Universidade Federal do Rio Grande do SulInstituto de Física

Departamento de Astronomia

Gerando e entendendo o céu visível de cada lugar

Explorando o Universo: dos Quarks aos Quasares

Profª. Daniela B.Pavani

Objetivos da aula

● Explicar o conceito de esfera celeste;

● Explicar o que é o movimento diurno dos astros e qual a sua causa;

● Definir estrelas circumpolares;

● Descrever o movimento diurno das estrelas em diferentes latitudes

● Relacionar medidas angulares e medidas de Tempo.

● Entender o movimentos da Terra

● Aprender sobre coordenadas horizontal local e equatorial celeste

Esfera Celeste

● MATERIAL DESENVOLVIDO PELA PROFA. MARIA DE FÁTIMA SARAIVA PARA A DISCIPLINA DE FUNDAMENTOS DE ASTRONOMIA

Definições ImportantesA esfera celeste: Observando o céu noturno (no campo ou praia) temos a impressão de estarmos no meio de uma esfera enorme (cheia de estrelas); o que levou os gregos a definirem a esfera celeste.

A esfera Celeste

Os astros nascem no leste e se põem no oeste, o quecausa a impressão de que a esfera celeste está girando de

leste para oeste.

Esse movimento é chamado de movimento diurno dos astros e é um reflexo do movimento de rotação da Terra;

Existem algumas estrelas que descrevem umacircunferência completa no céu – estrelas circumpolares

(altas latitudes).

Planos e pontos Importantes

Horizonte: É o plano tangente à Terra e perpendicular à vertical do lugar onde se encontra o observador.

Zênite: É o ponto no qual a vertical do lugar intercepta a esfera celeste, acima do observador.

Nadir: É o ponto diametralmente oposto ao Zênite.

Meridiano do lugar: circulo entre os polos celestes, formando 90º com o horizonte.

Plano do HorizonteOu simplesmente horizonte

Esfera celeste vista “de fora” (à esquerda) e da perspectiva de um observador em um local do hemisfério sul, para quem o polo elevado é o polo sul. A elevação do polo celeste em relação ao horizonte depende da latitude em que se encontra o observador.

Definições Importantes

Polos Celestes: Norte e Sul é o ponto em que o prolongamento do eixo de rotação da Terra intercepta a esfera celeste.

Leste e Oeste intersecção do horizonte com o equador celeste.

O polo celeste elevado é sempre aquele que corresponde ao hemisfério em que o observador se encontra: em latitudes do hemisfério norte da Terra vemos o polo celeste norte elevado; em latitudes do hemisfério sul vemos o polo celeste sul elevado. O ângulo de elevação do polo sobre o horizonte é igual à latitude do lugar. Portanto, podemos definir a latitude de um lugar como a altura do polo elevado.

Fenômenos do movimento diurno

Nascer e ocaso: são os instantes em que o astroaparece e desaparece no horizonte, respectivamente.

Passagem Meridiana: É o instante em que o astro atinge a máxima altura, ou a mínima distância zenital.

Nota: Os astros fazem duas passagens meridianas por dia: a passagem meridiana superior (quando sua elevação é máxima) e a passagem meridiana inferior (quando sua elevação é mínima)

Movimento diurno dos astros

Leste Oeste.Reflexo do movimento de rotação da Terra (de Oeste p/ leste).

Ao longo do dia os astros descrevem arcos paralelos ao equador (depende da latitude do lugar).

Movimento dos Astros

Nos Equador (�=0) – Todas as estrelas nascem e se põe (12h acima do horizonte e 12h abaixo).

Movimento dos Astros

Nos Pólos (�=�90) – Todas as estrelas ficam 24h acima do horizonte

Movimento dos Astros

Nos Pólos (�=�90) – Todas as estrelas ficam 24h acima do horizonte

Movimento diurno dos astros

Latitude Intermediária – Possibilidades anteriores combinadas.

Movimento diurno dos astros

Latitude Intermediária – Possibilidades anteriores combinadas.

Movimento diurno das estrelas em Mauna Kea

Estrelas Circumpolares

Movimento diurno do Sol- O círculo diurno do Sol varia de dia para dia.

O movimento diurno do Sol, assim como o de todos os outros astros, é de leste para o este, pois é reflexo do movimento de rotação da Terra (que é de oeste para leste). Mas,ao contrário das "estrelas fixas", o círculo diurno do Sol varia de dia para dia, no ciclo de um ano, se afastando ou se aproximando do equador celeste dependendo da época do ano. A Lua e os planetas também variam sua posiçãoentre as estrelas ao longo do ano, por isso também não mantêm o mesmo círculo diurno.

Fatos Importantes

- no Equador o Sol faz a passagem meridiana no zênite durante os equinócios, atingindo a altura de 90° no meio-dia verdadeiro. Nas demais épocas do ano ele passa o meridiano ao norte do zênite (entre março e setembro), ou ao sul (entre setembro e março). Durante os solstícios o Sol atinge a menor altura máxima (66,5°).

- na região tropical (entre as latitudes -23,5° e + 23,5°) o sol passa pelo zênite duas vezes por ano – com exeção dos trópicos onde passará uma única vez.

- fora da zona tropical o Sol nunca passa pelo zênite.

- internamente aos Círculos Polares Ártico e Antártico o Sol permanece 24 horas acima do horizonte no verão e 24h abaixto do horizonte no inverno.

Entendendo oSol da Meia-Noite

Música: Here comes the Sun (Lá vem o Sol) Slideshow: Ney Deluiz Cantam: Os Beatles Use o mouse

Devido à inclinação do eixo da Terra, a área em torno do Pólo Norte fica exposta ao sol 24h/dia no verão.

Verão Inverno

órbita

Terra

Sol

Vejam a seguir uma simulação com imagens

de satélite de como o sol atingiu a Terrano dia 21 de junho

(solstício de verão), o dia mais longo do anono hemisfério norte.(e o mais curto no hemisfério sul)

(Notem que a escuridão da noite não atingirá

a área dentro do círculo vermelho em nenhum momento).

(Não toquem nomouse por enquanto).

Meio-diana Europa

13:00 h na Europa

14:00 h na Europa

15:00 h na Europa

16:00 h na Europa

17:00 h na Europa

18:00 h na Europa

19:00 h na Europa

20:00 h na Europa

21:00 h na Europa

22:00 h na Europa

23:00 h na Europa

1:00 h na Europa

2:00 h na Europa

3:00 h na Europa

4:00 h na Europa

5:00 h na Europa

6:00 h na Europa

7:00 h na Europa

8:00 h na Europa

9:00 h na Europa

10:00 h na Europa

11:00 h na Europa

Voltem a usaro mouse.

Regra prática para medir ângulos utilizando a mão esquerdalevantada para o céu, desde o indicador ao dedo mínimo tem-se 10°,cada dedo tem uma largura equivalente a 1°. Para o dedo indicador, como está na figura, da mão direita a falange da ponta do dedo tem-se 3°, a falange aseguir indica 4° e a falange proximal indica 6°.

Indicação da medida angular da Lua(1°/2) a partir dasuperfície da Terra.

Relação entre medidas angulares e medidas de tempo:

Um grau tem 60 minutos de arco e um minuto de arco tem 60 segundos de arco. Logo

1°= 60' = 3.600",

Como 1 hora tem 60 minutos de tempo e 1 minuto de tempo tem 60 segundos de tempo, 1h = 60min = 3.600 s.Mas, como a rotação da Terra em torno de seu próprio eixo percorre 360° em 24 horas, então:

1h =15° , 1min =15' (minutos de arco), 1s = 15 "(segundos de arco).

Sistemas de Coordenadas

Para determinar a posição de um astro no céu, precisamos definir um sistema de coordenadas;

Utilizamos apenas coordenadas angulares, sem nos preocuparmos com as distâncias dos astros;

A posição dos astros será determinada através de dois ângulos de posição.

Sistemas de CoordenadasLongitude geográfica: é o ângulo medido ao longo do equador da Terra, tendo origem em um meridiano de referência (o meridiano de Greenwich), e extremidade no meridiano do lugar.

Na Conferência Internacional Meridiana, realizada em Washington em outubro de 1884, foi definida como variando de 0 a +180° (Oeste de Greenwich) e de 0 a -180° (Leste). Na convenção usada em astronomia, varia entre -12h (Oeste) e +12h (Leste).

Sistemas de Coordenadas

latitude geográfica: ângulo medido ao longo do meridiano do lugar, com origem no equador e extremidade no zênite do lugar. Varia entre -90° e +90°. O sinal negativo indica latitudes do hemisfério sul e o sinal positivo hemisfério norte.

O sistema equatorial celeste é fixo na esfera celeste e, portanto, suas coordenadas não dependem do lugar e instante de observação. A ascensão reta e a declinação de um astro permanecem praticamente constantes por longos períodos de tempo.

O Sistema Equatorial Celeste

O Sistema Equatorial Celeste

Ascensão reta ( AR): ângulo medido sobre o equador, com origem no meridiano que passa pelo ponto Vernal, e extremidade no meridiano do astro.

0 ≤ AR≤ 24h0 ≤ AR≤ 360°

O plano fundamental é o Equador Celeste.

Não depende das coordenadas do lugar!

O Ponto Áries, também chamado Ponto Gama, ou Ponto Vernal, é um ponto do equador, ocupado pelo Sol no equinócio de primavera do hemisfério norte, isto é quando o Sol cruza o equador vindo do hemisfério sul (geralmente em 22 de março de cada ano).

O Sistema Equatorial CelesteDeclinação (DEC): ângulo medido sobre o meridiano do astro (perpendicular ao equador), com origem no equador e extremidade no astro.

-90° ≤ DEC≤ +90°

O Sistema HorizontalAzimute (A) é ângulo medido sobre o horizonte, no sentido horário (NLSO) , com origem no Norte e fim no círculo vertical do astro. O Azimute varia entre 0° e 360°

Altura (h) é o ângulo medido sobre o círculo vertical do astro com origem no horizonte e fim no astro. A altura varia entre – 90°e + 90°. O complemento da altura se chama distância zenital (z). Assim, a distância zenital é o ângulo medido sobre o círculo vertical do astro, com origem no zênite e fim no astro. A distância zenital varia entre 0° e 180° (h+z = 90°)

-90°≤ h≤ +90°,

0°≤ A ≤ 360°

0°≤ z ≤ 180°

O Sistema HorizontalAzimute (A)

Altura (h) -90°≤ h≤ +90°,

0°≤ A ≤ 360°

0°≤ z ≤ 180°

Como o plano de referência é o local do observador, altura e azimute variam de instante a instante refletindo o movimento aparente dos astros na esfera celeste.