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OBSERVAÇÕES ASTRONÔMICAS REMOTASPARA

O ENSINO DE CIÊNCIAS

20 de outubro de 2006

Pesquisadores: Dr. André Milone e Dra. Ana ZodiAssistentes: Ana Lúcia, Fábio e Marcos

(Divisão de Astrofísica)[email protected]

AVISOS

Banheiros no Prédio do Restaurante!

Proibido fumar!

Proibido acender luzes!

Participe do Ciclo de Palestras sobre AstrofísicaParticipe do Ciclo de Palestras sobre Astrofísica

toda última quinta-feira do mêstoda última quinta-feira do mês

Próxima: 26/10 às 19hPróxima: 26/10 às 19hCatástrofes EstelaresCatástrofes Estelares,,com a Dra. Cláudia Vilega Rodriguescom a Dra. Cláudia Vilega RodriguesLocal: Auditório do Centro de VisitantesLocal: Auditório do Centro de Visitantes

Inscrições gratuitas: (12) 3945-6011

ROTEIRO

● Breve introdução à Astronomia● O Miniobservatório Astronômico do INPE &

o projeto Telescópios na Escola● O que é uma observação astronômica remota? Por quê realizá-la?● Qual é o público alvo? Quem já realizou?● Como agendar uma sessão remota? Quando ocorrem?

Quais são os projetos de observação? ● Os movimentos do céu & coordenadas celestes● Como executar? Roteiro de uma observação● Atividades de hoje: Um passeio pelo céu e Movimento de um asteróide

Dr. André Milone (DAS-INPE)

Introdução à Astronomia● Caráter observacional e

desenvolvimento instrumental

● Direção da fonte

● Intensidade e espectro da radiação eletromagnética

● Método empírico de investigação científica

Astronomia de Posição

Astrofísica

Ensino-aprendizagem deCiência


MINIOBSERVATÓRIO ASTRONÔMICO

DIVISÃO DE ASTROFÍSICA

COORDENAÇÃO GERAL DE CIÊNCIAS ESPACIAIS E ATMOSFÉRICAS

São José dos Campos, 30 de outubro de 2003

EQUIPE do MINIOBSERVATÓRIO

● Dr. André Milone (Coordenador)● Dra. Ana Maria Zodi● Dr. Carlos Alexandre Wuensche● Dr. Francisco Jablonski● Dra. Cláudia Rodrigues● Eng. René Laporte● Tec. Marcos Okada● Fábio Vinicius Dias (estagiário de nível técnico, Univap)● Ana Lúcia Beraldo (bolsista PCI do MCT/CNPq)● Estudantes da Pós-graduação em Astrofísica do INPE:

– Éder Martioli, Júlio Tello,…

[email protected]

TELESCÓPIOS na ESCOLA

● Projeto educacional para o ensino de Ciências por meio do uso de telescópios de acesso remoto

– Multinstitucional (Coordenação do IAG/USP)● INPE, USP, UFRJ, UFSC, UFRGS e UFRN

– Financiamentos da Fundação Vitae e CNPq

– Rede de 6 observatórios astronômicos brasileiros com operação remota


http://www.telescopiosnaescola.pro.br

MINIOBSERVATÓRIO ASTRONÔMICODivisão de Astrofísica

● Objetivos– Observação remota por meio da Internet por professores e estudantes

credenciados – projeto Telescópios na Escola– Automação e integração dos instrumentos nos ambientes Windows e Linux

● Apoio às nossas atividades de difusão, ensino e pesquisa✔ Observação astronômica remota assistida: agendamento “on-line”✔ Visitação pública regular às quartas: agendar com Centro de Visitantes, 3945-

6979✔ Pós-graduação em Astrofísica: ex. dissertação de Éder Martioli (trânsito

planetário)✔ Curso de Introdução à Astronomia e Astrofísica: julho✔ Ciclo de Capacitação de Professores em Astronomia: a cada 2 anos✔ Semana Nacional de Ciência & Tecnologia do MCT: outubro✔ Observações coletivas de eventos astronômicos: ex. eclipses da Lua e Sol✔ Iniciação científica em Astronomia ou Astrofísica: Ensino Médio e Superior

www.das.inpe.br/miniobservatorio/

● Características– São José dos Campos, SP

● latitude 23° 13’ Sul, longitude 45° 52’ Oeste, altitude 620 m, fuso -3h

– Telescópio óptico de 11pol f/10– Câmera CCD astronômica (com filtros)

● direta e projeção afocal (planetária)– Dados meteorológicos locais– Espectrógrafo (operacional num futuro próximo)

● Outro projeto: ENSINAST– Multinstitucional (Coord. UFRGS) e financiado pelo CNPq


O QUE É UMAOBSERVAÇÃO ASTRONÔMICA REMOTA?

● Controle a distância (não-presencial) de um telescópio e câmera astronômica, por meio da Internet– a partir de uma instituição de ensino por professores(as) e

estudantes autorizados– com assistência de um pesquisador durante a sessão remota e da

equipe do Miniobservatório antes e durante– sem necessidade de conhecimentos em Astronomia e Astrofísica– análise das imagens (dados de posição e intensidade)– compilação dos resultados → relatório


Glossário

ROTEIRO DE UMAOBSERVAÇÃO ASTRONÔMICA (REMOTA)

1. Escolha do projeto e astros (para testar uma hipótese)2. Melhor época do ano e horário da noite para observar3. Verificação das condições de cobertura do céu e meteorológicas da noite4. Inicialização dos instrumentos/sistema (e conexão remota aos mesmos)5. Apontamento do telescópio e obtenção das imagens para cada astro6. Aquisição de imagens de calibração7. Tratamento das imagens brutas dos astros (se necessário)8. Obtenção dos dados a partir de medições nas imagens tratadas9. Interpretação dos dados/resultados (com comparação a previsões teóricas ou não)10. Compilação dos resultados11. Redação de relatório final


POR QUE REALIZAR UMAOBSERVAÇÃO ASTRONÔMICA REMOTA?

● Ensino-aprendizagem do empirismo● Atividade participativa e interativa● Aspectos prático/lúdico e de laboratório/multimídia● Possibilidade de acompanhar um fenômeno físico real● Multi-interdisciplinaridade da Astronomia● Integração da Pesquisa com o Ensino Participe desta Inovação Científica-Educacional!


educação científica


Recursos do Miniobservatório para sessões remotasdesenvolvimento computacional de Ana Lúcia Beraldo

suporte em Informática de Fábio Vinicius Dias submissão eletrônica de pedido de observação → cadastro de observadores

não há necessidade de softwares para realizar uma sessão remota (UTS Web) bate-papo “on line” com a equipe do observatório durante as sessões apontamento dos astros por nome de catálogo ou coordenadas celestes visualização das imagens dos astros em tempo real (formato GIF) centralização do astro na imagem aquisição de imagens de calibração de forma automática inspeção do direcionamento do telescópio e carta do céu com HL, TSL e DJ condições meteorológicas locais e regionais disponíveis tratamento e banco público das imagens celestes todas informações necessárias no “site” www.das.inpe.br/miniobservatorio/

QUAL É O PÚBLICO ALVO?QUEM JÁ REALIZOU?

● Instituições do Ensino Formal (Fundamental, Médio e Superior)– professores, acompanhados ou não, por seus estudantes– ciência da Instituição

● Em 2005, 10 sessões/noites (início em 12 de agosto)– 10 instituições: Ens. Fund. (2), Ens. Médio (2) e Ens. Superior (6)– 5 públicas e 5 particulares, de 3 estados (SP, RS e PR), 3 desistências

● Em 2006, 17 sessões/noites (previsão)– 11 instituições: Ens. Fund. (4), Ens. Médio (4) e Ens. Superior (3)– 5 públicas e 6 particulares– 4 estados (SP, MG, RS e AL)– 4 desistências– ao menos uma noite por instituição


RESULTADOS: Quem já realizou sessões remotas?● Em 2005, 10 sessões/noites executadas de 13 (início em 12 de agosto)

– 10 instituições: Ens. Fund. (2), Ens. Médio (2) e Ens. Superior (6)– 5 públicas e 5 particulares– 3 estados (SP, RS e PR em ordem decrescente de número de sessões)– projetos/noites: próprios (4), Um passeio p/céu (4), Lua (1) e Adote uma constelação

(1)– (3 desistências)

● Em 2006, 17 (previsão) sessões/noites executadas de 21 (11 no 1º sem. e 10 no 2º)– 11 instituições: Ens. Fund. (4), Ens. Médio (4) e Ens. Superior (3)– 5 públicas e 6 particulares– 4 estados (SP, MG, RS e AL em ordem decrescente de sessões)– projetos/noites: Um passeio pelo céu (8) e próprios (2)– ao menos uma noite por instituição– (4 desistências)


QUEM JÁ REALIZOU?


Relatório de uma sessão

Banco público de imagens

Sessão a partir do AL em 24/8/06Sessão a partir do RS em 10/8/06

Estudantes de Maceió – 01/8/06

COMO AGENDAR UMA SESSÃO remota no Miniobservatório?QUAIS SÃO OS PROJETOS de observação?

QUANDO OCORREM as sessões?

● Formulário eletrônico (simplificado) e regras em:http://www.das.inpe.br/miniobservatorio/formulario/formSimples.htm

● Projetos atuais:– Adote uma constelação (1 vez executado)– Um passeio pelo céu (12 vezes)– Relevo da Lua (1 vez)– Movimento de um asteróide– Próprio: Estrelas variáveis, Estrelas duplas, Passeio próprio, Movimento dos

satélites de Júpiter, Cores das estrelas, Busca de supernovas, etc. (os 3 foram propostos)

● Quintas-feiras das 19h às 22h, de abril a outubro (exceto julho)


PROJETOS DE OBSERVAÇÃO✔ Adote uma constelação

✔ Captura de imagens das estrelas mais brilhantes de uma dada constelação

✔ Um passeio pelo céu✔ Captura de imagens de astros diversos


Acrux: do Cruzeiro

Neb. da Lagoa

Centauro

M 83

Júpiter

Saturno

PROJETOS DE OBSERVAÇÃO✔ Relevo da Lua

✔ Conceitos de geometria e trigonometria ligados à iluminação pelo Sol

✔ Movimento dos satélites galileanos de Júpiter (sugestão!)✔ Conceitos de geometria & movimentos circular/harmônico + 3a Lei de Kepler

Cratera Agrippa (4° crescente)

29/junho/2004 01/julho/200430/junho/2004Dr. André Milone (DAS-INPE)

EXEMPLO DE ATIVIDADE DIDÁTICA✔ Relevo da Lua

✔ Conceitos de geometria e trigonometria ligados à iluminação pelo Sol Cratera Agrippa (Lua em 4° crescente)


R

d

Medidas

tem-setangente( = R/dR = tg() . d

sendo = 12´´ = 12/3600°d(L-T) = 384.400 km

entãoR = 22,5 km2R = diâmetro =45 km

1 minuto-de-arcoou 60 segundos-de-arco

PROJETO OBSERVACIONAL PILOTO✔ Movimento (próprio) de um (ou mais) asteróide(s)

✔ APLICADA com estudantes da 8a Série do Ensino Fundamental como TCC● Escola Moppe (SJC-SP), sob orientação do Dr. Carlos Alexandre Wuensche

✔ Sem necessidade de filtros, exposições longas e tratamento de imagens✔ Mede-se deslocamento angular (em pelo menos duas imagens)✔ Calcula-se velocidade angular no plano do céu

● instantânea e relativa ao observador!✔ Pode-se medir ângulo de paralaxe →distância (observações simultâneas)

● conceitos de trigonometria✔Velocidades médias da Terra e asteróide (radial e tangencial)● 3ª Lei de Kepler e conceitos de cinemática bi-dimensional

Thetis: 31/agosto/2004 Hebe: 25/agosto/2006

OS MOVIMENTOS DO CÉU:

o aspecto do céu muda ao longo da noite?

e durante o ano?


24

Percepção do movimento diário aparente

da esfera celeste: hemisfério sul

Horizonte sul:sentido horário

Horizonte norte:sentido anti-horário

... é devido à rotação da Terra!

Fonte das fotografias: http://davidmalin.com

25

Percepção do movimento diário aparenteda esfera celeste: hemisfério sul

Horizonte leste:ascendente

Horizonte oeste:descendente

Fonte das fotografias: http://davidmalin.com

Dr. André Milone (DAS-INPE)26

A esfera celeste:visão geocêntrica e movimento diário aparente

1670 km/h

Translação da Terra (fora de escala!)e visibilidade do céu ao longo do ano

TouroGêmeosCâncerLeão

VirgemBalançaou Libra

Escorpião

Ofiúco

SagitárioCapricórnio

Aquário

Áries ouCarneiro

Peixes

21/junho 21/setembro

21/dezembro21/março

O movimento anual aparente do céué devido à translação da Terra ao redor do Sol!


28

As 88 constelações astronômicasilustram apenas figuras aparentes no plano do céu

e são “mutáveis”:constelação do Cruzeiro do Sul

Terra

S. M. de Freitas (in memorium, Fund. Plan. RJ)

Acrux: 321 anos-luz

Intrometida: 228 anos-luz

Mimosa: 353 anos-luz

Crux: 364 anos-luzGacrux ou Rubídea: 88 anos-luz


COORDENADAS CELESTES:

como localizar os astros no céu?

como apontar o telescópio para um astro?


Dr. André Milone (DAS-INPE)30

COORDENADAS CELESTES EQUATORIAIS:● Declinação de 0º (Equador) a 90º (Pólos Norte e Sul): DEC ou ● Ascensão Reta de 0 h (Ponto Gama) a 24 h (O para L): AR ou ● “fixas” ao astro

Tempo Sideral Local = AR + Ângulo Horário

visão topocêntricada Esfera Celeste:hemisfério sul

COMO EXECUTAR UMA SESSÃO REMOTA?● Modo UTS Web (“Unified Telescope System”)↔ página na Internet● Modo Bisque ↔ programas TheSky 5 & CCDSoft 4

● Instruções prévias são fornecidas pela equipe do Miniobservatório● Tutoriais e demonstrações “on-line”● Regras e recomendações “on-line”

Necessidade de confirmação oficial do professor/escola Alternativas

banco público de imagens do Miniobservatóriohttp://crux.das.inpe.br/uts/data/

colaboração futura com outros observatórios



OBSERVAÇÃO REMOTA: Instruções ao ObservadorModo UTS Web

Instituição de Ensino – Prof(a). Responsável – Tel. e e-mail de contato – Projeto de observaçãoData(s) e horário(s) da(s) sessão(ões) remota(s): dia/mês/ano, quinta,19h às 22hTel. e e-mail do Miniobservatório: (12) 3945-6745, [email protected] noturnos do Miniobservatório: Pesquisador(a), Ana Lúcia e Fábio

Interface Web de Bate-Papo: http://telescopium.das.inpe.br/sessao/observacao.phpinformações sobre os astros do projeto, ...

Acesso ao UTS Web: http://telescopium.das.inpe.br/uts/usuário: observador & senha: senha-do-observador

Regras de execução e recomendações de programas auxiliarestempo meteorológico desfavorável, problema técnico, tratamento e banco público das imagens

Lista de astros do projetonomes, coordenadas, tempo e número de exposições

Notas

configurações ópticas, limitações de apontamento, visualização e descarregamento das imagens

Glossáriocoordenadas, TSL, CCD, Fits, seeing atmosférico, ...

Anexo: tutorial ‘Como executar uma sessão remota’

A ATIVIDADE DE HOJE:Um passeio pelo céu

● Sessão remota real usando o UTS Web e a Interface de Bate-Papo● Lista dos astros (cada grupo observa um astro):

– Equipe do MINI: Nebulosa da Trífida – Messier 20 e/ou campo de um asteróide– Grupo 1: Aglomerado globular de estrelas Messier 22 – Grupo 2: Aglomerado galáctico de estrelas do Pato Selvagem – Messier 11– Grupo 3: Netuno– Grupo 4: Urano– Grupo 5: Galáxia espiral do Escultor – NGC 253– Equipe do MINI: campo do mesmo asteróide

● ATIVIDADE PARALELA– Identificar um asteróide numa imagem e medir sua velocidade angular



OBSERVAÇÃO REMOTA: Instruções ao Observador

TABELA(S) DO(S) ASTRO(S) DO PROJETO ESCOLHIDOUm passeio pelo céu (20/10/2006 das 19h30min às 22h)

Exemplo!

0.01 a 0.1010.0 a 20.010.0 a 20.0Tempo de exposição

555Número de exposições

-15d56m02s-23d53m48s -23d02m08sDeclinação (DEC)

21h18m17s 18h36m48s18h02m42sAscensão Reta (AR ou RA)

Netuno ou NeptuneM 22M 20Astro

Planeta Netuno, na constelação de

Capricórnio

Aglomerado globular de estrelas Messier 22, na constelação de

Sagitário

Nebulosa da Trífida, na constelação de

Sagitário

35

Projeção do céu para SJC-SP às 20h de 20/10/2006

N

OL

S

EquadorEclíptica


SESSÃO REMOTA:Interface Web de Bate-Papo


OBSERVAÇÃO REMOTA:modo UTS Web – Login

(página num servidor Windows ou Linux)


OBSERVAÇÃO REMOTA:modo UTS Web – Índice


A instrumentação deste observatório foi adquirida com recursos provenientes das instituições

Fundação Vitae e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico –

CNPq.

A contrapartida do INPE foia obra civil, o telhado móvel e a rede lógica,

entre outros itens de infra-estrutura.A manutenção do observatório tem sido

de responsabilidade do Instituto também.

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