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Luís Cunha – University of Minho
Uma viagem da Terra às Estrelas.
Júpiter e Io vistos da sonda Cassini
Luís CunhaDepº de FísicaUniversidade do Minho
Luís Cunha – University of Minho
Tópicos para a sessão 1
Primeira parte da sessão
1 – a) As escalas do Cosmos – unidades de medidas astronómicas frequentemente usadas;
b) Dimensões aparentes dos corpos celestes, medida de distâncias astronómicas por paralaxe;
2 - Alguns conceitos e convenções na relação entre a Terra e o Céu;
3 – Constelações
4 – Sistema Sol-Terra-Lua
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Luís Cunha – University of Minho
•Orfeu Bertolami, O Livro das Escolhas Cósmicas, Gradiva (2005)
•Máximo Ferreira, Guilherme de Almeida, Introdução à Astronomia e às Observações Astronómicas, Plátano - edições técnicas (1995)
• Ian Ridpath, Astronomy, DK - New York (2006)
• A. Fraknoi, D. Morrison, S. Wolff, Voyages through the Universe, Saunders CollegePublishing (2000)
• R. A. Freedman, W. J. Kaufmann III, Universe, W. H. Freeman & Company
• Teresa Lago (coord.), Descobrir o Universo, Gradiva (2006)
• http://bcs.whfreeman.com/universe7e/default.asp
•http://faculty.salisbury.edu/~jwhoward/Physics317/presents/PhaseEc.ppt#302,2,Perspective & The Moon’s Face
•http://www.gc.maricopa.edu/AppliedScience/sjcweb/METEOROLOGICAL%20CONCEPTS%203.ppt
•http://www.astropix.com/INDEX.HTM
•http://stellarium.sourceforge.net/
•http://www.oal.ul.pt/oobservatorio/
• http://cse.ssl.berkeley.edu/AtHomeAstronomy/
Bibliografia e sites consultados
Luís Cunha – University of Minho
Dimensões (ordens de grandeza)
Ta
ma
nh
o d
um
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Ta
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l
m
1a) A escala do cosmos
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Luís Cunha – University of Minho
• Unidade Astronómica (UA)– Distância média entre a Terra e o Sol– 1 UA = 1.496 X 108 km - Cerca de 8.3 minutos luz
• Ano-luz (a.l.)– Distância que a luz percorre num ano– 1 a.l. = 9.46 X 1012 km = 63240 UA
• Parsec (pc)– Distância a que 1 UA aparenta ocupar 1’’ (⇒ distancia a partirda qual a Terra aparenta estar a 1’’ do Sol (ver figura seguinte)
– 1 pc = 3.086 × 1013 km = 3.26 a.l. = 206265 UA
Luís Cunha – University of Minho
Distância:
1 pc (3.26 a.l.) Ângulo:
1’’
Observador
Órbita da Terra
Sol
À distância de 1 pc, o comprimento de 1 UA corresponde a um ângulo de 1’’
1 UA
A distância a que corresponde o ângulo de paralaxe de 1 segundo (second) é o Parsec (pc)
O Parsec
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Luís Cunha – University of Minho
Distâncias/Dimensões
Vamos abordar 2 aspectos diferentes, embora relacionáveis:
- Diâmetros aparentes e posições dos objectos celestes;
- Como calcular as distâncias a que se encontram alguns corpos celestes.
1b) Dimensões aparentes dos corpos celestes, medida de distâncias astronómicas por paralaxe;
Luís Cunha – University of Minho
O diferente brilho das estrelas (e dos corpos celestes) foi interpretado por Hiparco (190 a.C. – 120 a.C.) como uma consequência da sua diferente dimensão, já que naquele tempo se acreditava que todas as estrelas se encontravam à mesma distância.
Mas hoje sabemos que as estrelas além de serem diferentes, estão a distâncias muito diferentes.
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Luís Cunha – University of Minho
Os astrónomos usam ângulos para se referir a posições e tamanhos e distâncias aparentes dos objectos no céuA unidade de medida angular mais usada é o grau (°).
Distâncias aparentes
Os astrónomos usam ângulos para medir distâncias
Luís Cunha – University of Minho
• O diâmetro aparente dos objectos celestes corresponde a umafracção do céu que o objecto parece cobrir.
• Como exemplo, o diâmetro angular da Lua é 0.5°. Qual o diâmetro aparente do Sol?
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O ângulo formadopor 2 linhasoriginadas nosnossos olhos até 2 estrelas constitui a distância angularentre essas estrelas.Dubhe
Merak
Constelação de Ursa Maior
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A mão pode constituir um meio de estimar ângulos (as medidas referidas correspondem à mão de um adulto)
- 2º
2.5º
22º
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Na posição B,
a árvore parece
estar em frente
deste pico
Na posição A,
a árvore parece
estar em frente
deste pico
Posição A Posição B
Cálculo de distâncias por paralaxe
Paralaxe
Poderemos medir distâncias às estrelas usando este efeito de paralaxe? Como? Estando as estrelas tão longe, como poderemos maximizar este efeito?
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Estrela próxima
Terra (Julho)
Terra (Janeiro)
Sol
Em Janeiro a estrela parece estar neste ponto.
Em Julho a estrela parece estar neste ponto.
Estrela mais próxima
Terra (Julho)
Terra (Janeiro)
Sol
Quanto mais próxima a estrela, maior a paralaxe
Paralaxe de uma estrela próxima Paralaxe de uma estrela mais próxima
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Observação a partir da Terra em Janeiro
Observação a partir da Terra em Julho
A Terra em Janeiro
A Terra em Julho Estrela próxima
Sol
Usando as mesmas leis da trigonometria, consegue-se determinar a distâncias de corpos celestes. Olha-se para o objecto de dois pontosdiferentes. O objecto muda de posição relativamente ao fundo.
Quanto maior a linha de base, maior a paralaxe.
Linha de base
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Método da triangulação ou da paralaxe
A astronomia é essencialmente observacional. O modo mais tradicionalde medir grandes distâncias é usando a trigonometria. É uma técnicausada há milhares de anos.
Sabendo B e o ângulo p, facilmente se calculam osoutros 2 lados.
D
ptg
BD
=
A
ps
BA
en =
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p gt
dD
(D) Estrela-Sol Distância
(d) Terra-Sol Distânciap gt =⇒=
Se p = 1’’ ⇒ d2062651085.4
dD1085.4p gt
6
6=
×
=⇒×=−
−
Como d = 1 UA, pela definição de pc, D = 1 pc ⇒⇒⇒⇒ 1pc = 206265 UA
O desvio angular, é um ângulo de um triângulo e a distância entre os 2 pontos de observação é um lado desse mesmo triângulo.
Terra - Estrela
Sol - Estrela
Estrela próxima
Estrelas de fundo
d
D
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De facto não há nenhuma estrela a 1 pc, a 2ª estrela mais próxima (Proxima Centauri) está a 4.28 a.l. = 1.3 pc. Calcule o desvio angular de Proxima Centauri entre 2 observações separadas por 6 meses.
Como o desvio angular = 2p = 1.54’’
Os triângulos das paralaxes estelares são longos e estreitosTerra
Sol A 2ª estrela mais próxima está 4513 vezes mais afastada do que nesta representação.
Estrela
O parsec é a unidade de distância mais usada em publicações astronómicas profissionais. A vantagem de seu uso deve-se a que a distância (D) de uma estrela, em parsecs, pode ser directamente obtida do ângulo de paralaxe (p), em segundos, por meio da expressão: (D = 1/p). Artigos de divulgação científica e jornais, contudo, preferem usar uma unidade mais intuitiva: o ano-luz.
''77.03.1
1
d
1p
p
1d ===⇒=
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A medição de distâncias astronómicas por paralaxe tem limitações relacionadas com a linha de base a que temos acesso (a UA). Dificilmente se medem paralaxes, com rigor, inferiores a 0.008’’. Significa que só poderemos medir distâncias até:
.l.a400pc125''008.0
1≈=
Só uma minoria de estrelas está aquém de 400 a.l. Só a Via Láctea tem um diâmetro de cerca de 75 000 a.l.
Para ir além destas distâncias são necessários outros métodos) que veremos mais tarde.
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