O CéuO Céu

Introdução à AstronomiaIntrodução à AstronomiaEnos PicazzioEnos PicazzioIAGUSP / Fev.2006IAGUSP / Fev.2006

O céu nos parece como uma esfera. Por que?

ILUSÃO

Devido à infinitude, tudo parece estar à mesma distância. O horizonte encontra-se com o céu.

Horizonte: linha divisória entre Terra (abaixo) e céu (acima)

Zênite: está na direção da vertical (fio de prumo).

Seu oposto: Nadir

Esfera Celeste Abstração que facilita a compreensão dos movimentos aparentes dos astros. Trata-se de uma esfera imaginária de raio arbitrário e concêntrica à Terra.Como o raio é arbitrário a superfície da esfera celeste poderá passar por qualquer astro.

Superfície: bidimensional Raio: 3a. dimensão

Esfera Celeste

23,5o

PNC

PSC

------ Norte----- Sul ---

Oeste

Leste

Latitude

Equador Celeste

Latitude

Zênite

(90 – Lat.)

Esfera Celeste

PNC

PSC

----- NorteSul ----

Oeste

Leste

Zênite

Lat.

Lat.

Meridianoaltura do pólo = latitude

Equador Celeste

altura da

estrela

Esfera Celeste

Arco que passa pelo Norte, zênite e SulArco que passa pelo Norte, zênite e Sul

Esfera Celeste

horizonte

Lat = 90oLat = 90o

90o

zênite ≡ PNCAltura do Pólo CelesteObservador no Pólo Norte

Latitude = 90o

horizonte

zênitePNC

Lat

LatLat

N

S

Altura do Pólo CelesteObservador no Círculo Ártico

Latitude = 66o 33’

horizonte

zênite

PNC

Lat

Lat

N

S

Altura do Pólo Celeste

horizonte

zênite

PNC

Lat

Lat

N

S

Altura do Pólo CelesteObservador no Trópico de Câncer

Latitude = 23o 27’

horiz

onte

zênite

PNC

Lat0o

N

S

Altura do Pólo CelesteObservador no Equador

Latitude = 0

Visão do observador

Lat

Lat

PSC

zênite

horiz

onte

N

S

Altura do Pólo CelesteObservador no Trópico de Capricórnio

Latitude = -23o 27’

zênitePSC

N

S

Lat

Lat

horizonte

Altura do Pólo Celeste

Visão do observador

zênite

horizonte

Lat

Lat.

Altura do Pólo CelesteObservador no Círculo Antártico

Latitude = -66o 33’

PSC

S N

zênite ≡ PSC

horizonte

Lat-90o

90o

Altura do Pólo CelesteObservador no Pólo Sul

Latitude = -90o

Visão do observador

Movimento aparenteMovimento aparente

Equador:Equador:arcos perpendiculares arcos perpendiculares

ao horizonteao horizonte

Latitudes Latitudes ±±4545oo: : arcos inclinados arcos inclinados

em 45em 45oo em relaem relaçãção o ao horizonteao horizonte

PPóólos:los:arcos paralelos arcos paralelos ao horizonteao horizonte

Céu de março em São Paulo, por volta da meia noite

Simulação com Starry Night, Inc.Simulação com Starry Night, Inc.

Simulação com Starry Night, Inc.

Pólo Sul Celeste e Grade CelesteCéu de março em São Paulo, por volta da meia noite

Gemini

Simulação com Starry Night, Inc.

Pólo Sul Celeste e Grade CelesteCéu de março em São Paulo, por volta da meia noite

Gemini

Simulação com Starry Night, Inc.

As constelaçõesCéu de março em São Paulo, por volta da meia noite

Céu de março em São Paulo, por volta da meia noiteAs constelações

Simulação com Starry Night, Inc.

Simulação com Starry Night, Inc.

Céu de março em São Paulo, por volta da meia noiteAs constelações

Simulação com Starry Night, Inc.

Delta Crucis (m = 2,78)

Alfa CrucisAcrux

(m = 0,75)

Beta CrucisMimosa

(m = 1,25)

Gama CrucisGacrux

(m = 1,56)

Epsilon Crucis(m = 3,56)

NGC3532Aglomerado Aberto

Alfa CentauriRigil Kentaurus

(m = -0,04)--------------

Trio de estrelas: Próxima Centauri é a estrela mais próxima do Sol

Beta CentauriHadar

(m = 0,59)

Constelações

Simulação com Starry Night, Inc.

Regiões do céu de formato e tamanhos diferentes, associadas a figuras geométricas (Triângulo, Cruz, etc.), animais (Lobo, Corvo, etc.) ou divindades (Centauro, Cassiopéia, etc.).

No total são 88 constelações, o que equivale dizer que o céu foi arbitrariamentedividido em 88 setores.

Os nomes das constelações são designados em latim e suas estrelas são designadas, por letras do alfabeto grego, em ordem decrescente de brilho: αCrux é a estrela mais brilhante da constelação Cruz (Cruzeiro do Sul); βCrux é a segunda estrela mais brilhante; e assim por diante.

As estrelas mais brilhantes normalmente têm, ainda, nomes próprios como, por exemplo, Acrux (αCrux), Sirius (αCMa), Betelgeuse (αOri), etc.

Os objetos de uma constelação podem ser de naturezas diferentes, não terem qualquer ligação física, sequer estarem à mesma distância.

Não tem sentido “estudar constelação”.

Constelações

Meia noite

Meio dia

Nascer do Sol

Pôr do Sol

Sentido de rotação

real: O → L

virtual: L → O

A Rotação da Terra: Movimento Diário

Rotação da Terraestrelas movem-se 15°/hora,

de leste para oeste

360o

24h

TRANSLAÇÃOMesmo ânguloValor médio:

360o/365,25d = 0,98o/d

ROTAÇÃO360o → 24h0,98o → x

x = 3,92 m

“na média”, o Sol demora a cada dia 3,92 minutos mais para cruzar o meridiano que as estrelas longínquas.

Sol → dia solarEstrelas → dia sideral

A Rotação da Terra: Movimento Diário

• Dia sideral: tempo decorrido entre duas passagens sucessivas de uma estrela pelo meridiano local. Vale 23h 56m 04,09s. Este é o período de rotação da Terra. • Dia solar verdadeiro: intervalo de tempo entre duas passagens sucessivas do Sol pelo meridiano local. Como a órbita da Terra é elíptica, sua velocidade orbital não é constante: mínima no periélio e máxima no afélio. • Dia solar médio: média anual dos dias solares verdadeiros. Vale 24 h. É como se a órbita da Terra fosse circular (velocidade constante).

A Rotação da Terra: Movimento Diário

A relação entre os dias solares édada pela Equação do Tempo:

ΕΤ = Tm - To;

Tm e To são, respectivamente, tempos solares médio e verdadeiro

Há 24 fusos de 1 hora, com 15o cada. A referência é o meridiano que passa pelo Observatório Real de Greenwich. A hora de Greenwich é chamada Hora Universal, e sua relação com a hora legal é:

hora universal (UT)= hora legal + hora de fuso a oeste de Greenwich

A maior parte do território brasileiro tem hora de fuso de “+3 horas. Extremo leste: Fernando de Noronha (+2 horas); Extremo oeste: Acre (+5 horas).

Linha Internacional da Data (ou Linha de Mudança de Data).

Hora Local, Fuso Horário e Linha Internacional de Data

Ano, 1872. Phileas Fogg, aristocrata inglês, rico, Ano, 1872. Phileas Fogg, aristocrata inglês, rico, muito culto, equilibrado e seguro, aposta que muito culto, equilibrado e seguro, aposta que daria uma volta ao mundo em 180 dias, com seu daria uma volta ao mundo em 180 dias, com seu serviçal Passepartout, um francês espertíssimo. serviçal Passepartout, um francês espertíssimo. Depois de várias peripécias pensa que chegou à Depois de várias peripécias pensa que chegou à Londres um dia após a data combinada. Perdeu Londres um dia após a data combinada. Perdeu toda sua fortuna na aposta.toda sua fortuna na aposta.

Frente à derrota, pede a Passepartout que traga Frente à derrota, pede a Passepartout que traga um Juiz de Paz para celebrar seu matrimônio um Juiz de Paz para celebrar seu matrimônio com a Sra. Aouda, uma indiana salva por ele e com a Sra. Aouda, uma indiana salva por ele e Passepartout de um sacrifício religioso na Índia. Passepartout de um sacrifício religioso na Índia. A caminho da casa do Juiz de Paz, Passepartout A caminho da casa do Juiz de Paz, Passepartout cruza com um vendedor de bilhetes de loteria e cruza com um vendedor de bilhetes de loteria e descobre que era sábado, não domingo como descobre que era sábado, não domingo como Fogg havia pensado. Estupefato ele corre para Fogg havia pensado. Estupefato ele corre para casa para dizer ao seu patrão que ele havia se casa para dizer ao seu patrão que ele havia se enganado e convencêenganado e convencê--lo a ir correndo ao club lo a ir correndo ao club pois o prazo da aposta ainda não havia expirado. pois o prazo da aposta ainda não havia expirado. Fogg ganha a aposta.Fogg ganha a aposta.

Onde estava o erro de cálculo? Fogg esqueceuOnde estava o erro de cálculo? Fogg esqueceu--se que eles iniciaram a viagem rumo à leste, não se que eles iniciaram a viagem rumo à leste, não à oeste. Eles cruzaram a linha internacional da à oeste. Eles cruzaram a linha internacional da data e chegaram pelo oeste, um dia antes do data e chegaram pelo oeste, um dia antes do previsto.previsto.

Crepúsculos vespertino ou matutinoPeríodo de transição entre dia e noite. A atmosfera espalha a luz solar, impedindo a mudança repentina entre dia e noite (e vice-versa).

Civil Náutico Civil Náutico AstronômicoAstronômico

Sol 6Sol 6oo abaixo do horizonteabaixo do horizonte Sol 12Sol 12oo abaixo do horizonteabaixo do horizonte Sol 18Sol 18oo abaixo do horizonteabaixo do horizonte

CrepúsculoNa Lua não há crepúsculo: a passagem entre dia e noite, ou noite e dia, é repentina. Mesmo durante o “dia”, fora da direção do Sol o céu é escuro. Na Lua vê-se estrelas durante o “dia”.

Terra nascente vista da Lua (Apollo 8, 1968)Terra nascente vista da Lua (Apollo 8, 1968)Sol visto da LuaSol visto da Lua

“Estrelas” matutinas ou vespertinas

Elongações máximas. Nem sempre os planetas estão do mesmo lado.

Em relação ao Sol, se estiverem: • à leste – vespertinas (Sol se põe primeiro)• à oeste – matutinas (planetas nascem primeiro)

solstício de verão (21/12/06) às 5h 20msolstício de verão (21/12/06) às 5h 20m

solstício de inverno (21/6/06) às 6h 55msolstício de inverno (21/6/06) às 6h 55m

equinócio de primavera (23/9/06) às 6h 05m equinócio de primavera (23/9/06) às 6h 05m equinócio de outono: as constelações são diferentesequinócio de outono: as constelações são diferentes

eclíptica

Sol

23,5o 23,5o

O Sol não nasce sempre no Leste

Simulação com Starry Night, Inc.

O movimento do Sol durante o anoAnalema: movimento aparente do Sol durante o ano, registrando sua posiçãp sempre no mesmo horário.

É consequência da geometria orbital.

No caso da Terra tem o conhecido formato de “oito”. Mas para Marte é diferente (formato de pêra).

O movimento do Sol durante o anoBaseado na projeção da sombra o relógio de sol marca a hora

solar verdadeira.

Estrelas de invernoSolstício

hemisfério norte mais iluminado

hemisfério sul mais iluminado

Estrelas de outono

Equinócio

Solstício

Estrelas de verão

Estrelas de

primaveraEquinócio

O movimento real: a Terra ao redor do Sol

Consequências: Estação Sazonais

DezembroJunho

• Verão no hemisfério sul• Dia mais longo que noite• Dia longo na calota polar• Terra próxima do Periélio• Solstício de verão

• Inverno no hemisfério sul• Noite mais longa que dia• Noite longa na calota polar• Terra próxima do Afélio• Solstício de inverno

• Equinócio de outono• Noite e dia iguais

Setembro

• Equinócio de primavera• Noite e dia iguais

Março

~23,5o

~23,5o

90o - 23,5o = 66,5o

~23,5o

Latitudes:Círculo Polar Ártico: 66,5o

Trópico Câncer: 23,5o

Trópico de Capricórnio: - 23,5o

Círculo Polar Antártico: - 66,5o

Círculo polar ártico

Círculo polar antártico

Trópico de câncer

Trópico de capricórnio

zona tropical

zonas temperadas

Zona glacial

zona glacial

Luz solar

Hemisfério iluminadoHemisfério iluminado

Hemisfério iluminadoHemisfério iluminado

Equador

Zonas climáticas

Zonas climáticas

Movimento aparente do Sol entre os trópicos

Zonas climáticasJunho – solstício de inverno

Março – equinócio outono

Dezembro - solstício de verão

Setembro – equinócio primavera

Trópico de Câncer

Trópico de Capricórnio

Equador

A mesma energia é espalhada em área maior →→ calor por unidade de área é menor

Insolação

Movimento aparente do Sol entre os trópicos

ZodZodííacoaco, em grego significa “círculo dos animais”.

É a faixa do céu onde estão localizadas as 12 constelações mais populares:

• Carneiro (Áries), • Touro, • Gêmeos, • Caranguejo (Câncer), • Leão, • Virgem, • Balança (Libra), • Escorpião, • Sagitário, • Capricórnio, • Aquário e • Peixes.

O movimento anual e as constelações do zodíacoO movimento anual e as constelações do zodíaco

O movimento anual e as constelações do zodíacoO movimento anual e as constelações do zodíaco

13a: não é considerada do Zodíaco

Datas das entradas do Sol nas constelaçõesDatas das entradas do Sol nas constelações

Capricórnio 20 janAquário 17 fevPeixes 12 marÁries 18 abrTouro 14 maiGêmeos 21 jun

Câncer 20 julLeão 10 agoVirgem 16 setLibra 31 outEscorpião 23 novOfiúcos (*) 29 novSagitário 18 dez

(*) A constelação de Ofiúcos, apesar de o Sol passar por ela, não é chamada de constelação zodiacal.

Roberto BoczkoIAGUSP

Movimento Retrógrado dos planetas

Movimento Retrógrado dos planetas

Conseqüência da geometria e do período de translação: quanto maior maior é a órbita menor é o período de

translação.

Assim, quanto mais distante o planeta estiver da Terra, mais “laçadas”

ele deverá apresentar.

Simulação com Starry Night, Inc.

Estrelas Circumpolares Elas estão sempre acima do horizonte!

O tamanho angular da Calota Polar é o dobro da latitude. A maior calota

polar é a do observador nos pólos.Só o observador no equador não

tem calota polar

• Nos apresenta sempre a mesma face (movimento sincronizado)• Tem fases (lunação, mês sinódico)• Tamanho aparente varia (órbita elíptica)

A Lua

animação

5

67

89 10 11

Posição da Lua às 20h 10m em São Paulo durante o mês de março/2006.

Relativamente ao fundo do céu, a Lua move-se de Oste para Leste! A cada dia ela nasce com atraso de quase 1 hora.

A Lua

Simulação com Starry Night, Inc.

Mês Sinódico e Mês Sideral

Mês sideral (27,321662d = 27d 7h 43m 12s): período orbital da Lua.

Mês sinódico (29,530589d = 29d 12h 44m 3s): mês das lunações ou das fases da Lua (Nova-Nova, Cheia-Cheia, etc.).

Essa diferença ocorre porque durante um mês sideral a Terra avançou cerca de 27o em relação à posição anterior e a repetição da fase lunar esperada só ocorrerá 2,208927 dias mais tarde

Ano sideral e ano trópico

Ano Sideral (365,256363d = 365d 6h 9m 10s): tempo decorrido durante uma revolução completa da Terra ao redor do Sol.

Ano Trópico (365,242191d = 365d 5h 48m 45s): tempo decorrido entre duas estações sucessivas. A rigor ele representa o tempo decorrido entre duas passagens sucessivas do Sol aparente pelo equinócio do outono.

A diferença entre eles écausada pela precessão do eixo da Terra que provoca o desloca-mento do equinócio de outono.