Capıtulo 1

Astronomia antiga

As especulacoes sobre a natureza do Universo devem remontar aos tempospre-historicos, por isso a astronomia e frequentemente considerada a maisantiga das ciencias. Os registros astronomicos mais antigos datam de aproxi-madamente 3000 a.C. e se devem aos chineses, babilonios, assırios e egıpcios.Naquela epoca, os astros eram estudados com objetivos praticos, como me-dir a passagem do tempo (fazer calendarios) para prever a melhor epocapara o plantio e a colheita, ou com objetivos mais relacionados a astrologia,como fazer previsoes do futuro, ja que, nao tendo qualquer conhecimentodas leis da natureza (fısica), acreditavam que os deuses do ceu tinham opoder da colheita, da chuva e mesmo da vida.

Varios seculos antes de Cristo, os chineses sabiam a duracao do ano eusavam um calendario de 365 dias. Deixaram registros de anotacoes preci-sas de cometas, meteoros e meteoritos desde 700 a.C. Mais tarde, tambemobservaram as estrelas que agora chamamos de novas.

Os babilonios, assırios e egıpcios tambem sabiam a duracao do ano desdeepocas pre-cristas. Em outras partes do mundo, evidencias de conhecimentosastronomicos muito antigos foram deixadas na forma de monumentos, comoo de Stonehenge, na Inglaterra, que data de 3000 a 1500 a.C. Nessa estrutura,algumas pedras estao alinhadas com o nascer e o por do Sol no inıcio do veraoe do inverno. Os maias, na America Central, tambem tinham conhecimentosde calendario e de fenomenos celestes, e os polinesios aprenderam a navegarpor meio de observacoes celestes.

Ha milhares de anos os astronomos sabem que o Sol muda sua posicaono ceu ao longo do ano, se movendo cerca de 1◦ para leste por dia. O tempopara o Sol completar uma volta em relacao as estrelas define um ano. Ocaminho aparente do Sol no ceu durante o ano define a Eclıptica (porque

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os eclipses ocorrem somente quando a Lua esta proxima da eclıptica).Como a Lua e os planetas percorrem o ceu em uma regiao de 18 graus

centrada na eclıptica, essa regiao e definida como o Zodıaco, dividida em 12constelacoes com formas de animais (atualmente as constelacoes do Zodıacosao treze1). O apice da ciencia antiga se deu na Grecia, de 600 a.C. a200 d.C., em nıveis so ultrapassados no seculo XVI. Com o conhecimentoherdado das culturas mais antigas, os gregos deram um enorme avanco aAstronomia por acreditarem ser possıvel compreender e descrever matema-ticamente os fenomenos do mundo natural. De seu esforco em conhecer anatureza do Cosmos, surgiram os primeiros conceitos de Esfera Celeste,uma esfera rotativa de material cristalino, incrustrada de estrelas, tendo aTerra no centro. A imobilidade da Terra nao foi totalmente unanime entreos astronomos gregos, mas os poucos modelos alternativos com a Terra emrotacao ou mesmo girando em torno do Sol tiveram pouca aceitacao e foramlogo esquecidos. Foi uma versao aprimorada do modelo geocentrico pro-posto no inıcio da civilizacao grega que prevaleceu tanto no oriente quantono ocidente durante todo o perıodo medieval.

1.1 Os astronomos da Grecia antiga

Tales de Mileto (∼624 - 546 a.C.) introduziu na Grecia os fundamentos dageometria e da astronomia, trazidos do Egito. Pensava que a Terra era umdisco plano em uma vasta extensao de agua. Juntamente com seu discıpuloAnaximandro, (∼610 - 546 a.C), tambem de Mileto, foi dos primeiros apropor modelos celestes baseados no movimento dos corpos celestes e nao emmanifestacoes dos deuses. Anaximandro descobriu a obliquidade da eclıptica(inclinacao do plano do equador da Terra em realacao a trajetoria anualaparente do Sol no ceu).

Pitagoras de Samos (∼572 - 497 a.C.) acreditava na esfericidade daTerra, da Lua e de outros corpos celestes. Achava que os planetas, o Sol,e a Lua eram transportados por esferas separadas da que carregava as es-trelas. Enfatizou a importancia da matematica na descricao dos modeloscosmologicos que pudessem ser comparados com os movimentos observados

1Devido a precessao dos equinocios, o Sol atualmente cruza Aries de 19 de abril a 13de maio, Touro de 14 de maio a 19 de junho, Gemeos de 20 de junho a 20 de julho, Cancerde 21 de julho a 9 de agosto, Leao de 10 de agosto a 15 de setembro, Virgem de 16 desetembro a 30 de outubro, Libra de 31 de outubro a 22 de novembro, Escorpiao de 23 denovembro a 29 de novembro, Ofiuco de 30 de novembro a 17 de dezembro, Sagitario de18 de dezembro a 18 de janeiro, Capricornio de 19 de janeiro a 15 de fevereiro, Aquariode 16 de fevereiro a 11 de marco e Peixes de 12 de marco a 18 de abril.

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dos corpos celestes, em cuja regularidade via uma ”harmonia cosmica”. Ospitagoricos (seguidores de Pitagoras) foram os primeiros a chamar os uni-verso de “cosmos”, palavra que implicava ordem racional, simetria e beleza.

Filolaus de Cretona (∼470-390 a.C.) introduziu a ideia do movimentoda Terra: ele imaginava que a Terra girava em torno de seu proprio eixo e,juntamente com o Sol, a Lua e os planetas, girava em torno de um ”fogo cen-tral”que seria o centro do universo e fonte de toda a luz e energia. Eudoxiode Cnidos (408-344 a.C) foi o primeiro a propor que a duracao do ano erade 365 dias e 6 horas. Explicou os movimentos observados do Sol, da Luae dos planetas atraves de um complexo e engenhoso sistema de 27 esferasconcentricas que se moviam a diferentes velocidades em torno da Terra, fixano centro.

Aristoteles de Estagira (384-322 a.C.) coletou e sistematizou o conhe-cimento astronomico de seu tempo, procurando explicacoes racionais paratodos os fenonomenos naturais. Explicou que as fases da Lua2 dependemde quanto da parte da face da Lua iluminada pelo Sol esta voltada para aTerra. Explicou, tambem, os eclipses: um eclipse do Sol ocorre quando aLua passa entre a Terra e o Sol; um eclipse da Lua ocorre quando a Luaentra na sombra da Terra. Aristoteles argumentou a favor da esfericidade daTerra, ja que a sombra da Terra na Lua durante um eclipse lunar e semprearredondada. Rejeitou o movimento da Terra como alternativa ao movi-mento das estrelas argumentando que, se a Terra estivesse em movimento,os corpos cairiam para tras ao serem largados, e as estrelas deveriam apre-sentar movimentos aparentes entre si devido a paralaxe 3, o que nao eraobservado. Afirmava que o Universo e esferico e finito.

Aristarco de Samos (310-230 a.C.) foi o primeiro a propor um modeloheliocentrico consistente para o sistema solar, antecipando Copernico emquase 2000 anos. Arranjou os planetas na ordem de distancia ao Sol que eaceita hoje. Desenvolveu um metodo para determinar as distancias relativasdo Sol e da Lua a Terra que o aproxima dos astronomos modernos na solucaode problemas astronomicos. Tambem mediu os tamanhos relativos da Terra,do Sol e da Lua, e mesmo achando valores muito muito abaixo dos atuaispara o tambanho do Sol em relacao a Lua (apenas 30 vezes maior), concluiuque o Sol nao poderia estar orbitando a Terra porque um corpo tao grande

2Anaxagoras de Clazomenae (∼499-428 a.C.) ja afirmava que a Lua refletia a luz doSol e comecou a estudar as causas dos eclipses.

3tal movimento das estrelas de fato existe, mas e muito pequeno para ser observado aolho nu devido a enorme distancia das etrelas. A primeira paralaxe estelar foi medida noseculo 19, por Friedrich Bessel, para a estrela 61 Cygni. O valor encontrado por ele foi0,3′′, implicando uma distancia de 10,3 anos-luz.

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como o Sol nao poderia girar em torno de um corpo tao pequeno como aTerra.

Eratostenes de Cirenia (276-194 a.C.), bibliotecario e diretor da Bibli-oteca Alexandrina de 240 a.C. a 194 a.C., foi o primeiro a medir o diametroda Terra. Ele notou que, na cidade egıpcia de Siena (atualmente chamadade Aswan), no primeiro dia do verao, ao meio-dia, a luz solar atingia o fundode um grande poco, ou seja, o Sol estava incidindo perpendicularmente aTerra em Siena. Ja em Alexandria, situada ao norte de Siena, isso nao ocor-ria; medindo o tamanho da sombra de um bastao na vertical, Eratostenesobservou que em Alexandria, no mesmo dia e hora, o Sol estava aproxima-damente sete graus mais ao sul. A distancia entre Alexandria e Siena eraconhecida como de 5 000 estadios. Um estadio era uma unidade de distanciausada na Grecia antiga. A distancia de 5 000 estadios equivalia a distanciade cinquenta dias de viagem de camelo, que viaja a 16 km/dia. Como 7graus corresponde a 1/50 de um cırculo (360 graus), Alexandria deveria es-tar a 1/50 da circunferencia da Terra ao norte de Siena, e a circunferenciada Terra deveria ser 50x5 000 estadios. Infelizmente, nao e possıvel se tercerteza do valor do estadio usado por Eratostenes, ja que os gregos usavamdiferentes tipos de estadios. Se ele utilizou um estadio equivalente a 1/6km, o valor esta a 1% do valor correto de 40 000 km. O diametro da Terrae obtido dividindo-se a circunferencia por π.

Hiparco de Niceia (160 - 125 a.C.), considerado o maior astronomo daera pre-crista, construiu um observatorio na ilha de Rodes, onde fez ob-servacoes durante o perıodo de 160 a 127 a.C. Como resultado, ele compilouum catalogo com a posicao no ceu e a magnitude de 850 estrelas. A magni-tude, que especificava o brilho da estrela, era dividida em seis categorias, de1 a 6, sendo 1 a mais brilhante, e 6 a mais fraca visıvel a olho nu. Hiparcodeduziu corretamente a direcao dos polos celestes, e ate mesmo a precessao,que e a variacao da direcao do eixo de rotacao da Terra devido a influenciagravitacional da Lua e do Sol, que leva 26 000 anos para completar um ci-clo.4 Para deduzir a precessao, ele comparou as posicoes de varias estrelascom aquelas catalogadas por Timocharis de Alexandria e Aristyllus de Ale-xandria 150 anos antes (cerca de 283 a.C. a 260 a.C.). Estes eram membrosda Escola Alexandrina do seculo III a.C. e foram os primeiros a medir asdistancias das estrelas de pontos fixos no ceu (coordenadas eclıpticas). Fo-ram, tambem, dos primeiros a trabalhar na Biblioteca de Alexandria, que se

4Paul Schnabel, no Zeitschrift fur Assyriologie, N.S., v.3, p. 1-60 (1926), afirma que aprecessao ja havia sido medida pelo astronomo babilonio Cidenas (Kidinnu), em 343 a.C..Cidenas tambem mediu o perıodo sinodico da Lua, de 29,5 dias.

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Figura 1.1: Reproducao de parte do Almagesto, de Claudius Ptolomaeus,escrito entre 127 e 151 d.C.. O termo almagesto e uma corruptela do arabeAl Majisti; em grego, o livro ficou conhecido como a Mathematike syntaxis(Compilacao matematica) ou He Megiste Syntaxis (A maior colecao).6

chamava Museu, fundada pelo rei do Egito, Ptolemee Soter Ier, em 305 a.C..

Hiparco tambem deduziu o valor correto de 8/3 para a razao entre otamanho da sombra da Terra e o tamanho da Lua e tambem que a Luaestava a 59 vezes o raio da Terra de distancia; o valor correto e 60. Eledeterminou a duracao do ano com uma margem de erro de 6 minutos.

Ptolomeu (85 d.C. - 165 d.C.) (Claudius Ptolemaeus) foi o ultimoastronomo importante da antiguidade. Nao se sabe se ele era egıpcio ouromano. Ele compilou uma serie de treze volumes sobre astronomia, co-nhecida como o Almagesto, que e a maior fonte de conhecimento sobre aastronomia na Grecia.7 A contribuicao mais importante de Ptolomeu foiuma representacao geometrica do sistema solar, com cırculos, epiciclos eequantes, que permitia predizer o movimento dos planetas com consideravelprecisao, e que foi usado ate o Renascimento, no seculo XVI.

7Apesar da destruicao da biblioteca de Alexandria, uma copia do Almagesto foi en-contrada no Iran em 765 d.C. e traduzida para o arabe. O espanhol Gerard de Cremona(1114-1187 d.C.) traduziu para o latim uma copia do Almagesto deixada pelos arabes emToledo, na Espanha.

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1.2 Constelacoes

Constelacoes sao agrupamentos aparentes de estrelas, os quais os astronomosda antiguidade imaginaram formar figuras de pessoas, animais ou objetosque estivessem relacionados com sua cultura. Numa noite escura, pode-sever entre 1000 e 1500 estrelas, sendo que cada estrela pertence a algumaconstelacao. As constelacoes nos ajudam a separar o ceu em porcoes meno-res, mas identifica-las no ceu e uma tarefa em geral bastante difıcil.

Uma constelacao facil de enxergar e Orion, mostrada na figura (1.2)como e vista no Hemisferio Sul. Para identifica-la devemos localizar tresestrelas proximas entre si, de mesmo brilho e alinhadas. Elas sao chamadasTres Marias e formam o cinturao da constelacao de Orion, o cacador. Aconstelacao tem a forma de um quadrilatero com as Tres Marias no cen-tro. O vertice nordeste do quadrilatero e formado pela estrela avermelhadaBetelgeuse, que marca o ombro direito do cacador. O vertice sudoeste doquadrilatero e formado pela estrela azulada Rigel, que marca o pe esquerdode Orion. Estas sao as estrelas mais brilhantes da constelacao. Como vemos,no Hemisferio Sul Orion aparece de ponta cabeca. Segundo a lenda, Orionestava acompanhado de dois caes de caca, representadas pelas constelacoesdo Cao Maior e do Cao Menor. A estrela mais brilhante do Cao Maior,Sırius, e tambem a estrela mais brilhante do ceu e e facilmente identificavela sudeste das Tres Marias. Procyon e a estrela mais brilhante do Cao Menore aparece a leste das Tres Marias. Betelgeuse, Sırius e Procyon formam umgrande triangulo de estrelas de brilhos semelhantes, como se pode ver nodiagrama. As estrelas de brilhos diferentes sao representadas por cırculosde tamanhos diferentes.

As constelacoes surgiram na antiguidade para ajudar a identificar asestacoes do ano. Por exemplo, a constelacao do Escorpiao e tıpica do in-verno do Hemisferio Sul, ja que em junho ela e visıvel a noite toda. JaOrion e visıvel a noite toda em dezembro, e, portanto, tıpica do verao doHemisferio Sul. Alguns historiadores suspeitam que muitos dos mitos associ-ados as constelacoes foram inventados para ajudar os agricultores a lembrarquando deveriam plantar e colher. As constelacoes mudam com o tempo e,em 1929, a Uniao Astronomica Internacional adotou 88 constelacoes oficiais,de modo que cada estrela do ceu faz parte de uma constelacao. A seguir,mostramos a lista alfabetica das constelacoes, em latim e portugues. Essasconstelacoes foram definidas por: Claudius Ptolomaeus, no Almagesto emcerca de 150 d.C.; Johann Bayer (1572-1625), astronomo alemao, no Urano-metria em 1603; Johannes Hevelius (1611-1689), astronomo alemao-polones,

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Figura 1.2: Mapa do ceu na area da constelacao do Orion.

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e Nicolas Louis de Lacaille (1713-1762), astronomo frances, nos Memorias eCoelum Australe Stelliferum em 1752 e 1763.8

8Lacaille observou 9766 estrelas austrais em 1751-52, no Cabo da Boa Esperanca edeu nome as constelacoes: Antlia, Caelum, Circinus, Fornax, Horologium, Mensa, Micros-copium, Norma, Octans, Pictor, Pyxis, Reticulum, Sculptor e Telescopium, e renomeouMusca.

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Andromeda Andromeda (mit.) Lacerta LagartoAntlia Bomba de Ar Leo LeaoApus Ave do Paraıso Leo Minor Leao MenorAquarius Aquario Lepus LebreAquila Aguia Libra Libra (Balanca)Ara Altar Lupus LoboAries Aries (Carneiro) Lynx LinceAuriga Cocheiro Lyra LiraBootes Pastor Mensa Montanha da MesaCaelum Buril de Escultor Microscopium MicroscopioCamelopardalis Girafa Monoceros UnicornioCancer Cancer (Caranguejo) Musca MoscaCanes Venatici Caes de Caca Normai ReguaCanis Major Cao Maior Octans OctanteCanis Minor Cao Menor Ophiuchus Cacador de SerpentesCapricornus Capricornio (Cabra) Orion Orion (Cacador)Carina Quilha (do Navio) Pavo PavaoCassiopeia Cassiopeia (mit.) Pegasus Pegaso (Cavalo Alado)Centaurus Centauro Perseus Perseu (mit.)Cepheus Cefeu ( mit.) Phoenix FenixCetus Baleia Pictor Cavalete do PintorChamaeleon Camaleao Pisces PeixesCircinus Compasso Piscis Austrinus Peixe AustralColumba Pomba Puppis Popa (do Navio)Coma Berenices Cabeleira Pyxis BussolaCorona Austrina Coroa Austral Reticulum RetıculoCorona Borealis Coroa Boreal Sagitta FlechaCorvus Corvo Sagittarius SagitarioCrater Taca Scorpius EscorpiaoCrux Cruzeiro do Sul Sculptor EscultorCygnus Cisne Scutum EscudoDelphinus Delfim Serpens SerpenteDorado Dourado (Peixe) Sextans SextanteDraco Dragao Taurus TouroEquuleus Cabeca de Cavalo Telescopium TelescopioEridanus Eridano Triangulum TrianguloFornax Forno Triangulum Australe Triangulo AustralGemini Gemeos Tucana TucanoGrus Grou Ursa Major Ursa MaiorHercules Hercules Ursa Minor Ursa MenorHorologium Relogio Vela Vela (do Navio)Hydra Cobra Femea Virgo VirgemHydrus Cobra macho Volans Peixe VoadorIndus Indio Vulpecula Raposa

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