Curso de Divulgação Científica

Astronomia Prática e Observacional

Professor:

Carlos Eduardo A. Mariano

Julho de 2011

66o Curso de Astronomia realizado no Observatório Municipal de AmparoDesde 1996

Módulo 1:

-Reconhecimento do céu;-Noções de orientação;-Cartas Celestes.

A Astronomia é certamente uma das ciências mais antigas !

Alinhamentos de pedras e registros muito antigos, indicam que povos que viveram há milhares de anos, já observavam o firmamento.

A importância da Astronomia para os povos antigos:

1. Marcação do tempo e construção de calendários

2. Orientação

3. Agricultura

4. Religião

5. Curiosidade natural de entender o Universo

Que é possível ver a olho nu no céu ?

-Sol.

-Lua com mudança de fases.

-Cinco planetas: Mercúrio, Vênus, Marte, Júpiter e Saturno.

-Aproximadamente 6.000 estrelas.

-Dezenas de aglomerados de estrelas e nebulosas.

-A Via Láctea.

-Três galáxias.

Em um local com boas condições de observação !

Boas condições significa:

-Condições atmosféricas favoráveis: céu limpo, sem nuvens, nebulosidadese baixa turbulência;

-Pouca poluição atmosférica;

-Pouca poluição luminosa.

Os astros estão a uma mesma distância da Terra

Quando olhamos para o céu, temos a impressão de que todos os astros estão a uma mesma distância. Os astros parecem estar “pregados” em uma

superfície esférica que tem o observador como centro.

Quando olhamos para o céu não temos noção de profundidade, mas as distâncias que nos separam dos

astros são muito diferentes !

O astro mais próximo da Terra é a Lua: 384.000 Km

Tempo de Viagem: 2 dias.

O Sol é a estrela mais próxima da Terra: 150.000.000 Km

Tempo de Viagem: 4 a 7 meses.

Os planetas também são astros vizinhos !

Distâncias Mínimas Aproximadas de Alguns Planetas:

- Vênus: 47.000.000 Km- Marte: 56.000.000 Km

- Júpiter: 600.000.000 Km- Saturno: 1.500.000.000 Km

As estrelas estão muito mais longe !

Alfa do Centauro é a estrela mais próxima do Sistema Solar:

4,26 anos-luz ou aproximadamente 40.000.000.000.000 Km

Os aglomerados de estrelas e as nebulosas estão a centenas ou até milhares de anos-luz de distância !

As galáxias estão a milhares, milhões ou até bilhõesde anos-luz de distância !

A uma distância de 2.700.000 anos-luz, a galáxia de Andromeda é objeto mais distante que podemos observar a olho nu.

Um conjunto de estrelas, forma uma constelação !Um conjunto de estrelas, forma uma constelação !

Existem 88 constelações espalhadas por todo o céu.Qual é a mais conhecida no Brasil ?

Andromeda (Andrômeda) Cygnus (Cisne) Pavo (Pavão)Antlia(Máquina Pneumática) Delphinus (Delfim Pegasus (Pégaso)Apus (Ave do Paraíso) Dorado (Dourado) Perseus (Perseu)Aquarius (Aquário) Draco (Dragão) Phoenix (Fênix)Aquila (Águia) Equileus (Cavalo Menor) Pictor (Pintor)Ara (Altar) Eridanus (Eridano) Pisces (Peixes)Aries (Carneiro) Fornax (Fornalha) Pisces Austrinus (Peixe Austral)Auriga (Cocheiro) Gemini (Gêmeos) Puppis (Popa)Bootes (Boeiro) Gus (Grou) Pyxis (Bússola)Caelum (Buril) Hercules (Hércules) Reticulum (Retículo)Camelopardus(Girafa) Horologium (Relógio) Sagitta (Flecha)Cancer (Caranguejo) Hydra (Hidra Fêmea) Sagittarius (Sagitário)Canis Venatici Hydrus (Hidra Macho) Scorpius (Escorpião)Canis Major (Cão Maior) Indus (Indio) Sculptor (Escultor)Canis Minor (Cão Menor) Lacerta (Lagarta) Scutum (Escudo)Capricornus (Capricórnio) Leo (Leão) Serpens (Serpente)Carina (Quilha) Leo Minor (Leão Menor) Sextans (Sextante)Cassiopea (Cassiopéia) Lepus (Lebre) Taurus (Touro)Centaurus (Centauro) Lupus (Lobo) Telescopium (Telescópio)Cepheus (Cefeu) Libra (Balanca) Triangulum (Triângulo)Cetus (Baleia) Lynx (Lince) Triangulum Australe (T. Austral)Chamaleon (Camaleão) Lyra (Lira) Tucana (Tucano)Circinus (Compasso) Mensa (Mesa) Ursa Major (Ursa Maior)Columba (Pomba) Microscopium (Microscópio) Ursa Minor (Ursa Menor)Coma Berenices Monoceros (Unicórnio) Vela (Vela)Corona Australis Musca (Mosca) Virgo (Virgem)Corona Borealis Norma (Régua) Volans (Peixe Voador)Corvus (Corvo) Octans (Oitante) Vulpecula (Raposa)Crater (Taca) Ophiucus (Serpentário)Crux (Cruzeiro do Sul) Orion (Órion)

As 88 ConstelaçõesAs 88 Constelações

Nomes das Estrelas- Além de criar as constelações, os povos antigos também deram nomes as estrelas.

- Muitas estrelas receberam nomes próprios gregos e árabes. Muitos nomes foram dados de acordo com algumas características especiais que as estrelas apresentavam. Outros

nomes, tinham a ver com as posições que as estrelas ocupavam nas constelações.

Achernar (Alfa do Eridano) a foz do rioAlphard (Alfa da Hidra) a solitáriaAltair (Alfa da Águia) o pássaro que voaAntares (Alfa do Escorpião) Rival de MarteArcturus (Alfa do Boieiro) a guarda da Ursa MaiorCanopus (Alfa da Quilha) a guiaCapella (Alfa do Cocheiro) a cabraDeneb (Alfa do Cisne) a caudaFomalhaut (Alfa do Peixe Austral) a boca do peixeMira (Omicron da Baleia) a maravilhaRegulus (Alfa do Leão) o pequeno reiRigel (Beta de Orion) o péRigel Kentaurus (Beta do Centauro) o pé do CentauroSpica (Alfa da Virgem) EspigaVega (Alfa da Lira) a águia que cai

Nomes Significado

- Em 1.603, um astrônomo chamado Bayer criou um novo método para dar nomes as estrelas. Ele usou as letras do alfabeto grego.

- Pelo seu sistema, a estrela mais brilhante de uma constelação recebia o nome da primeira letra do alfabeto grego, seguida pelo nome da constelação da qual pertence. Já a segunda estrela mais brilhante da constelação, recebia o nome da segunda letra do alfabeto grego, e assim sucessivamente.

alpha kappa sigma

beta iota rho

gamma lambda tau

delta mu upsilon

epsilon nu phi

zeta xi chi

eta omicronpsi

theta pi

omega

O Alfabeto Grego

Usando o alfabeto gregoUsando o alfabeto grego

Os antigos usavam as estrelas para se orientar !

Módulo 2:

-Noções de Esfera Celeste;-Mudança diária do céu;-Mudança anual do céu;-O céu de diferentes regiões.

Todas as estrelas estão a uma mesma distância de nós ?

As constelações existem de verdade ?

Quando olhamos para o céu, nãotemos noção de profundidade !

Órion

A Esfera Celeste

Movimento Diário da Esfera Celeste

O céu é um bom relógio !

1 dia sideral = 23 h 56 m

Fotografando os movimentos aparentes das estrelas.‘

A aparência do céu muda durante o ano ?

Se observarmos o céu sempre no mesmo horário (21:00 horas por exemplo) ao longo dos meses, perceberemos alguma mudança ?

Starry Night

Estações do ano do ponto de vista heliocêntrico

Estações do Ano

http://astro.unl.edu/classaction/animations/coordsmotion/eclipticsimulator.html

O Sol sempre nasce no leste ?

Posições do nascer e ocaso do Sol

http://astro.unl.edu/classaction/animations/coordsmotion/horizon.html

- 21 de dezembro : solstício de verão- 21 de março: equinócio de outono- 21 de junho: solstício de inverno

- 23 de setembro: equinócio da primavera

L

O

Ano Solar: 365 d 05 h 48m 46s

http://astro.unl.edu/classaction/animations/coordsmotion/sunmotionsoverview.html

Posições do Sol

http://astro.unl.edu/classaction/animations/coordsmotion/sunmotions.html

Movimentos do Sol

No Verão o calor é maior !

Posições do ocaso do Sol

Não vemos a Terra girando ao redor do Sol !

Para a grande maioria dos modelos astronômicos antigos, era o Sol que girava em torno da Terra.

Conforme a Terra realiza o seu movimento orbital, temos a impressãode que Sol se move no céu com relação às estrelas, de OESTE para LESTE ,

completando uma volta a cada ano.

Movimento Aparente Anual do Sol

Esse movimento aparente do Sol é produzido pela translação da Terra !

Ele projeta na Esfera Celeste um círculo máximo conhecido como ECLÍPTICA

A ECLÍPTICA também pode ser imaginada como sendo a projeção da órbita da Terra na Esfera Celeste

http://astro.unl.edu/classaction/animations/coordsmotion/zodiac.html

Movimento Anual do Sol no Zodíaco

Aries (Carneiro) .................................. 21/03 a 20/04Taurus (Touro) .................................... 21/04 a 20/05 Gemini (Gêmeos) ................................ 21/05 a 20/06Cancer (Caranguejo) .......................... 21/06 a 20/07Leo (Leão) ........................................... 21/07 a 20/08Virgo (Virgem) ..................................... 21/08 a 20/09Libra (Balança) .................................... 21/09 a 20/10Scorpius (Escorpião) .......................... 21/10 a 20/11Sagitarius (Sagitário) .......................... 21/11 a 20/12Capricornus (Capricórnio) ................. 21/12 a 20/01Aquarius (Aquário) ............................. 21/01 a 20/02Pisces (Peixes) .................................... 21/02 a 20/03

CONSTELAÇÕES - SIGNOS ZODIACAISpor onde passaria o Sol (segundo a astrologia)

CONSTELAÇÕES - SIGNOS ZODIACAISpor onde passa o Sol (o que a natureza mostra)

Aries (Carneiro) .................................. 19/04 a 13/05Taurus (Touro) .................................... 14/05 a 21/06 Gemini (Gêmeos) ................................ 22/06 a 20/07Cancer (Caranguejo) .......................... 21/07 a 10/08Leo (Leão) ........................................... 11/08 a 17/09Virgo (Virgem) ..................................... 18/09 a 30/10Libra (Balança) .................................... 31/10 a 22/11Scorpius (Escorpião) .......................... 23/11 a 29/11Ophiuchus (Serpentário) .................... 30/11 a 17/12Sagitarius (Sagitário) .......................... 18/12 a 19/01Capricornus (Capricórnio) ................. 20/01 a 16/02Aquarius (Aquário) ............................. 17/02 a 11/03Pisces (Peixes) .................................... 12/03 a 18/04

O movimento aparente anual do Sol, determina um círculo máximo na Esfera Celeste Conhecido como ECLIPTICA.

Cada estação do ano tem sua constelação símbolo:

- Inverno: Escorpião

-Primavera: Pégaso

-Verão: Órion

- Outono: Leão

O céu apresenta o mesmoaspecto em todas as regiões da Terra ?

O céu muda de acordo com a latitude geográfica do local !

- No Equador da Terra: Esfera Reta.

- Nos Pólos: Esfera Paralela.

- Em outras latitudes: Esfera Oblíqua.

Importante: a altura do pólo celeste elevado, é sempre igual a latitude geográfica do observador.

Foto com a máquina apontadaPara o Pólo Celeste Sul.

O Brilho dos astros

Brilho é a quantidade de luz recebida de um astro, por um receptor qualquer:

Olho humano, chip de uma máquina digital etc

Magnitude aparente ( m ) : escala que mostra o brilho relativo dos astros

um astro de m=1 é 2,512 vezes + brilhante do que um astro de m=2

um astro de m=2 é 2,512 vezes + brilhante do que um astro de m=3

Magnitudes de alguns astros:Sol= -27 Lua Cheia= -12,7 Vênus= -4,4 Sirius= -1,7 Vega= 0Estrelas mais fracas visíveis a olho nu = +6 (em um céu muito bom !)

Em Siena que está no Trópico de Câncer, ao meio dia de 21 de junho, o Sol Não projeta sombra com uma haste na vertical.

Já em Alexandria que está mais ao norte, existe no mesmo dia e hora, uma sombra.

Se as duas hastes estiverem na vertical, os ângulos A e B são iguais

Esse ângulo é igual a 7,2 graus, que é a diferença de latitude entre as duas cidades

7,2 graus = 1/50 de circunferência - circunferência = 360 graus = 2RDistância entre as cidades: 800 Km , então circunferência da Terra = 40.000 Km

Cálculo da circunferência da Terra por Eratóstenes entre 276 a 194 a.C,

Módulo 3:

-Movimentos e fases da Lua, e eclipses.

Órbita da Lua

A Lua demora aproximadamente 27 dias para dar uma volta ao redor da Terra.

Quantas fases a Lua apresenta ?

A Lua também se move com relação as estrelas, dandouma volta completa a cada aproximadamente 27 dias.

Conforme gira ao redor da Terra, a Lua também muda de fase.

http://astro.unl.edu/naap/lps/animations/lps.swf

Fase = phasis (grego) = aparência, aspecto.

1 mês sinódico = 29,5 dias

As Marés

A Força Gravitacional produz as marés.

F = G Ml X Mt d2

http://astro.unl.edu/classaction/animations/lunarcycles/tidesim.html

Eclipses da Lua

Eclipse Lunar

Eclipses Lunares: ocorrem quando a Lua entra na sombra que a Terra projeta no espaço.

Tipos:-Total-Parcial-Penumbral

Eclipse Lunar

Eclipse Solar

O Eclipse Solar ocorre quando a sombra da Lua toca a

superfície da Terra.

Eclipse Solar

Tipos: TotalParcialAnular

O Plano da órbita da Lua tem uma inclinação de 5 graus em relação à Eclíptica !

Módulo 4:

-Configurações Planetárias;-Cometas, asteróides, meteoróides e meteoros;-Coordenadas celestes;-Efemérides astronômicas.

Os planetas se movem no céu, com relação as estrelas !

Planeta: “astro errante” , “astro que se move”

Planetas Interiores:-Mercúrio;-Vênus.

Planetas Exteriores:-Marte;-Júpiter;-Saturno;-Urano;-Netuno.

Explicação dos movimentos dos planetas

Planetas inferiores ou interiores.

Planetas Superiores ou Exteriores

Existem épocas certas para observar os planetas !

Configurações planetárias...

Os planetas interiores aparecem com mais destaque quando estão próximos de uma Elongação Máxima !

Mercúrio e Vênus sempre aparecem próximos do Sol !

Visibilidade dos Planetas EXteriores

Conjunções: bonito e fácil de observar !

Lua e Júpiter

Outros Objetos do Sistema Solar

Cometas

Halley em 1986.

Hyakutake em 1995.

Halle-Bopp em 1997.

As Órbitas dos Cometas

- Órbitas Fechadas: Elípticas

- Órbitas Abertas:

Parabólicas ou Hiperbólicas

Cometas com órbitas fechadas são os Periódicos !

Plano da Órbita do cometa Hyakutake

Longe do Sol, o cometa apresenta apenas o núcleo congelado.

Composição: materiais congelados e poeira.

Núcleo do cometa Wild 2, foto feita pela sonda espacial Stardust a uma distância de 500Km !

Mais perto do Sol, parte dos materiais do núcleo transformam-se e são ejetados na forma de gases e grãos de poeira.

Foto do núcleo do Halley, feita pela sonda Giotto.

Formação da coma e da cauda!

Cometa Hyakutake em 1996

Asteróides

Meteoróide atraído pelo campo gravitacional da Terra produz:

Meteoro ou “estrela cadente”

Dependendo de sua massa e constituição, o meteoróide pode atravessara atmosfera e atingir a superfície do planeta.

Aos meteoróides que atingem a superfície terrestre, damos o nome de METEORITOS.

Chuva(nome)

Radiante( AR e D )

Período de Visibilidade

Média Horáriade Meteoros

Quadrantídeos 232o +50o 1-4 de Janeiro 40

Lirídeos 274o +34o 5 de Março-2 de Abril

12

Eta Aquáridas 336 0 25 de Abril-12 de Maio

30

Cetídeos 28 - 4 19-Maio 20

Arietídeos 45 +23 29de Maio-19 de Junho

50

Perseídeos 62 +24 1-7 de Junho 40

Taurídeos 87 +20 28 de Junho 30

Perseídeos 46 +58 15deJulho-17de Agosto

50

Orionídeos 95 +15 18-27 de Outubro

60

Bielídeos 24 +44 14 de Novembro

?

Leonídeos 142 +22 14-20 de Novembro

?

Geminídeos 113 +32 7-15 de Dezembro

50

Principais Chuvas de Meteoros

Como localizar os astros na Esfera Celeste ?

Sistema Horizontal:

- A : Azimute

- h : Altura

Coordenadas Geográficas

Sistema Equatorial:Dividindo a Esfera Celesteem Meridianos e Paralelos.

Sistema Equatorial: Ascensão Reta e Declinação.

As coordenadas equatoriais de todos os astros são fixas ?

Efemérides Astronômicas: posições dos astros ao longo do tempo e ocorrência de fenômenos celestes.

Revistas

Internet

Softwares

Módulo 5:

-Instrumentos de observação do céu;-Softwares astronômicos;-Objetos do céu profundo (Deep Sky).

INSTRUMENTOS ASTRONÔMICOS ANTIGOS

- Medidas das posições e distâncias

angulares.

- Não usavam dispositivos ópticos.

- Astrolábio

- Esfera armilar

- Quadrante

- Sextante

Nascimento da Astronomia Moderna

- Invenção do telescópio: Hans Lippershey em 1608.- Uso do telescópio na Astronomia: Galileu em 1609.

- Lunetas construídas por Galileu em 1609.

- Galileu demonstrando o telescópio.

Sistema Óptico da Luneta ou Telescópio Refrator

- Uso de duas lentes biconvexas simples.- Imagens de baixa qualidade.

Telescópio Refletor

- Uso de espelhos.

- Imagens sem aberração cromática.

- Primeiros telescópios refletores foram construídos por : James Gregory em 1660 e Isaac Newton em 1670.

Telescópio construído por Newton.

Características Ópticas dos Telescópios

1. Abertura: diâmetro da objetiva seja espelho ou lente.

2. Luminosidade: capacidade de coletar luz. Depende da abertura da objetiva. Também depende da relação entre a Distância Focal e a Abertura da Objetiva (F/D). Exemplos:

*Telescópio com 200mm de abertura e 2000mm de Distância Focal.2000/200 = 10 telescópio F/10

*Telescópio com 200mm de abertura e 1000mm de Distância Focal.1000/200 = 5 telescópio F/5

Quanto menor o F/D, maior é a sua luminosidade !

3. Poder de Resolução: capacidade de separar pontos próximos entresi. Também depende da abertura da objetiva.

Poder de Resolução(“) = 120 / Abertura em mm

1” = 1 / 3600o

O Aumento do Telescópio

- O telescópio aumenta o ângulo de visão de um objeto.

- Depende das Distâncias Focais da Objetiva (F) e da Ocular (f).

Aumento do Telescópio

- Um único telescópio usado com oculares de diferentes distâncias focais, oferece diferentes aumentos.

Exemplos:

Telescópio de 200mm de abertura e espelho de 1000mm de distância focal.

Ocular de 20mm de distância focal: 1000 / 20 = 50x de aumento.Ocular de 10mm de distância focal: 1000 / 10 = 100x de aumento.Ocular de 5mm de distância focal: 1000 / 5 = 250x de aumento.

Quanto maior o aumento, menor o campo de visão e menor a nitidez da imagem !

Montagem de um Telescópio

É o conjunto mecânico que permite o apoio e a movimentação do tubo.

Principais Tipos:

- Montagem Azimutal: movimentos em altura e azimute.

Azimutal simples. Azimutal dobsoniana.

- Montagem Equatorial: possui um eixo alinhado com o eixo de rotação da Terra. Isso permite o acompanhamento do movimento do astro com a movimentação de um único eixo.

Equatorial Alemã. Equatorial de forca.

Telescópios Refratores Modernos

Luneta de 160mm de abertura.

Montagem Equatorial Alemã.

Telescópios Refletores Modernos

Telescópio Refletor Schmidt-Cassegrain de 400mm de Abertura e Montagem Equatorial de Forca.

Refrator ou Refletor ?

- Vantagens do refrator: Melhor qualidade óptica.Melhor para observação do Sol, Lua e planetas.

- Desvantagens do refrator:Objetiva de difícil construção.Custo elevado.

- Vantagens do refletor:Baixo custo.Possibilidade de construção de espelhos de grande abertura.Possibilidade de construção de espelhos bem luminosos.

- Desvantagens do refletor:

Se comparado com refrator de boa qualidade e igual abertura, mostra uma imagem de qualidade inferior.

Melhor opção para o iniciante:Refletor Newtoniano de 150mm de abertura

Telescópios Gigantes

Refletores com espelhos de vários metros de abertura !Instalados em observatórios localizados em grandes altitudes.

Refletor de 5m do Observatório de Palomar

Very Large Telescope - Observatório Europeu do Sul, localizado no deserto do Atacama no Chile.

Oito refletores de 8m que podem trabalhar independentemente ou conjuntamente como um único telescópio de 16m de abertura !

Observando os Planetas com Telescópios Amadores

Imagem de Vênus com CCDDesenho de Vênus

Observação de Marte

Imagem com CCD

Desenho com Telescópio de 200mm

Observação de Júpiter

Imagem com CCD

Desenho com telescópio de 230mm

Observação de Saturno

Imagem feita com webcam e

telescópio de 260mm

Desenho com telescópio de 200mm

Objetos do Céu Profundo (Deep Sky)

São objetos que não fazem parte do Sistema Solar, e estão muito distantes: estrelas, aglomerados estelares, nebulosas e galáxias.

O que é necessário para observar esses objetos? - Céu escuro e transparente.

- Saber identificar as principais constelações.- Usar bons mapas celestes.

- Utilizar binóculos ou pequenos telescópios.

Nomenclatura

- Alguns objetos têm nomes próprios.- A maioria recebe nomes de catálagos.

Principais Catálagos:

- Messier-NGC (New General Catalogue)

M 42NGC 4622

-Muitos aparecem a olho nu como pequenas manchas.-Dezenas podem ser observados com bons binóculos.-Centenas podem ser vistos com um pequeno telescópio.

Desenho com telescópio de 160mmFoto com tele-objetiva

Aglomerados Abertos

Aglomerados Globulares

-Alguns podem ser observados a olho nu ou com binóculos.

-Dezenas podem ser vistos através de um pequeno telescópio.

-Os três mais bonitos estão no hemisfério celeste sul: Omega Centauri, 47 tucanae e M22.

Desenho com telescópio de 160mmFoto com telescópio de 200mm

-Muitas aparecem a olho nu como pequenas manchas.-Dezenas podem ser observadas com bons binóculos.-Centenas podem ser vistas com um pequeno telescópio.

Nebulosas

Foto da nebulosa de Órion - M42 Desenho da Nebulosa do Pelicano com telescópio de 160mm

Galáxias

-As galáxias são objetos que estão a dezenas ou até centenas de milhões de anos-luz, por isso sua observação exige céu negro.

-Através de pequenos telescópios, elas aparecem com discretas manchas esbranquiçadas.

NGC 1232 - foto VLT

-Só três são visíveis a olho nu: As Nuvens de Magalhães e Andrômeda.

-Centenas de galáxias podem ser observadas com um telescópio de 160mm.

Desenho de M104 com telescópio de 160mm

Desenho de M51 com telescópio de 160mm

Os planetas exteriores aparecem com maisdestaque, quando estão em Oposição ! Na internet:

www.on.brwww.nasa.govwww.solarviews.comwww.nineplanets.orgwww.hubblesite.orgwww.esa.intwww.revistamacrocosmo.zip.netwww.iag.usp.brwww.aeb.gov.brwww.livrariadafisica.com.br.Publicações:Revista Astronomy Brasil

Softwares:-Cartes du Ciel (gratuito)-Sky Map (gratuito)-Distant Suns (versão gratuita)-Red Shift-Starry Night

Para aprender mais:

Angelo.nascimento@ig.com.br

Carlosemariano@hotmail.com