o céu que nos envolve céu aparente, sistema solar e ... · sabemos que isto é consequência da...

Licenciatura em cincias USP/ Univesp

Enos Picazzio

1.1 Introduo: O cu aparente1.2 A Esfera Celeste

1.2.1 O movimento aparente das estrelas1.2.2 Estrelas Circumpolares 1.2.3 Calota circumpolar

1.3 As constelaes 1.4 Medidas Angulares

1O Cu quE nOs EnvOlvE

Cu

apar

ente

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tem

a so

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exo

plan

etas

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Cu aparente, sistema solar e exoplanetas

Licenciatura em Cincias USP/Univesp Mdulo 1

1.1 O cu aparenteO crescimento contnuo das cidades nos afasta cada vez mais das regies livres da poluio

luminosa. O desenvolvimento, at por questo de segurana, fez com que a iluminao artificial

noturna se estendesse por grandes regies. Juntamente com o desenvolvimento vieram as varia-

es do microclima local e a poluio. Nuvens finas ou espessas de vapor de gua, contaminadas

por partculas slidas em suspenso, se estendem sobre vastas regies, espalhando ainda mais a

luz artificial noturna. Perdemos gradativamente a viso do cu noturno.

A beleza da noite e o mistrio do cosmo tm inspirado geraes, desde as primeiras civi-

lizaes. Padres de beleza e de figuras aterrorizadoras foram associados aos objetos do cu

noturno. Atravs deles o homem aprendeu a prever a poca das estaes, assim como a se

orientar. Os povos antigos viam nas estrelas figuras mitolgicas que mantinham a memria de

seus heris e a glria de seus povos.

Quando temos a oportunidade de desfrutar de um cu lmpido, mesmo sem auxlio de

instrumentos, podemos constatar a beleza do cu noturno. So inmeros astros de tamanhos e

cores diferentes pontilhando o fundo negro tal como pequeninas lmpadas. Os objetos mais

numerosos so estrelas, de tamanhos aparentes, brilhos e cores diferentes. Suas cores vo desde

o branco azulado at o avermelhado. O Sol uma estrela, a nossa estrela. Quando ele surge

acima do horizonte1, todas as demais so ofuscadas. Graas a ele, a Terra pode abrigar vida.

Os planetas formam outro grupo de astros, alguns aparentemente grandes e brilhantes

(Vnus, Marte, Jpiter, Saturno) quando vistos a olho desarmado, outros

imperceptveis (Urano, Netuno). Assim como as estrelas, os planetas

tambm tm cores distintas, porm parecem bem mais ligeiros.

Circundando os planetas como se fossem membros de uma famlia, os satlites so corpos

ainda menores. Apenas trs deles so maiores que Mercrio, o menor planeta do sistema solar.

O mais conhecido deles a Lua, em parte porque os demais s podem ser vistos com auxlio de

instrumentos. Um binculo j suficiente para avistarmos os quatro maiores satlites de Jpiter.

H, ainda, objetos mais exticos, como os cometas e os meteorides, que produzem rastros

luminosos quando penetram a atmosfera terrestre.

A beleza do cu torna-se ainda mais exuberante quando dispomos de instrumentao que

nos auxilie a enxerg-lo com mais profundidade, isto , ver objetos com brilhos mais dbeis.

1 Horizonte a linha em que o solo ou o mar parecem unir-se ao cu, e que limita o campo visual de uma pessoa situada em um lugar onde no haja obstculos vista.

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1 O cu que nos envolve


Grandes telescpios revelam-nos imagens fantsticas de objetos exticos, como supernovas,

nebulosas, galxias etc.

1.2 A Esfera CelesteEsfera celeste uma abstrao que facilita a compreenso dos movimentos aparentes dos

astros. Trata-se de uma esfera imaginria centrada na Terra e de raio indefinido. A abbada

celeste que vemos de um lugar qualquer parte da esfera celeste. Todos os objetos visveis no

cu podem ser, ento, representados como projees na abbada celeste (Figura 1.1). Sobre

esta superfcie podemos, ento, traar linhas imaginrias que permitem determinar as posies

dos astros, assim como as distncias aparentes entre eles, isto , quo distante um astro parece

estar do outro no plano do cu. Portanto, uma viso bidimensional. Se conhecermos as

distncias geocntricas (em relao a Terra) dos astros, teremos uma percepo tridimensional.

Podemos projetar na esfera celeste o polo norte, o polo sul e o equador terrestres, formando,

respectivamente, os polos celestes e o equador celeste.

Para o observador, a esfera celeste gira sobre o mesmo eixo imaginrio de rotao da Terra,

porm em sentido contrrio ao do movimento da Terra. Vista de cima do polo norte geogrfico,

a Terra gira no sentido de oeste para leste. Ns, que estamos na superfcie terrestre, vemos a

esfera celeste girar em sentido oposto, isto , de leste para oeste.

Figura 1.1: A esfera celeste. / Fonte: Adaptado de D. L. Moch, 1989. (Clique nas imagens a e b para visualizar a animao).

a b

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1.2.1 O movimento aparente das estrelas

O movimento aparente das estrelas o movimento aparente da esfera celeste, que

se d sempre no sentido de leste para oeste, isto , elas nascem no lado leste e se pem no

lado oeste. Sabemos que isto consequncia da rotao da Terra que gira em seu eixo no

sentido oposto, de oeste para leste. Para um observador situado exatamente sobre o equador

terrestre (Figura 1.2a), o movimento diurno se d segundo trajetrias

perpendiculares ao horizonte local. Um corpo nascendo exatamente no

ponto cardeal leste se por exatamente no ponto cardeal oeste e passar

pelo znite2 do observador. Nos demais casos, os arcos continuaro a ser

perpendiculares ao horizonte local, porm sero menores medida que se aproximam dos

polos. O observador sobre o equador v simultaneamente os dois polos celestes.

Se o observador estiver exatamente sobre um dos polos terrestres, norte ou sul, ele ver

o movimento diurno se processando segundo trajetrias circulares paralelas ao horizonte

local. Seu znite coincide com o polo celeste. As trajetrias maiores sero apresentadas

pelos objetos mais prximos do horizonte, e as menores, pelos objetos mais prximos do

znite (ou do polo celeste) (Figura 1.2c). Neste caso, no haver nascente ou poente,

porque todos os astros estaro sempre acima do horizonte, o que pode ser constatado

durante os dias escuros do inverno local, j que o Sol estar sempre abaixo do horizonte.

Outra particularidade dos polos que, para um observador situado exatamente sobre um

dos polos, no haver pontos cardeais. Qualquer que seja a direo de deslocamento desse

polo, ela ser sempre na direo ao polo oposto.

2 Znite o ponto onde a ver-tical local encontra a esfera celeste. o ponto mais alto no cu local por onde um objeto celeste pode passar em sua trajetria aparente. Nadir o ponto oposto ao Znite.

Figura 1.2: Movimento aparente visto no equador (a), na latitude 45 sul (b) e nos polos (c) / Fonte: Adaptado de J. B. Kaler, 1994.

a b c

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Fora dessas posies particulares, equador ou polos, o movimento diurno se far segun-do arcos inclinados para o sul, se o observador estiver no hemisfrio norte, ou para o norte, se o observador estiver no hemisfrio sul (nosso caso). Um astro que nascer exatamente no ponto cardeal leste, por-se- exatamente no ponto cardeal oeste, porm no passar pelo znite do observador (Figura 1.2b). fcil constatar que os arcos do movimento diurno esto inclinados relativamente ao znite de um ngulo idntico ao da latitude local.

1.2.2 Estrelas Circumpolares

Quando se olha o cu noturno na direo dos polos

celestes, nota-se o movimento circular de estrelas em

torno deles. Em uma imagem de longa exposio, esse

movimento aparece como traos luminosos, cada qual

representado por uma estrela. O centro desses crculos

o polo celeste. A imagem da Figura 1.3 mostra a posio

do polo sul celeste. A altura do polo (em graus) em relao

ao horizonte local a mesma da latitude local. Ou seja, a

altura do polo sul celeste vista da cidade de So Paulo

igual sua latitude, 23,5. As estrelas que esto dentro do

crculo definido pela altura do polo esto sempre acima

do horizonte. Elas so chamadas estrelas circumpolares

(circulam os polos). Quanto mais alto o polo estiver no

horizonte, maior ser a quantidade de estrelas circumpolares. Embora as estrelas circumpolares

estejam sempre acima do horizonte, elas so vistas apenas durante a noite.

No hemisfrio norte, a estrela Ursa Menor est muito prxima do polo, por isso chamada tambm de Polaris. No hemisfrio sul no h uma estrela com essa caracterstica.

Figura 1.3: Trajetria das estrelas circumpolares em torno do polo celeste sul, vista de diferentes latitudes: Austrlia (31, esquerda) e Bolvia (16). Quanto maior for a latitude, mais alto estar o polo. / Fonte: Anglo Australian Observatory.

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1.2.3 Calota circumpolar

A altura do polo define uma calota,

cujo dimetro o dobro da latitude local.

a calota circumpolar (Figura 1.4).

Um observador que esteja no equa-dor ver simultaneamente os polos norte e sul no horizonte. medida que se desloca na direo de um dos polos, esse observador ver um dos polos cada vez mais alto em relao ao horizonte e, consequentemente, no ver mais o polo oposto que ficou abaixo do horizonte. Quanto maior for a latitude, maior ser a calota. A calota circumpolar no existe para um observador no equador, mas mxima para um observador no polo.

1.3 As constelaes A maioria dos objetos celestes que vemos a olho nu, isto , sem auxlio de instrumentos,

estrela. Aparentemente, as estrelas parecem fixas na esfera celeste. Isso apenas uma iluso, pois

elas esto to distantes que seus movimentos so imperceptveis. Bem menos abundantes, porm

com movimentos perceptveis, vemos tambm alguns planetas. Lua e Vnus, nesta ordem, so

os astros noturnos mais brilhantes. Embora todos os astros se movam aparentemente no sen-

tido de leste para oeste, as posies dos planetas e da Lua, relativamente ao fundo estrelado,

mudam com o tempo. O movimento aparente mais rpido o da Lua. Mesmo durante uma

noite, possvel v-la deslocar-se ligeiramente para leste. Na realidade ela move-se para leste

cerca de 12/dia, ou seja, a cada intervalo de 24 horas, a Lua desloca-se 12 para leste e nasce

um pouco mais tarde.

Por razes que no vamos abordar no momento, as estrelas foram agrupadas em pequenos con-

juntos denominados constelaes. As constelaes esto associadas a figuras geomtricas (Tringulo,

Cruz etc.), animais (Lobo, Corvo etc.) ou divindades mitolgicas (Centauro, Cassiopeia etc.).

Figura 1.4: O dimetro angular da calota circumpolar de um local qualquer igual ao dobro da latitude local. Nela esto as estrelas circumpolares.

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A associao entre os astros contidos em uma constelao apenas aparente e no leva

em considerao a natureza dos objetos, nem as distncias que os separam. Portanto, os astros

encontrados na regio celeste delimitada por uma constelao qualquer pertencem a essa cons-

telao, sejam eles estrelas da nossa galxia ou galxias longnquas. Objetos com movimentos

aparentes mais rpidos, como planetas, asterides e cometas, no se fixam s constelaes, mas

passam por elas durante seus trajetos.

No total, existem 88 constelaes (ver tabela anexa), o que equivale dizer que o cu foi

arbitrariamente dividido em 88 setores. Oficialmente, os nomes das constelaes so designados

em latim e as estrelas componentes so designadas por letras do alfabeto grego, em ordem

decrescente de brilho. Assim, Crux a estrela mais brilhante da constelao Cruz (Cruzeiro do Sul): ela est no p da cruz; Crux, situada no brao esquerdo da cruz, a segunda estrela mais brilhante; e assim por diante. As estrelas mais brilhantes normalmente tm ainda nomes

prprios. Por exemplo: Sirius (CMa, do Co Maior), Betelgeuse (Ori, de rion) etc.Zodaco uma palavra originada do grego antigo e significa crculo dos animais. Zodaco

a faixa do cu onde esto localizadas as 13 constelaes mais populares: Carneiro (Aries), Touro

(Taurus), Gmeos (Gemini), Caranguejo (Cancer), Leo (Leo), Virgem (Virgo), Balana (Libra),

Escorpio (Scorpius), Sagitrio (Sagittarius), Sepentrio (Ophiucus), Capricrnio (Capricornus),

Aqurio (Aquarius) e Peixes (Pisces) (Figura 1.5). por essa faixa que se deslocam os planetas

e o Sol aparente. Adotando-se rigorosamente os limites estabelecidos pela Unio Astronmica

Internacional, os planetas ainda passam pelos limites de outras oito constelaes: Baleia (Cetus),

Corvo (Corvus), Taa (Crater), Monstro Marinho (Hidra), rion (Caador), Pgaso (Pegasus),

Escudo (Scutum) e Sextante (Sextans).

A quantidade de astros visveis aumenta na proporo da potncia dos instrumentos que

utilizamos. Quanto maior o telescpio utilizado, mais luz captada; logo, podemos enxergar

objetos mais tnues.

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1.4 Medidas Angulares A separao aparente entre os astros na esfera

celeste medida atravs de ngulos, como mostra a

Figura 1.6. Imagine que E1 e E2 sejam duas estrelas

no espao. Ns as vemos projetadas na esfera celeste

nas posies E3 e E4, respectivamente. A distncia

angular ou aparente entre elas a separao angular

entre E3 e E4. Essa separao fcil de medir. J a

distncia real entre as estrelas, isto , o valor linear

entre E1 e E2, s pode ser avaliada se conhecermos

as distncias dessas duas estrelas a Terra. Por essa razo, as constelaes so definidas por agru-

pamentos aparentes de estrelas. A Figura 1.7 mostra as distncias verdadeiras em anos-luz

(distncia percorrida pela luz durante um ano equivalente a 9,5 trilhes de quilmetros) das

estrelas que formam a constelao de rion.

Figura 1.5: Zodaco. / Fonte: Adaptado de D. L. Moch, 1989.

Figura 1.6: Distncia angular.

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De forma semelhante podemos avaliar o tamanho aparente

de um objeto (Figura 1.8). A Lua, por exemplo, tem tamanho

angular mdio de 0,5. O dimetro da Lua bem menor que o

do Sol, mas a Lua est bem mais prxima da Terra. O tamanho

aparente mdio dos dois o mesmo, 0,5 (Figura 1.9).

Uma forma prtica de se medir ngulos relativamente

pequenos utilizando as mos. A Figura 1.10 mostra valores

tpicos quando utilizamos as mos com o brao estendido.

Figura 1.7: Distncias reais das estrelas da constelao de rion.

Figura 1.8: Tamanho angular.

Figura 1.9: Lua (L) e Sol (S) tm o mesmo tamanho aparente mdio para um observador da Terra (O).

Figura 1.10: Valores tpicos de medidas angulares usando as mos, com os braos estendidos.

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Tabela 1.1: As Constelaes.

Nome latino Genitivo Nome portugus

Andromeda Andromedae Andrmeda

Antlia Antliae Mquina Pneumtica

Apus Apodis Ave do Paraso

Aquarius Aquarii Aqurio

Aquila Aquilae guia

Ara Arae Altar

Aries Arietis Carneiro

Auriga Aurigae Cocheiro

Btes Btis Boeiro

Caelum Caeli Buril

Camelopardalis Camelopardalis Girafa

Cancer Cancri Cncer, Caranguejo

Canes Venatici Canum Venaticorum Ces de Caa

Canis Major Canis Majoris Co Maior

Canis Minor Canis Minoris Co Menor

Capricornus Capricorni Capricrnio

Carina Carinae Carena

Cassiopeia Cassiopeiae Cassiopeia

Centaurus Centauri Centauro

Cepheus Cephei Cefeu

Cetus Ceti Baleia

Chamaeleon Chamaeleontis Camaleo

Circinus Circini Compasso

Columba Columbae Pomba

Coma Berenices Comae Berenices Cabeleira de Berenice

Corona Australis Coronae Australis Coroa Austral

Corona Borealis Coronae Borealis Coroa Boreal

Corvus Corvi Corvo

Crater Crateris Taa

Crux Crucis Cruzeiro do Sul

Cygnus Cygni Cisne

Delphinus Delphini Delfim

Dorado Doradus Dourado

Draco Draconis Drago

Equuleus Equulei Cavalinho

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Eridanus Eridani Eridano

Fornax Fornaaeis Forno

Gemini Geminorum Gmeos

Grus Gruis Grou

Hercules Herculis Hrcules

Horologium Horologii Relgio

Hydra Hydrae Hidra

Hydrus Hydri Hidra Austral

Indus Indi ndio

Lacerta Lacertae Lagarto

Leo Leonis Leo

Leo Minor Leonis Minoris Leo Menor

Lepus Leporis Lebre

Libra Librae Balana

Lupus Lupi Lobo

Lynux Lyncis Lince

Lyra Lyrae Lira

Mensa Mensae Mesa

Microscopium Microscopii Microscpio

Monoceros Monocerotis Unicrnio

Musca Muscae Mosca

Norma Normae Esquadro

Ocians Octantis Oitante

Ophiuchus Ophiuchi Serpentrio

Orion Orionis Orion

Pavo Pavonis Pavo

Pegasus Pegasi Pgaso

Perseus Persei Perseu

Phoenix Phoenics Fnix

Pictor Pictoris Cavalete do Pintor

Pisces Piscium Peixes

Piscis Piscis Austrini Peixes Austrais

Puppis Puppis Popa

Pyxis Pyxidis Bssola

Reticulum Reticuli Retculo

Sagitta Sagittae Seta

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Sagittarius Sagittarii Sagitrio

Scorpius Scorpii Escorpio

Sculptor Sculptoris Escultor

Scutum Scuti Escudo

Serpens Serpentis Serpente

Sextans Sextantis Sextante

Taurus Tauri Touro

Telescopium Telescopii Telescpio

Triangulum Trianguli Tringulo

Triangulum Trianguli Tringulo

Australe Australis Austral

Tucana Tucanae Tucano

Ursa Major Urase Majoris Ursa Maior

Ursa Minor Ursae Minoris Ursa Menor

Vela Velorum Vela

Virgo Virginis Virgem

Volans Volantis Peixe Voador

Vulpecula Vulpeculae Raposa

Referncias BibliogrficasMoch, D. L. Astronomy. John Wiley & Sons, p.5 p.16,1989.

Kaler J.B. Astronomy. Harper Collins College Publishers, p.24, 1994.

1.1 O cu aparente1.2 A Esfera Celeste1.2.1 O movimento aparente das estrelas1.2.2 Estrelas Circumpolares 1.2.3 Calota circumpolar

1.3 As constelaes 1.4 Medidas Angulares Referncias Bibliogrficas

o céu que nos envolve céu aparente, sistema solar e ... · sabemos que isto é consequência da...

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