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Licenciatura em cincias USP/ Univesp
Enos Picazzio
1.1 Introduo: O cu aparente1.2 A Esfera Celeste
1.2.1 O movimento aparente das estrelas1.2.2 Estrelas Circumpolares 1.2.3 Calota circumpolar
1.3 As constelaes 1.4 Medidas Angulares
1O Cu quE nOs EnvOlvE
Cu
apar
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exo
plan
etas
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Cu aparente, sistema solar e exoplanetas
Licenciatura em Cincias USP/Univesp Mdulo 1
1.1 O cu aparenteO crescimento contnuo das cidades nos afasta cada vez mais das regies livres da poluio
luminosa. O desenvolvimento, at por questo de segurana, fez com que a iluminao artificial
noturna se estendesse por grandes regies. Juntamente com o desenvolvimento vieram as varia-
es do microclima local e a poluio. Nuvens finas ou espessas de vapor de gua, contaminadas
por partculas slidas em suspenso, se estendem sobre vastas regies, espalhando ainda mais a
luz artificial noturna. Perdemos gradativamente a viso do cu noturno.
A beleza da noite e o mistrio do cosmo tm inspirado geraes, desde as primeiras civi-
lizaes. Padres de beleza e de figuras aterrorizadoras foram associados aos objetos do cu
noturno. Atravs deles o homem aprendeu a prever a poca das estaes, assim como a se
orientar. Os povos antigos viam nas estrelas figuras mitolgicas que mantinham a memria de
seus heris e a glria de seus povos.
Quando temos a oportunidade de desfrutar de um cu lmpido, mesmo sem auxlio de
instrumentos, podemos constatar a beleza do cu noturno. So inmeros astros de tamanhos e
cores diferentes pontilhando o fundo negro tal como pequeninas lmpadas. Os objetos mais
numerosos so estrelas, de tamanhos aparentes, brilhos e cores diferentes. Suas cores vo desde
o branco azulado at o avermelhado. O Sol uma estrela, a nossa estrela. Quando ele surge
acima do horizonte1, todas as demais so ofuscadas. Graas a ele, a Terra pode abrigar vida.
Os planetas formam outro grupo de astros, alguns aparentemente grandes e brilhantes
(Vnus, Marte, Jpiter, Saturno) quando vistos a olho desarmado, outros
imperceptveis (Urano, Netuno). Assim como as estrelas, os planetas
tambm tm cores distintas, porm parecem bem mais ligeiros.
Circundando os planetas como se fossem membros de uma famlia, os satlites so corpos
ainda menores. Apenas trs deles so maiores que Mercrio, o menor planeta do sistema solar.
O mais conhecido deles a Lua, em parte porque os demais s podem ser vistos com auxlio de
instrumentos. Um binculo j suficiente para avistarmos os quatro maiores satlites de Jpiter.
H, ainda, objetos mais exticos, como os cometas e os meteorides, que produzem rastros
luminosos quando penetram a atmosfera terrestre.
A beleza do cu torna-se ainda mais exuberante quando dispomos de instrumentao que
nos auxilie a enxerg-lo com mais profundidade, isto , ver objetos com brilhos mais dbeis.
1 Horizonte a linha em que o solo ou o mar parecem unir-se ao cu, e que limita o campo visual de uma pessoa situada em um lugar onde no haja obstculos vista.
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Grandes telescpios revelam-nos imagens fantsticas de objetos exticos, como supernovas,
nebulosas, galxias etc.
1.2 A Esfera CelesteEsfera celeste uma abstrao que facilita a compreenso dos movimentos aparentes dos
astros. Trata-se de uma esfera imaginria centrada na Terra e de raio indefinido. A abbada
celeste que vemos de um lugar qualquer parte da esfera celeste. Todos os objetos visveis no
cu podem ser, ento, representados como projees na abbada celeste (Figura 1.1). Sobre
esta superfcie podemos, ento, traar linhas imaginrias que permitem determinar as posies
dos astros, assim como as distncias aparentes entre eles, isto , quo distante um astro parece
estar do outro no plano do cu. Portanto, uma viso bidimensional. Se conhecermos as
distncias geocntricas (em relao a Terra) dos astros, teremos uma percepo tridimensional.
Podemos projetar na esfera celeste o polo norte, o polo sul e o equador terrestres, formando,
respectivamente, os polos celestes e o equador celeste.
Para o observador, a esfera celeste gira sobre o mesmo eixo imaginrio de rotao da Terra,
porm em sentido contrrio ao do movimento da Terra. Vista de cima do polo norte geogrfico,
a Terra gira no sentido de oeste para leste. Ns, que estamos na superfcie terrestre, vemos a
esfera celeste girar em sentido oposto, isto , de leste para oeste.
Figura 1.1: A esfera celeste. / Fonte: Adaptado de D. L. Moch, 1989. (Clique nas imagens a e b para visualizar a animao).
a b
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1.2.1 O movimento aparente das estrelas
O movimento aparente das estrelas o movimento aparente da esfera celeste, que
se d sempre no sentido de leste para oeste, isto , elas nascem no lado leste e se pem no
lado oeste. Sabemos que isto consequncia da rotao da Terra que gira em seu eixo no
sentido oposto, de oeste para leste. Para um observador situado exatamente sobre o equador
terrestre (Figura 1.2a), o movimento diurno se d segundo trajetrias
perpendiculares ao horizonte local. Um corpo nascendo exatamente no
ponto cardeal leste se por exatamente no ponto cardeal oeste e passar
pelo znite2 do observador. Nos demais casos, os arcos continuaro a ser
perpendiculares ao horizonte local, porm sero menores medida que se aproximam dos
polos. O observador sobre o equador v simultaneamente os dois polos celestes.
Se o observador estiver exatamente sobre um dos polos terrestres, norte ou sul, ele ver
o movimento diurno se processando segundo trajetrias circulares paralelas ao horizonte
local. Seu znite coincide com o polo celeste. As trajetrias maiores sero apresentadas
pelos objetos mais prximos do horizonte, e as menores, pelos objetos mais prximos do
znite (ou do polo celeste) (Figura 1.2c). Neste caso, no haver nascente ou poente,
porque todos os astros estaro sempre acima do horizonte, o que pode ser constatado
durante os dias escuros do inverno local, j que o Sol estar sempre abaixo do horizonte.
Outra particularidade dos polos que, para um observador situado exatamente sobre um
dos polos, no haver pontos cardeais. Qualquer que seja a direo de deslocamento desse
polo, ela ser sempre na direo ao polo oposto.
2 Znite o ponto onde a ver-tical local encontra a esfera celeste. o ponto mais alto no cu local por onde um objeto celeste pode passar em sua trajetria aparente. Nadir o ponto oposto ao Znite.
Figura 1.2: Movimento aparente visto no equador (a), na latitude 45 sul (b) e nos polos (c) / Fonte: Adaptado de J. B. Kaler, 1994.
a b c
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Fora dessas posies particulares, equador ou polos, o movimento diurno se far segun-do arcos inclinados para o sul, se o observador estiver no hemisfrio norte, ou para o norte, se o observador estiver no hemisfrio sul (nosso caso). Um astro que nascer exatamente no ponto cardeal leste, por-se- exatamente no ponto cardeal oeste, porm no passar pelo znite do observador (Figura 1.2b). fcil constatar que os arcos do movimento diurno esto inclinados relativamente ao znite de um ngulo idntico ao da latitude local.
1.2.2 Estrelas Circumpolares
Quando se olha o cu noturno na direo dos polos
celestes, nota-se o movimento circular de estrelas em
torno deles. Em uma imagem de longa exposio, esse
movimento aparece como traos luminosos, cada qual
representado por uma estrela. O centro desses crculos
o polo celeste. A imagem da Figura 1.3 mostra a posio
do polo sul celeste. A altura do polo (em graus) em relao
ao horizonte local a mesma da latitude local. Ou seja, a
altura do polo sul celeste vista da cidade de So Paulo
igual sua latitude, 23,5. As estrelas que esto dentro do
crculo definido pela altura do polo esto sempre acima
do horizonte. Elas so chamadas estrelas circumpolares
(circulam os polos). Quanto mais alto o polo estiver no
horizonte, maior ser a quantidade de estrelas circumpolares. Embora as estrelas circumpolares
estejam sempre acima do horizonte, elas so vistas apenas durante a noite.
No hemisfrio norte, a estrela Ursa Menor est muito prxima do polo, por isso chamada tambm de Polaris. No hemisfrio sul no h uma estrela com essa caracterstica.
Figura 1.3: Trajetria das estrelas circumpolares em torno do polo celeste sul, vista de diferentes latitudes: Austrlia (31, esquerda) e Bolvia (16). Quanto maior for a latitude, mais alto estar o polo. / Fonte: Anglo Australian Observatory.
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1.2.3 Calota circumpolar
A altura do polo define uma calota,
cujo dimetro o dobro da latitude local.
a calota circumpolar (Figura 1.4).
Um observador que esteja no equa-dor ver simultaneamente os polos norte e sul no horizonte. medida que se desloca na direo de um dos polos, esse observador ver um dos polos cada vez mais alto em relao ao horizonte e, consequentemente, no ver mais o polo oposto que ficou abaixo do horizonte. Quanto maior for a latitude, maior ser a calota. A calota circumpolar no existe para um observador no equador, mas mxima para um observador no polo.
1.3 As constelaes A maioria dos objetos celestes que vemos a olho nu, isto , sem auxlio de instrumentos,
estrela. Aparentemente, as estrelas parecem fixas na esfera celeste. Isso apenas uma iluso, pois
elas esto to distantes que seus movimentos so imperceptveis. Bem menos abundantes, porm
com movimentos perceptveis, vemos tambm alguns planetas. Lua e Vnus, nesta ordem, so
os astros noturnos mais brilhantes. Embora todos os astros se movam aparentemente no sen-
tido de leste para oeste, as posies dos planetas e da Lua, relativamente ao fundo estrelado,
mudam com o tempo. O movimento aparente mais rpido o da Lua. Mesmo durante uma
noite, possvel v-la deslocar-se ligeiramente para leste. Na realidade ela move-se para leste
cerca de 12/dia, ou seja, a cada intervalo de 24 horas, a Lua desloca-se 12 para leste e nasce
um pouco mais tarde.
Por razes que no vamos abordar no momento, as estrelas foram agrupadas em pequenos con-
juntos denominados constelaes. As constelaes esto associadas a figuras geomtricas (Tringulo,
Cruz etc.), animais (Lobo, Corvo etc.) ou divindades mitolgicas (Centauro, Cassiopeia etc.).
Figura 1.4: O dimetro angular da calota circumpolar de um local qualquer igual ao dobro da latitude local. Nela esto as estrelas circumpolares.
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A associao entre os astros contidos em uma constelao apenas aparente e no leva
em considerao a natureza dos objetos, nem as distncias que os separam. Portanto, os astros
encontrados na regio celeste delimitada por uma constelao qualquer pertencem a essa cons-
telao, sejam eles estrelas da nossa galxia ou galxias longnquas. Objetos com movimentos
aparentes mais rpidos, como planetas, asterides e cometas, no se fixam s constelaes, mas
passam por elas durante seus trajetos.
No total, existem 88 constelaes (ver tabela anexa), o que equivale dizer que o cu foi
arbitrariamente dividido em 88 setores. Oficialmente, os nomes das constelaes so designados
em latim e as estrelas componentes so designadas por letras do alfabeto grego, em ordem
decrescente de brilho. Assim, Crux a estrela mais brilhante da constelao Cruz (Cruzeiro do Sul): ela est no p da cruz; Crux, situada no brao esquerdo da cruz, a segunda estrela mais brilhante; e assim por diante. As estrelas mais brilhantes normalmente tm ainda nomes
prprios. Por exemplo: Sirius (CMa, do Co Maior), Betelgeuse (Ori, de rion) etc.Zodaco uma palavra originada do grego antigo e significa crculo dos animais. Zodaco
a faixa do cu onde esto localizadas as 13 constelaes mais populares: Carneiro (Aries), Touro
(Taurus), Gmeos (Gemini), Caranguejo (Cancer), Leo (Leo), Virgem (Virgo), Balana (Libra),
Escorpio (Scorpius), Sagitrio (Sagittarius), Sepentrio (Ophiucus), Capricrnio (Capricornus),
Aqurio (Aquarius) e Peixes (Pisces) (Figura 1.5). por essa faixa que se deslocam os planetas
e o Sol aparente. Adotando-se rigorosamente os limites estabelecidos pela Unio Astronmica
Internacional, os planetas ainda passam pelos limites de outras oito constelaes: Baleia (Cetus),
Corvo (Corvus), Taa (Crater), Monstro Marinho (Hidra), rion (Caador), Pgaso (Pegasus),
Escudo (Scutum) e Sextante (Sextans).
A quantidade de astros visveis aumenta na proporo da potncia dos instrumentos que
utilizamos. Quanto maior o telescpio utilizado, mais luz captada; logo, podemos enxergar
objetos mais tnues.
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1.4 Medidas Angulares A separao aparente entre os astros na esfera
celeste medida atravs de ngulos, como mostra a
Figura 1.6. Imagine que E1 e E2 sejam duas estrelas
no espao. Ns as vemos projetadas na esfera celeste
nas posies E3 e E4, respectivamente. A distncia
angular ou aparente entre elas a separao angular
entre E3 e E4. Essa separao fcil de medir. J a
distncia real entre as estrelas, isto , o valor linear
entre E1 e E2, s pode ser avaliada se conhecermos
as distncias dessas duas estrelas a Terra. Por essa razo, as constelaes so definidas por agru-
pamentos aparentes de estrelas. A Figura 1.7 mostra as distncias verdadeiras em anos-luz
(distncia percorrida pela luz durante um ano equivalente a 9,5 trilhes de quilmetros) das
estrelas que formam a constelao de rion.
Figura 1.5: Zodaco. / Fonte: Adaptado de D. L. Moch, 1989.
Figura 1.6: Distncia angular.
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De forma semelhante podemos avaliar o tamanho aparente
de um objeto (Figura 1.8). A Lua, por exemplo, tem tamanho
angular mdio de 0,5. O dimetro da Lua bem menor que o
do Sol, mas a Lua est bem mais prxima da Terra. O tamanho
aparente mdio dos dois o mesmo, 0,5 (Figura 1.9).
Uma forma prtica de se medir ngulos relativamente
pequenos utilizando as mos. A Figura 1.10 mostra valores
tpicos quando utilizamos as mos com o brao estendido.
Figura 1.7: Distncias reais das estrelas da constelao de rion.
Figura 1.8: Tamanho angular.
Figura 1.9: Lua (L) e Sol (S) tm o mesmo tamanho aparente mdio para um observador da Terra (O).
Figura 1.10: Valores tpicos de medidas angulares usando as mos, com os braos estendidos.
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Tabela 1.1: As Constelaes.
Nome latino Genitivo Nome portugus
Andromeda Andromedae Andrmeda
Antlia Antliae Mquina Pneumtica
Apus Apodis Ave do Paraso
Aquarius Aquarii Aqurio
Aquila Aquilae guia
Ara Arae Altar
Aries Arietis Carneiro
Auriga Aurigae Cocheiro
Btes Btis Boeiro
Caelum Caeli Buril
Camelopardalis Camelopardalis Girafa
Cancer Cancri Cncer, Caranguejo
Canes Venatici Canum Venaticorum Ces de Caa
Canis Major Canis Majoris Co Maior
Canis Minor Canis Minoris Co Menor
Capricornus Capricorni Capricrnio
Carina Carinae Carena
Cassiopeia Cassiopeiae Cassiopeia
Centaurus Centauri Centauro
Cepheus Cephei Cefeu
Cetus Ceti Baleia
Chamaeleon Chamaeleontis Camaleo
Circinus Circini Compasso
Columba Columbae Pomba
Coma Berenices Comae Berenices Cabeleira de Berenice
Corona Australis Coronae Australis Coroa Austral
Corona Borealis Coronae Borealis Coroa Boreal
Corvus Corvi Corvo
Crater Crateris Taa
Crux Crucis Cruzeiro do Sul
Cygnus Cygni Cisne
Delphinus Delphini Delfim
Dorado Doradus Dourado
Draco Draconis Drago
Equuleus Equulei Cavalinho
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Nome latino Genitivo Nome portugus
Eridanus Eridani Eridano
Fornax Fornaaeis Forno
Gemini Geminorum Gmeos
Grus Gruis Grou
Hercules Herculis Hrcules
Horologium Horologii Relgio
Hydra Hydrae Hidra
Hydrus Hydri Hidra Austral
Indus Indi ndio
Lacerta Lacertae Lagarto
Leo Leonis Leo
Leo Minor Leonis Minoris Leo Menor
Lepus Leporis Lebre
Libra Librae Balana
Lupus Lupi Lobo
Lynux Lyncis Lince
Lyra Lyrae Lira
Mensa Mensae Mesa
Microscopium Microscopii Microscpio
Monoceros Monocerotis Unicrnio
Musca Muscae Mosca
Norma Normae Esquadro
Ocians Octantis Oitante
Ophiuchus Ophiuchi Serpentrio
Orion Orionis Orion
Pavo Pavonis Pavo
Pegasus Pegasi Pgaso
Perseus Persei Perseu
Phoenix Phoenics Fnix
Pictor Pictoris Cavalete do Pintor
Pisces Piscium Peixes
Piscis Piscis Austrini Peixes Austrais
Puppis Puppis Popa
Pyxis Pyxidis Bssola
Reticulum Reticuli Retculo
Sagitta Sagittae Seta
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Nome latino Genitivo Nome portugus
Sagittarius Sagittarii Sagitrio
Scorpius Scorpii Escorpio
Sculptor Sculptoris Escultor
Scutum Scuti Escudo
Serpens Serpentis Serpente
Sextans Sextantis Sextante
Taurus Tauri Touro
Telescopium Telescopii Telescpio
Triangulum Trianguli Tringulo
Triangulum Trianguli Tringulo
Australe Australis Austral
Tucana Tucanae Tucano
Ursa Major Urase Majoris Ursa Maior
Ursa Minor Ursae Minoris Ursa Menor
Vela Velorum Vela
Virgo Virginis Virgem
Volans Volantis Peixe Voador
Vulpecula Vulpeculae Raposa
Referncias BibliogrficasMoch, D. L. Astronomy. John Wiley & Sons, p.5 p.16,1989.
Kaler J.B. Astronomy. Harper Collins College Publishers, p.24, 1994.
1.1 O cu aparente1.2 A Esfera Celeste1.2.1 O movimento aparente das estrelas1.2.2 Estrelas Circumpolares 1.2.3 Calota circumpolar
1.3 As constelaes 1.4 Medidas Angulares Referncias Bibliogrficas