esfera celeste - university of crete · esfera celeste (eclíptica ) está inclinada 23.5º...

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1 Luís Cunha – University of Minho 2. Alguns conceitos e convenções na relação da Terra com o Céu Luís Cunha Depº de Física Universidade do Minho Luís Cunha – University of Minho Pólo Norte Celeste Pólo Sul Celeste Equador Celeste Equador Pólo Norte Pólo Sul Esfera Celeste A Esfera Celeste é uma construção imaginária que não tem uma base física real. É contudo um modelo útil para a astronomia posicional. Os pontos de referência na esfera celeste são projecções das da Terra. O Eixo de rotação terrestre é uma linha imaginária que une os 2 pólos terrestres. Prolongando o eixo tem-se os Pólos Norte e Sul Celestes. O Equador Celeste é uma extensão do Equador Terrestre e divide o Céu em 2 hemisférios.

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Luís Cunha – University of Minho

2. Alguns conceitos e convenções na relação da Terra com o Céu

Luís CunhaDepº de FísicaUniversidade do Minho

Luís Cunha – University of Minho

Pólo Norte Celeste

Pólo Sul Celeste

Equador Celeste

Equador

Pólo Norte

Pólo Sul

Esfera Celeste

• A Esfera Celeste é umaconstrução imaginária quenão tem uma base físicareal. É contudo um modeloútil para a astronomiaposicional.

• Os pontos de referência naesfera celeste são projecçõesdas da Terra.

• O Eixo de rotação terrestre éuma linha imaginária queune os 2 pólos terrestres. Prolongando o eixo tem-se os Pólos Norte e SulCelestes.

• O Equador Celeste é umaextensão do EquadorTerrestre e divide o Céu em2 hemisférios.

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Luís Cunha – University of Minho

Pólo Sul Celeste

Equador Celeste

Horizonte

MeridianoZénite

Pólo Norte Celeste

Nadir

Para um observador a Terra aparenta ser plana e o Céuaparenta ser uma cúpula.

•O Horizonte é onde o Céu se “encontra” com a Terra.

•O Zénite é o ponto no Céudirectamente sobre o observador.

•O Nadir é o ponto no Céuoposto ao Zénite.

A linha imaginária que cruza oscéus desde o horizonte Norte aohorizonte Sul, que passa peloZénite e pelos pólos é o Meridiano Local.

O meio-dia local corresponde aomomento em que o Sol cruza o meridiano local.

Luís Cunha – University of Minho

• Só conseguimos ver a parte do Céu acima do horizonte.

• As estrelas, o Sol, a Lua, e os planetas aparentam nascer a este e pôr-se a oeste (se tivermos tempo para apreciar…)

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Luís Cunha – University of Minho

• Tudo no céu parece rodar emtorno dos pólos celestes.

• A Estrela Polar (Polaris) estámuito perto do Pólo Norte Celeste. Nunca nasce ou se põe. É sempre visível do Hemisfério Norte e nunca évisível do Hemisfério Sul.

Estrela Polar

O que vemos no céu depende da latitude a que nos encontramos

Luís Cunha – University of Minho

O movimento aparentedas estrelas no céudepende da latitude emque o observador se encontra.

A uma latitude intermédia no hemisfério norte.

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Luís Cunha – University of Minho

No Pólo Norte a Estrela Polar está no Zénite.

Movimento aparente das estrelas no Pólo Norte

Luís Cunha – University of Minho

No Equador, a Estrela Polar está no horizonte

Movimento aparente das estrelas no Equador

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Luís Cunha – University of Minho

Polo Norte Celeste

Eclíptica

Equador Celeste

Movimento do Sol ao longo da eclíptica ao longo de um dia (não está àescala)

Devido ao movimento de translação da Terra em torno do Sol, este parece deslocar-se gradualmente em sentido contrário, relativamente às estrelas, seguindo uma linha imaginária designada por Eclíptica.

Luís Cunha – University of Minho

•A trajectória circular queo Sol parece traçar naesfera celeste (Eclíptica) está inclinada 23.5ºrelativamente ao equador

No início do Inverno no hemisfério Norte, a eclíptica está no ponto mais afastado a Sulrelativamente ao equador: solstício de Inverno.

EclípticaSolstício de Verão

Pólo Norte Celeste

Pólo Sul CelesteEquador Celeste

Solstício de Inverno

Solstício de Verão

Equinócio Vernal

Equinócio de Outono

•O ponto da eclíptica maisafastado para Norte do equador celeste(corresponde ao início do Verão no hemisférioNorte) chama-se solstíciode Verão.

•A eclíptica e o equadorceleste só se intersectamem 2 pontos.

•Cada um destes pontosdesigna-se por equinócio(Vernal e de Outuno).

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Luís Cunha – University of Minho

Localizações na Terra

Sistema de coordenadas na Terra:

Latitude (Equador como paralelode referência Latitude = 0º)

Longitude. (Meridiano de Greenwich como referência -Longitude = 0°)

Localização de Braga (41º35’ N, 8°25’ W)

Luís Cunha – University of Minho

A Estrela Polar está afastada menos de 1° relativamente ao polo norteceleste.

BOIEIRO =

Localizações no Céu

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Luís Cunha – University of Minho

Navegação/Orientação

• Medindo a altitude da Estrela Polar, obtém-se a latitude no hemisférioNorte.

• A Sul do equador a Estrela Polar nunca évisível.

• Quanto mais a Norte for a nossa localização naTerra, maior a altitude da Estrela Polar.

Luís Cunha – University of Minho

Zénite

Estrela Polar

Altitude 40º

Norte Azimute=0º

Sul (180º)

Oeste (270º)

Azimute = 330º Azimute = 250º

Ursa maior

Este (90º)

Existe mais de um sistemas de coordenadas para localizar objectosno Céu. Uma das soluções é o uso de Coordenadas Horizontais(dependentes da posição do observador e do movimento da Terra):

•Altitude (a): arco vertical compreendido entre o horizonte e o astro(Horizonte a 0º e Zénite a 90º).

•Distância Zenital (ξξξξ): arco vertical compreendido entre o Zénite e o astro. Relaciona-se com a altura através de: ξξξξ = 90º - a

•Azimute: Arco compreendido entre o ponto cardeal Norte e a vertical do astro medido em sentido horário (0º a 360º).

Este sistema tem um grande inconveniente. Qual é?

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Luís Cunha – University of Minho

A Ascensão Recta (α) arco medido a partirdo Ponto Vernal até aomeridiano do astro, no sentido directo (ouanti-horário). Tambémse usa o ÂnguloSideral (AS) quecorresponde ao arcomedido a partir do Ponto Vernal até aomeridiano do Astromedido no sentidohorário.

As Coordenadas Equatoriais são independentes da posição do observador e do movimento da Terra. Têm origem no Equador Celeste e no Ponto Vernal:

Declinação (δδδδ): Arco vertical compreendidoentre o EquadorCeleste e o astro.

Luís Cunha – University of Minho

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Luís Cunha – University of Minho

Determinação do meridiano local

A determinação do meridiano local permite identificar com rigor os pontos cardeais e é útil na montagem equatorial dos telescópios.

Crava-se uma vara (cca 60 cm) verticalmente no solo. Antes do meio-dia solar observa-se a sombra S1 e com um cordel e lápis atados à base da vara, traça-se um arco AC, de raio OA. Com o decorrer do tempo a sombra vai-se deslocando no sentido dos ponteiros do relógio, diminuindo de tamanho até determinado momento (meio-dia solar) e depois voltando a aumentar. Quando a sombra voltar a tocar o arco previamente desenhado. A direcção Norte-Sul corresponde àbissectriz do ângulo AÔB. A sombra ao passar nessa bissectriz aponta o Norte.

Se a vara estiver bem alinhada verticalmente também se pode medir a altura do Sol a qualquer hora do dia.

x

yarctgh

x

yh tg =⇒=

Luís Cunha – University of Minho

Construção de um quadrante (in “O Observatório”)

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Luís Cunha – University of Minho

Medir a latitude (in “O Observatório”)Quando se encontravam no hemisfério norte, desfrutando da visibilidade da Estrela Polar, os navegadores portugueses utilizavam o quadrante para calcular a latitude a partir desta estrela, uma vez que, em primeira aproximação, a sua altura é igual àlatitude do lugar de observação. Para simular este processo, basta localizar a Estrela Polar e efectuar a medição da sua altura com o quadrante. Compare-se os valores obtidos por vários observadores; depois faça-se a comparação com um valor da latitude tabelado para o local de observação, e, se possível, com o valor fornecido por um receptor de GPS. Estes procedimentos darão matéria para uma discussão sobre a precisão das medições e a importância da tecnologia no aumento dessa precisão. Uma actividade igualmente interessante consiste em comparar o comportamento da Polar em relação às outras estrelas, no que se refere à sua posição aparente. Para tal, escolha algumas estrelas de comparação na constelação da Ursa Maior, e, em intervalos de uma hora, ao longo de uma mesma noite, meça e registe a altura dessas estrelas e da Polar.

IMPORTANTE: Nunca olhar directamente para o Sol.

Luís Cunha – University of Minho

Medição de distâncias angulares entre objectos astronómicos (in “O Observatório”)O quadrante pode ser utilizado para medir a separação angular entre objectosastronómicos. Faz-se pontaria a um dos objectos, e depois coloca-se o fio de prumo na posição correspondente à posição do segundo objecto. Esteprocedimento poderá ser aplicado em várias actividades. Por exemplo poder-se-á efectuar a medição da distância angular entre um planeta e uma ou maisestrelas de referência, de preferência pertencentes a constelações do zodíaco e nas proximidades do planeta; Bastará fazer uma observação por semana ou de 15 em 15 dias. As observações devem ser acompanhadas do registo, numacarta celeste, das posições relativas dos objectos observados. O mesmo tipo de actividade pode (e deve, até preferencialmente) ser feito relativamente à Lua, mas nesse caso as observações devem ser efectuadas com muito maiorfrequência, de preferência a um ritmo diário, sendo importante registar a hora a que as observações são feitas. Deve-se igualmente registar: a direcção em que a Lua é observada; a sua altura, medida com o quadrante; em que fase se encontra. Subsequentemente, deve-se procurar relacionar as observaçõesefectuadas e interpretá-las esquematicamente.

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Luís Cunha – University of Minho

Determinação da altura do Sol

Constrói-se um disco de um material relativamente rígido e gradua-se.

Se o diâmetro do disco for 34.4 cm ⇒⇒⇒⇒ 1º→→→→ 3 mm

Se o diâmetro for 57.3 cm ⇒⇒⇒⇒ 1º →→→→ 5 mm

Perpendicularmente ao disco e no seu centro fixa-se uma haste (4 a 6 cm). Um fio de prumo permite orientar a marcações dos 90º.

Orienta-se o disco de tal modo que o seu plano esteja paralelo aos raios solares (rasantes àsuperfície do disco) e lê-se na escala a altura do Sol.