1904 – 1968) naturalizado americano
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Arquitetura do Universo Teoria do Big Bang
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Arquitetura do Universo
1. Teve um princípio – é quase uma certeza.
4. A nucleossíntese dos “elementos leves” – a descoberta da abundância de “elementos leves” como o hidrogénio e o hélio.
3. A existência de radiação de fundo –comprovada pelos radioastrónomos Amo Penzias e Roberto Wilson em 1964.
2. Está em expansão – as galáxias afastam-se umas das outras como provou Edwin Hubble.
Evidências do Big Bang
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Arquitetura do Universo Limitações da teoria do Big Bang
A teoria do Big Bang deixa em aberto um número de questões importantes
• Quais os tipos de matéria e energia que compõem o nosso Universo?
• Qual é a percentagem de cada?
• Qual é a velocidade de expansão do Universo neste momento?
• Qual é a idade do Universo?
• Que tipo de Universo é que temos? Aberto, plano, fechado ou outro?
• Como é que a expansão do Universo está a mudar com o tempo?
• Qual o destino final do Universo?
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Arquitetura do Universo Aparecimento de outras Teorias
A teoria do Big Bang não é aceite por todos os
cientistas, pois há fenómenos que esta teoria
não consegue explicar.
Por exemplo, depois de uma explosão, seria de
esperar que tivesse havido uma distribuição
regular da matéria. O que não aconteceu! Como
prova, está o facto das galáxias existirem
dispostas irregularmente no espaço.
De acordo com alguns cientistas a teoria do Big
Bang não consegue, prever se a expansão do
Universo ocorrerá continuamente ou se este irá
sofrer uma contração, o chamado Big Crunch.
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Arquitetura do Universo
Teoria do Universo Pulsante ou Oscilante
De acordo com a teoria do Universo Pulsante ou
Oscilante, verificar-se-á um retardamento
progressivo da expansão até à situação extrema
de se inverter o sentido do movimento das
galáxias, que passarão a aproximar-se. Iniciar-se-
á, então, uma contração do Universo, que
culminará com um novo Big Bang, recomeçando
tudo de novo.
Outras teorias
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Arquitetura do Universo
Teoria do Estado Estacionário
A teoria do Estado Estacionário, rejeita a teoria do Big
Bang e defende que a expansão se produz porque se vai
criando constantemente nova matéria. Enquanto as
galáxias se afastam umas das outras, formam-se novas
galáxias nos intervalos, a partir dessa nova matéria em
formação contínua.
Outras teorias
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Arquitetura do Universo
Teoria da Expansão Permanente
O Universo expandir-se-á para sempre, com
as galáxias a afastarem-se continuamente
umas das outras. Observações astronómicas
recentes corroboram esta hipótese.
Outras teorias
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Arquitetura do Universo
Universo fechado
Se a densidade média do Universo for
superior à densidade crítica, o Universo
deixará, provavelmente, de se expandir
e começará novamente a contrair-se.
Esta contração irá ser acelerada e,
eventualmente, produzirá o Big Crunch,
que é o inverso do Big Bang.
Cenários da geometria espacial do Universo?
C < 2 p r
A < p r 2r
S > 1800
Não existemparalelas
Curvatura positiva
Densidade crítica – densidade total do Universo. Teoria do Universo Pulsante ou Oscilante
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Arquitetura do Universo
Universo plano
Se a densidade média do Universo é exatamente igual à densidade crítica, a expansão
do Universo não irá parar e aproximar-se-á cada vez mais do limite.
Cenários da geometria espacial do Universo?
r
C = 2 p r
A = p r2
S = 1800
Só existe uma única paralela
Curvatura nula
Densidade crítica – densidade total do Universo. Teoria do Estado Estacionário
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Arquitetura do Universo
Universo aberto
Se a densidade média do Universo for inferior à densidade crítica do Universo, então a
atração gravitacional que lhe está associada deverá ser demasiado pequena para
impedir a expansão do Universo.
Cenários da geometria espacial do Universo?
Densidade crítica – densidade total do Universo. Teoria da Expansão Permanente
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Arquitetura do Universo Cenários da geometria espacial do Universo?
Teoria do Universo Pulsante
Teoria do Estado Estacionário
Teoria da Expansão Permanente
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Arquitetura do Universo Conclusão...
Eu gostariade saber mais
sobre cosmologia!
Cosmólogo
Eutambém!
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TPC
• Hoje não há.
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