Astronomia: Conceitos Básicos

Par de galáxias ARP 87, distantes a mais de 300 milhões de anos-luz da Terra. Foto: Hubble (Fevereiro/2007). Foto retirada do site Apolo11.com

O que é astronomia?

Astronomia é a ciência que estuda fenômenos que ocorrem fora da Terra.

Ela descreve planetas, estrelas, cometas, asteróides, etc.

É distinta da astrologia, o estudo místico da influência dos astros na vida humana.

Representação da eclíptica, a trajetória aparente do Sol vista do referencial da Terra. As constelações na eclíptica representam os signos do zodíaco.

O que é astronomia?

Desde a Antiguidade é possível observar diferentes objetos no céu. O conhecimento astronômico auxiliava em atividades como agricultura e navegação.

A Astronomia é uma das ciências mais antigas da humanidade, onde diferentes visões surgiram no decorrer da história.

Modelo antigo da abóbada celeste. Imagem: blog Centro de Pesquisas da Antiguidade

Corpos Celestes

Os objetos celestes mais visíveis são o Sol e a Lua.

Em muitas culturas a Lua é associada ao feminino e o Sol ao masculino.

Sol

O Sol é uma estrela (corpo celeste com luz própria) no centro do Sistema Solar. É essencial para manter o calor e a luz na Terra.

Libera calor e energia por fusão nuclear de hidrogênio e hélio.

Sol

Propriedades do Sol

Possui cerca de 109 vezes o tamanho da Terra.

A temperatura nas suas proximidades (coroa solar) pode chegar até 5 x 106 K.

A gravidade em suas proximidades é cerca de 28 vezes maior que a da Terra.

A luz do Sol demora cerca de oito minutos para chegar na Terra.

Lua

A Lua é o satélite natural da Terra.

É essencial para o controle de nossas marés.

Lua

Propriedades da Lua

Possui cerca de 3474,8 km de diâmetro equatorial.

Sua gravidade é cerca de 0,16g.

Possui cerca de 1/16 da massa da Terra.

Orbita a Terra por volta de 27 ou 28 dias (contamos os meses com base na Lua).

Lua

Fases da Lua

Como a Lua não tem luz própria (só reflete a luz do Sol), nem sempre a vemos inteira.

Diagrama das fases da Lua no Hemisfério Norte a partir da Lua Nova.

Sistema Solar

É o conjunto dos planetas que orbitam em torno do Sol.

Os planetas do Sistema Solar são:

MercúrioVênusTerraMarteJúpiterSaturnoUranoNetuno(Plutão não é mais considerado planeta).

Mercúrio

O planeta mais próximo do Sol.

Possui um diâmetro de aproximadamente 4879,4 km.

Possui uma gravidade deaproximadamente 2,78 m/s2

Não possui uma atmosfera relevante.

Não possui satélites naturais.

Apresenta temperaturas muito quentes (427 oC), mas também frias (- 173 oC).

Vênus

Possui massa e tamanho próximos aosda Terra.

Possui uma gravidade deaproximadamente 8,87 m/s2

Possui atmosfera densa e um forteefeito estufa.

Não possui satélites naturais e orbita o Sol no sentido oposto ao dos outros planetas.

Possui uma temperatura média de aproximadamente 735 K.

Marte

Possui diâmetro de aproximadamente6792,4 km.

Possui uma gravidade deaproximadamente 3,71 m/s2

Aparência avermelhada por conter óxido de ferro em sua superfície.

Muitas espaçonaves da Terra foram enviadas para Marte. Existência de água e gelo já foi comprovada.

Possui uma temperatura média de aproximadamente – 63 oC e dois satélites naturais (Deimos e Fobos).

Júpiter

O maior planeta do Sistema Solar(cerca de 142194 km de diâmetro)

Primeiro planeta gasoso (ou joviano)por não conter superfície sólida, assim como Saturno, Urano e Netuno.

Tem cerca de 1000 vezes o volume da Terra, cerca de 300 vezes a sua massa e cerca de 2,5 vezes a sua gravidade.

Possui 67 satélites naturais.

Saturno

Segundo maior planeta do Sistema Solar(cerca de 120536 km de diâmetro)

Sua gravidade é quase igual à da Terra (cerca de 10,44 m/s2)

Possui uma densidade de 0,67 g/cm3 (Saturno poderia flutuar na água!)

Possui vários aneis feitos de partículas de gelo

Possui 62 satélites naturais.

Urano

Diâmetro de 51118 km.

Gravidade cerca de 8,69 m/s2.

Frio (cerca de -220 oC de temperaturamédia) por estar longe do Sol.

Possui alguns aneis (não tão notáveis quanto os de Saturno)

Tem um eixo de rotação praticamente “deitado”.

Possui 27 satélites naturais.

Netuno

Diâmetro de 49258 km.

Gravidade cerca de 11,15 m/s2.

Cerca de -201 oC de temperaturaMédia).

Parte de sua coloração azul se deve às camadas de metano em sua atmosfera.

Possui 14 satélites naturais.

Plutão

Não é mais planeta, mas vale a pena comentar sobre ele...

É um planeta-anão. Não é mais considerado planeta não apenas por ser pequeno demais mas também por compartilhar sua órbita ao redor do Sol com outro corpos.

Possui 2306 km de diâmetro, aproximadamente 0,6 m/s2 de gravidade.

Seu principal satélite é Caronte com o qual forma um tipo de “planeta binário”.

Terra

Único planeta do Sistema Solar com vida conhecida. Muitos fatores contribuem para isso (como, por exemplo, campos magnéticos e camadas de gás que permitem a proteção contra radiação solar).

Cerca de 12756 km de diâmetro.

Gravidade de aproximadamente 9,8 m/s2.

Temperatura média de aproximadamente 14 oC.

Movimento da Terra

Demora cerca de 365 dias e algumas horas para dar uma volta ao redor do Sol. Essas horas a mais são contabilizadas no dia 29 de fevereiro dos anos bissextos.

Movimento da Terra

O movimento de translação da Terra explica as estações do ano. Pela primeira lei de Kepler, o movimento dos planetas do Sistema Solar é próximo de uma elipse e, portanto, em certos momentos do ano a Terra está mais afastada ou mais próxima do Sol.

Eclipse

As posições da Terra, da Lua e do Sol podem causar um fenômeno chamado eclipse.

Quando a Terra fica entre o Sol e a Lua formando uma sombra na Lua, temos um eclipse lunar.

Quando a Lua fica entre o Sol e a Terra formando uma sombra na Terra, temos um eclipse solar.

Eclipse

Eclipse Lunar

Eclipse Solar

Asteroides

Asteroides são corposcelestes menores doque planetas, mas quetambém apresentamórbita definida aoredor do Sol.

Asteroide Eros (órbita próxima a Marte)

Asteroide Ceres (órbita próxima a Marte)

Asteroide B612(O PequenoPríncipe de Antoine de Saint-Exupéry)

Cometas, Meteoros e Meteoritos

Cometas são corpos compostos de rocha e gelo. Se o gelo evapora enquanto o cometa em movimento forma uma cauda.

Meteoros são corpos rochosos que entram na superfície da Terra e podem ou não se desintegrar.

Meteoritos são meteoros que chegam na superfície da Terra.

Cometa

Meteoro chegando na Terra

Evolução das Estrelas

Estrelas surgem pelo agrupamento de nuvens de gás e poeira cósmica pela força da gravidade. Com isso, a temperatura aumenta, bem como a energia das partículas envolvidas, permitindo assim que fusões nucleares sejam realizadas. Enquanto houver energia para essas fusões ocorrerem, a estrela consegue equilibrar a pressão gravitacional. No entanto, quando o combustível para as fusões terminar, a estrela colapsará com a gravidade.

Evolução das Estrelas

Após esse colapso final, haverá uma imensa liberação de energia e as estrelas podem terminar como:

Anãs Brancas: se sua massa for relativamente pequena (o Sol é um exemplo de estrela com massa pequena).

Estrelas de Nêutron: quando o colapso é tão grande que transforma a maioria dos prótons da estrela em nêutrons.

Buracos Negros: o colapso é ainda maior, gerando um objeto de massa grande o bastante para distorcer o espaço-tempo ao redor de modo significativo.

Buracos Negros

Um buraco negro é o resultado do colapso de uma estrela com muita massa (muita mesmo!).

O objeto resultante é tão denso que distorce o espaço e o tempo, de tal modo que nem mesmo a luz consegue escapar daquela região. Por isso, ninguém pode saber o que está no interior de um buraco negro.

Representação das distorções espaço-temporais de diferentes corpos, incluindo um buraco negro. Além do horizonte de eventos, não há como observar o que ocorre.

Galáxias

Um conjunto de diversas estrelas gravitacionalmente ligadas é chamado galáxia.

A galáxia onde está nosso Sol é chamada de Via Láctea.

Via Láctea

Nebulosa de Andrômeda

Matéria Escura

Uma matéria não visível, mas detectada.

Acredita-se que o Universo tenha mais matéria escura do que matéria comum.

Energia Escura

Energia escura é o nome dado à possível causa da expansão acelerada do universo.

Expansão Cósmica

Sim, o universo está se expandindo.

Isso é comprovado pela detecção de efeito Doppler com as ondas de radiação provenientes de estrelas distantes. Há um desvio para o vermelho da radiação proveniente das estrelas.

Formato do Universo

Qual o tipo de curvatura do universo? Dependendo de uma constante esperada na relatividade geral ele pode ter curvatura plana, negativa ou positiva.

Escalas Astronômicas

Qual é o tamanho do Universo?

Acredita-se que seja por volta de 46 bilhões de anos-luz.

Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano (Portanto é uma medida de distância e não de tempo como muitos confundem!)

Ver http://htwins.net/scale2/lang.html para ter uma ideia melhor do tamanho do nosso Universo!

Escalas Astronômicas

Cosmologia

Como o Universo começou?

Como o Universo irá terminar?

Cosmologia é o ramo da astronomia que estuda a origem e o fim do universo.

Cosmologia

Origem: A teoria científica mais aceita é que o universo tenha se originado de uma singularidade e expandido (teoria do Big Bang).

Fim: Teorias de fim do universo são variadas. Opções incluem Big Crunch, morte térmica ou mesmo que o próprio universo será devorado por buracos negros.

E uma última pergunta: diante de tudo isso, nós fazemos alguma diferença para o universo?