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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.